口腔医学专业“生物力学”课程光弹性实验教学改革与实践(1)
摘 要：针对首都医科大学口腔医学专业“生物力学”课程光弹性实验教学中存在的问题，从教学内容、教学方法及教具等方面进行了改革。通过教学改革，不仅提高了教学效率，改善了教学效果，还增强了学生的学习积极性和实验动手能力。
关键词：口腔医学；生物力学；光弹性实验；教学改革
中图分类号：G642.3 文献标识码：B DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.12.004
文章编号：1006-1959(2018)12-0014-02
Abstract：Aiming at the problems existing in the photoelastic experiment teaching of"biomechanics"course in the Department of Stomatology of Capital Medical University，the reform has been carried out from the aspects of teaching contents，teaching methods and teaching aids and so on.Through the teaching reform， not only the teaching efficiency is improved，the teaching effect is improved，but also enhances students’motivation for learning and their experimental hands-on capabilities.
, 百拇医药
Key words：Stomatology；Biomechanics；Photoelastic experiment；Teaching reform
“生物力学”实验课对培养学生的基本技能和动手能力、提高学生的实验素养起重要的作用[1，2]。光弹性实验是该课程实验教学的主要内容之一。光弹性实验是由光学与弹性理论相结合，用以对结构和零件进行应力分析的力学实验[3]。相比于电测实验，光弹性实验具有全场性、实时性及直观性的特点，趣味性也较强，用于生物力学实验，有利于使学生加强对应力集中、边界应力及圣维南原理等概念的理解，同时，随着光弹性应力分析法在口腔医学的不断发展和应用[4，5]，光彈性实验在口腔医学专业“生物力学”课程教学过程中能起到不可忽视的作用。
1 实验教学中存在的问题
1.1光弹性应力分析的基础理论太专 光弹性应力分析法综合了材料力学、光学、晶体力学、高分子化学、相似理论和弹性理论等原理而建成的一种实验力学方法。虽说长学制口腔医学专业的学生有较好的知识储备和学习能力，但要想全面掌握光弹性应力分析，除了需要具备较强的数学、力学及物理学基础外，仍然需要在课下花功夫学习补充相关的知识，况且该实验课时仅有135 min，实验课上不可能用大量的时间对相关的理论知识进行讲解。
, 百拇医药
1.2缺乏对光弹性应力分析的发展及应用的讲解 光弹性实验会涉及弹性力学、材料力学及理论力学等课程相关的概念、原理和结论，这几门课程都不是口腔医学专业的必修课程。光弹性实验方法的特点是直观性强，用它不但可以解决二维模型的应力分析问题，而且也可以有效地解决三维模型的应力分析问题，为强度设计提供比较完善的信息。这个方法尤其对从强度观点寻求结构或零件的合理设计和确定应力集中系数更为有效，这对承受重复应力作用的零件的设计和制造具有重要的实际意义。光弹性实验的这个优点，除了在工程上应用广泛外，已经逐渐应用在口腔医学中了。
1.3缺乏专业的实验教具 光弹性实验教学提供的只是标准教具，只能开展标准实验的演示，如圆盘对径实验、小孔应力集中以及三点弯曲实验。这些实验主要是用来验证材料力学和弹性力学中的有关理论和实验现象，综合性、设计性实验及专业相关性欠缺。
1.4教学模式单一 现在的光弹性实验教学由于受课时和教学内容的限制，基本上是单一的教学模式，学生只能按照教师的要求去完成教学内容，几乎没有选择的余地，且实验过程中只注重光弹性应力知识的学习及掌握，缺乏应用性的指导，不利于拓宽学生的知识面和激发学生的创新积极性。
, 百拇医药
2 教学内容改革
2.1弱化光弹性应力分析的基础理论知识讲解 为了使学生能够在实验课开始前后很好的学习和掌握光弹性理论，加强对光弹性实验中一些现象的理解和认识，制作了详细的光弹性实验指导书。从实验原理、概念介绍、公式推演到应力计算都有详细的描述。这样学生可以做到课前预习、课中有的放矢、课后释疑，从而提高课堂教学效率。
2.2理论授课引入光弹性应力分析的发展及应用 为了使学生明白实验课不是为了实验或学习而开展的道理，在理论授课时增加了关于光弹性应力分析的发展及在临床上的应用的多媒体课件，并且多采用直观的图片或影像去讲授，从而激发学生学习、动手实验的积极性和趣味性，提高学生对光弹性实验的认知和参与度。
2.3制备具有口腔专业特色的光弹性实验教具 光弹性法可以测量几何形状与载荷条件较为复杂的构件应力，特别是可测量其它方法难于解决的应力集中及内部应力问题。由于口腔颌骨的结构复杂，口腔临床中的正畸、修复、种植等都跟生物力学相关，目前并没有特别好的方法对这些术式进行评估。如果将颌骨制作成具有双折射的光弹模型，就可以通过光弹性实验对不同条件不同术式的模型进行力学评估。基于此，作者制备了具有口腔专业特色的实验教具，并在实验教学中进行对比演示及讲解，不仅使课堂效果显得具体、真实，还拉近了课程内容与专业之间的距离。图1是制备的下颌骨-种植体复合光弹模型。可以通过数字光弹应力分析方法观测冠修复体牙合面受载后种植体周围骨内应力达峰值时间，以及加载后的模型内各测量点的等效应力值，从而探讨冠部修复材料对种植体周围应力的影响。, 百拇医药(王辉 宋红芳 吴宝平 张昆亚 钱秀清 闫松华)
关键词：口腔医学；生物力学；光弹性实验；教学改革
中图分类号：G642.3 文献标识码：B DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.12.004
文章编号：1006-1959(2018)12-0014-02
Abstract：Aiming at the problems existing in the photoelastic experiment teaching of"biomechanics"course in the Department of Stomatology of Capital Medical University，the reform has been carried out from the aspects of teaching contents，teaching methods and teaching aids and so on.Through the teaching reform， not only the teaching efficiency is improved，the teaching effect is improved，but also enhances students’motivation for learning and their experimental hands-on capabilities.
