搭建《材料力學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理平臺的探討

黃芹

摘 要：材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是《材料力學(xué)》課程的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新性思維能力的重要環(huán)節(jié)。本文基于本校的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀以及工程需要，提出在教學(xué)中引入網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，開展開放式實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，從而提高學(xué)生的動手能力和獨(dú)立思考能力。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺;開放式實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)管理

一、引言

《材料力學(xué)》課程是大多數(shù)工程類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。而作為課程重要組成部分的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生加深理解所學(xué)基本理論和經(jīng)典概念有著重要的作用。同時(shí)還可以讓學(xué)生掌握必要的工程技術(shù)、測試方法、先進(jìn)的設(shè)備和學(xué)科的基本研究方法，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力以及獨(dú)立思維能力有重要的意義。

但如今，因多種因素的影響使得實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果不理想，無法達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，且學(xué)生對工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程也愈發(fā)的不重視。

二、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀

近年來高校招生規(guī)模的擴(kuò)大，高校中的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模要與擴(kuò)大的辦學(xué)規(guī)模相匹配，對實(shí)驗(yàn)建設(shè)經(jīng)費(fèi)、場地有著極大的要求，但一般工科院校難以滿足這樣需求。力學(xué)實(shí)驗(yàn)中所需的設(shè)備普遍是價(jià)格較為昂貴的大型設(shè)備，學(xué)校下?lián)艿馁Y金以及實(shí)驗(yàn)室場地規(guī)劃的限制，使得大多數(shù)高校不可能大批量購買實(shí)驗(yàn)所需的各類設(shè)備。以我校工程力學(xué)金屬材料拉壓實(shí)驗(yàn)室為例，目前適用于金屬材料拉伸實(shí)10噸位微控電子萬能試驗(yàn)機(jī)臺套數(shù)為5臺，以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)班學(xué)生數(shù)45人為例，分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則每組將近10人，實(shí)驗(yàn)過程中只有少數(shù)學(xué)生主動去進(jìn)行操作，而更多的學(xué)生是以旁觀者的姿態(tài)去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不去了解實(shí)驗(yàn)的原理，不懂設(shè)備的操作，只為填個(gè)數(shù)據(jù)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這樣的實(shí)驗(yàn)過程無法提高學(xué)生的主觀能動性，也不利于學(xué)生對所學(xué)知識的理解和運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)，也影響了《材料力學(xué)》課程的教學(xué)開展。

另一個(gè)對《材料力學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程產(chǎn)生影響的因素是，隨著我國高等教育體制改革的不斷深化，為了增強(qiáng)學(xué)生對社會的適應(yīng)能力，拓寬學(xué)生的知識面及綜合素質(zhì)，增加一些新的課程，材料力學(xué)課程的學(xué)時(shí)被壓縮，課程中所包含的實(shí)驗(yàn)課時(shí)也相對被壓縮。我校開設(shè)的《材料力學(xué)》課程中，實(shí)驗(yàn)課均為非獨(dú)立設(shè)課，一般為4～8個(gè)學(xué)時(shí)。在有限的課時(shí)內(nèi)，教師需向?qū)W生講解設(shè)備的使用，實(shí)驗(yàn)過程及注意事項(xiàng)等，因此能留給學(xué)生動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)間有限。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生只需根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書以及教師所告知的實(shí)驗(yàn)步驟，按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就能較為準(zhǔn)確地測得所需的數(shù)據(jù)，順利地完成實(shí)驗(yàn)。這樣一個(gè)無須思考、沒有疑問、被動式的實(shí)驗(yàn)過程，并不符合通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生動手能力的初衷。

如何提高學(xué)生的動手能力，調(diào)動其對實(shí)驗(yàn)的興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新性思維，體現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性思維，這是目前全國高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)都在積極探討的問題。不少高校已經(jīng)開始了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，他們主要從以下幾方面入手：一是深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)體系，突出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體性;二是對教學(xué)方式手段進(jìn)行改革，將當(dāng)前流行的一些多媒體技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性;三是對考核方式進(jìn)行改革，從而提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的重視程度。

三、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理平臺的主要建設(shè)內(nèi)容

（一）材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程管理模塊

我校材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)為主，涉及專業(yè)和班級眾多。但要培養(yǎng)學(xué)生的自主性、創(chuàng)新性以及動手能力，單一的基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)是不夠的，要鼓勵(lì)學(xué)生開展一些設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，這就需要我們開放實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生使用。隨著每年學(xué)生人數(shù)的增加，開放式教學(xué)帶來的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的復(fù)雜性和多樣性，對于實(shí)驗(yàn)的管理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)以及實(shí)驗(yàn)室使用情況的統(tǒng)計(jì)查詢等也變得十分煩瑣，加大了實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作量。如何能有效利用實(shí)驗(yàn)室資源，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程正常有序地開展需要一個(gè)實(shí)驗(yàn)課程管理平臺。

在該管理平臺中，由系統(tǒng)管理員對每學(xué)期開設(shè)的課程、專業(yè)及班級進(jìn)行設(shè)定，提交給相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程任課老師，任課老師根據(jù)個(gè)班級情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程安排，同時(shí)根據(jù)每一個(gè)學(xué)期《材料力學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)，對開課內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，并對實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)考核大綱、實(shí)驗(yàn)課件、實(shí)驗(yàn)成績評定標(biāo)準(zhǔn)等教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行維護(hù)更新，并統(tǒng)計(jì)本學(xué)期學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績。學(xué)生可以通過該平臺查詢本班的《材料力學(xué)》基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的課表，按時(shí)完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的實(shí)操并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

（二）材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)平臺的目的是與材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革相結(jié)合，把需要在課堂上講解的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過網(wǎng)絡(luò)平臺來實(shí)現(xiàn)。利用多媒體技術(shù)動態(tài)地展示實(shí)驗(yàn)過程及原理，方便學(xué)生在開展實(shí)驗(yàn)操作前，對實(shí)驗(yàn)的方法、步驟、實(shí)驗(yàn)所涉及的設(shè)備、儀器的使用方法、注意事項(xiàng)、保養(yǎng)維護(hù)等都進(jìn)行詳細(xì)的了解。在這個(gè)過程中，學(xué)生可以利用系統(tǒng)中的互動平臺，通過網(wǎng)絡(luò)與教師進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，及時(shí)向教師提出自己的疑問或見解，從而加深學(xué)生對理論課程的知識點(diǎn)的理解，同時(shí)使得學(xué)生在學(xué)習(xí)、思考的過程中逐漸對力學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生“自己動手試一試”的想法。

學(xué)生想要達(dá)到進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室自主實(shí)操實(shí)驗(yàn)的前提是，完成每一項(xiàng)基礎(chǔ)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)文件的學(xué)習(xí)，充分了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用方法，并通過實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)考試和安全考試。這有助于任課老師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，在實(shí)驗(yàn)過程中有針對性地進(jìn)行指導(dǎo)。而考試成績同時(shí)也作為考核成績的一部分計(jì)入實(shí)驗(yàn)綜合成績。

教師可通過互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)巨大的資源庫，搜尋到有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料，通過平臺鏈接，讓學(xué)生及時(shí)了解與工程力學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)的最新動向以及新的技術(shù)，這對于拓展學(xué)生的知識面，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有很大的幫助。

（三）開放性實(shí)驗(yàn)管理模塊

《材料力學(xué)》實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺不僅僅是為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)知識的平臺，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新、自主性以及動手能力。我們鼓勵(lì)學(xué)生在了解多種實(shí)驗(yàn)方法手段，掌握實(shí)驗(yàn)原理，熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)用后，運(yùn)用相關(guān)的知識自主對所需完成的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，甚至可以開展一些與專業(yè)相關(guān)的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺的開放性實(shí)驗(yàn)管理模塊提交創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)開展計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)步驟等相關(guān)實(shí)驗(yàn)文件，由任課教師審核通過后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室安排表，選擇合適的實(shí)驗(yàn)場地、時(shí)間及設(shè)備，提交預(yù)約信息，由管理員確認(rèn)后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)。如此一來，學(xué)生可以有效地利用課余時(shí)間來滿足自身的科研興趣。

四、結(jié)語

依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立《材料力學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)平臺，多維度拓展傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，增大單位時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息量的傳播。學(xué)習(xí)者可以不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，自主進(jìn)行材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，同時(shí)可以利用互動平臺與教師開展雙向交流，進(jìn)行協(xié)作式學(xué)習(xí)，體現(xiàn)個(gè)性化教育。而實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)使學(xué)生能夠按需自主安排實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和時(shí)間，提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力;與課程管理模塊相結(jié)合，便于實(shí)驗(yàn)室管理人員有序直觀地對實(shí)驗(yàn)室、設(shè)備、耗材的使用情況進(jìn)行整理記錄。

參考文獻(xiàn)

[1]常利武，李冬霞，孫玉周.少學(xué)時(shí)“工程力學(xué)”中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法初探[J].中國電力教育，2010（10）：120-122.

[2]田淑俠，肖艷秋，李育文.基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革研究與實(shí)踐[J].河南教育（高教），2018（11）：120-122.