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Key words：Stomatology；Biomechanics；Photoelastic experiment；Teaching reform
“生物力学”实验课对培养学生的基本技能和动手能力、提高学生的实验素养起重要的作用[1，2]。光弹性实验是该课程实验教学的主要内容之一。光弹性实验是由光学与弹性理论相结合，用以对结构和零件进行应力分析的力学实验[3]。相比于电测实验，光弹性实验具有全场性、实时性及直观性的特点，趣味性也较强，用于生物力学实验，有利于使学生加强对应力集中、边界应力及圣维南原理等概念的理解，同时，随着光弹性应力分析法在口腔医学的不断发展和应用[4，5]，光彈性实验在口腔医学专业“生物力学”课程教学过程中能起到不可忽视的作用。
1 实验教学中存在的问题
1.1光弹性应力分析的基础理论太专 光弹性应力分析法综合了材料力学、光学、晶体力学、高分子化学、相似理论和弹性理论等原理而建成的一种实验力学方法。虽说长学制口腔医学专业的学生有较好的知识储备和学习能力，但要想全面掌握光弹性应力分析，除了需要具备较强的数学、力学及物理学基础外，仍然需要在课下花功夫学习补充相关的知识，况且该实验课时仅有135 min，实验课上不可能用大量的时间对相关的理论知识进行讲解。
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1.2缺乏对光弹性应力分析的发展及应用的讲解 光弹性实验会涉及弹性力学、材料力学及理论力学等课程相关的概念、原理和结论，这几门课程都不是口腔医学专业的必修课程。光弹性实验方法的特点是直观性强，用它不但可以解决二维模型的应力分析问题，而且也可以有效地解决三维模型的应力分析问题，为强度设计提供比较完善的信息。这个方法尤其对从强度观点寻求结构或零件的合理设计和确定应力集中系数更为有效，这对承受重复应力作用的零件的设计和制造具有重要的实际意义。光弹性实验的这个优点，除了在工程上应用广泛外，已经逐渐应用在口腔医学中了。
1.3缺乏专业的实验教具 光弹性实验教学提供的只是标准教具，只能开展标准实验的演示，如圆盘对径实验、小孔应力集中以及三点弯曲实验。这些实验主要是用来验证材料力学和弹性力学中的有关理论和实验现象，综合性、设计性实验及专业相关性欠缺。
1.4教学模式单一 现在的光弹性实验教学由于受课时和教学内容的限制，基本上是单一的教学模式，学生只能按照教师的要求去完成教学内容，几乎没有选择的余地，且实验过程中只注重光弹性应力知识的学习及掌握，缺乏应用性的指导，不利于拓宽学生的知识面和激发学生的创新积极性。
, 百拇医药
2 教学内容改革
2.1弱化光弹性应力分析的基础理论知识讲解 为了使学生能够在实验课开始前后很好的学习和掌握光弹性理论，加强对光弹性实验中一些现象的理解和认识，制作了详细的光弹性实验指导书。从实验原理、概念介绍、公式推演到应力计算都有详细的描述。这样学生可以做到课前预习、课中有的放矢、课后释疑，从而提高课堂教学效率。
2.2理论授课引入光弹性应力分析的发展及应用 为了使学生明白实验课不是为了实验或学习而开展的道理，在理论授课时增加了关于光弹性应力分析的发展及在临床上的应用的多媒体课件，并且多采用直观的图片或影像去讲授，从而激发学生学习、动手实验的积极性和趣味性，提高学生对光弹性实验的认知和参与度。
2.3制备具有口腔专业特色的光弹性实验教具 光弹性法可以测量几何形状与载荷条件较为复杂的构件应力，特别是可测量其它方法难于解决的应力集中及内部应力问题。由于口腔颌骨的结构复杂，口腔临床中的正畸、修复、种植等都跟生物力学相关，目前并没有特别好的方法对这些术式进行评估。如果将颌骨制作成具有双折射的光弹模型，就可以通过光弹性实验对不同条件不同术式的模型进行力学评估。基于此，作者制备了具有口腔专业特色的实验教具，并在实验教学中进行对比演示及讲解，不仅使课堂效果显得具体、真实，还拉近了课程内容与专业之间的距离。图1是制备的下颌骨-种植体复合光弹模型。可以通过数字光弹应力分析方法观测冠修复体牙合面受载后种植体周围骨内应力达峰值时间，以及加载后的模型内各测量点的等效应力值，从而探讨冠部修复材料对种植体周围应力的影响。, 百拇医药(王辉 宋红芳 吴宝平 张昆亚 钱秀清 闫松华)