獨立學院工程力學實驗教學新體系的構(gòu)建初探

黃海燕+賈巧燕+鄒曉琴

摘要：針對獨立學院工程力學實踐教學中存在的諸多問題，筆者結(jié)合多年的一線力學教學經(jīng)驗，嘗試進行實驗項目改革，建立了由基本型、綜合型與研究型實驗構(gòu)成的三層次教學新體系，修訂了實驗考核方法，目的是加強學生的理論知識應(yīng)用能力，強化理論與實踐的結(jié)合，提高學生利用力學知識解決實際工程問題的能力。

關(guān)鍵詞：工程力學；實踐教學；三層次體系

工程力學是我院機械工程與制造等工科專業(yè)的一門重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，目的是培養(yǎng)學生力學思維方法和分析問題、解決實際工程問題的能力。力學實踐教學具有直觀性、探索性等特點，重視實踐教學的質(zhì)量，能夠激發(fā)學生的思維能力，提高學生的實際動手操作能力，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力。

一、我院工程力學實踐教學的現(xiàn)狀

近幾年，我院工程力學實踐教學的現(xiàn)狀是：開始時學生主動性較強，之后逐漸減弱，甚至應(yīng)付。在實驗教學過程中，少數(shù)學生操作，大部分學生圍觀，抄錄實驗數(shù)據(jù)，實驗報告中抄襲現(xiàn)象較多。具體原因有以下幾方面。

1.重理論，輕實踐。課程設(shè)置中以理論課為主，實踐課程沒有單獨開課，教師極易形成重理論、輕實踐的心理?？荚囆问綖楣P試，幾乎沒有覆蓋實驗部分的知識點，可能會誤導學生重視理論學習。

2.傳統(tǒng)的實驗教學模式不科學。我院的力學實踐教學流程為：學生預(yù)習—教師講授—演示實驗步驟—學生按步驟實驗—記錄、處理數(shù)據(jù)—教師批閱。這種教學模式可以最大限度地保證實驗的順利進行以及實驗數(shù)據(jù)的可靠性。缺點是會導致學生缺乏興趣與主動性，制約其主觀能動性的發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標相違背。

3.實驗項目層次設(shè)置單一，不能體現(xiàn)動手能力的遞進發(fā)展。我院的力學實驗項目層次設(shè)置中驗證性實驗為16個課時，演示實驗為兩個課時。這樣的課時安排無法鍛煉學生的知識應(yīng)用能力。

4.實驗教材太過詳細。目前使用的實驗指導書和實驗報告仍是老版本，指導書內(nèi)容過于詳細，學生只要按部就班就可完成實驗操作。實驗報告的數(shù)據(jù)記錄表格也很完善，學生只需將實驗數(shù)據(jù)填入相應(yīng)表格，即可按照表格中規(guī)定的步驟處理。這樣的弊端是學生不知其所以然，始終被牽著鼻子走，不利于學生積極思考，也不利于挖掘?qū)W生的創(chuàng)造能動性。

5.實驗考核體系不科學。當前，實驗考核成績由考勤和實驗報告兩項成績構(gòu)成，忽略了重要的實驗設(shè)計與動手能力的過程考核。這樣的考核方式使學生只注重完成精美的實驗報告，不愿動手實驗，導致抄襲現(xiàn)象嚴重。

二、改革實驗教學的對策

1.更新實驗教學理念。清華大學前校長顧秉林在第三屆國際工程教育大會上，指出在工程教育中普遍存在重“學”輕“術(shù)”的傾向，高校學生缺乏解決實際工程問題的能力。這就要求高校管理者及教師要轉(zhuǎn)變教學觀念，正確認識實驗教學與理論教學的關(guān)系，充分體現(xiàn)實踐教學在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力及解決工程實際問題能力中的重要作用。要從根本上轉(zhuǎn)變以往的傳統(tǒng)教學理念，樹立以學生為主體、教師為主導的新型的先進的教學理念。只有依托先進的教育理念和教學方法，才能激發(fā)學生的學習興趣，深度挖掘?qū)W生的學習興趣，鍛煉學生解決實際工程問題的能力。

2.改革實驗教學體系。為了激發(fā)學生的學習興趣，增強學生的動手操作能力，我們結(jié)合實際需要，將實驗項目進行了整改。將實驗項目分為三個逐漸遞進的層次——基本型實驗、綜合型實驗和設(shè)計研究型實驗。（1）基本型實驗?；拘褪且圆牧狭W基本概念為依托，以材料力學部分基本知識為基礎(chǔ)，重點培養(yǎng)學生的基本實驗技能，為之后的實驗奠定基礎(chǔ)。實驗設(shè)置四個項目：金屬的拉伸、壓縮實驗，金屬的彈性模量測定實驗，金屬扭轉(zhuǎn)實驗，應(yīng)變片的粘貼實驗。該類型實驗主要通過原理性、驗證性實驗，提取數(shù)據(jù)，處理分析數(shù)據(jù)，使學生加深理論知識的直觀認識，鍛煉其獨立思考以及對實驗問題的處理能力。（2）綜合型實驗。綜合型實驗是訓練學生熟練操作電測儀器，合作設(shè)計實驗方案，從而強化其解決實際問題的能力。具體包括塑料的彈性模量與泊松比測定實驗，壓桿穩(wěn)定實驗，純彎曲梁正截面應(yīng)力的測定實驗。在該類實驗中，學生處于主導地位，教師只是起到輔助作用。學生查找相關(guān)實驗資料，制訂實驗方案（根據(jù)實驗?zāi)康莫毩⒃O(shè)計實驗方案，選取測點，粘貼應(yīng)變片，設(shè)計橋路連接方式，測取實驗數(shù)據(jù)，設(shè)計實驗記錄及處理表格），教師審核后完成實驗。這類實驗可以較好地鍛煉學生利用網(wǎng)絡(luò)查閱資料的能力，培養(yǎng)其團隊合作精神、溝通協(xié)調(diào)能力、儀器設(shè)備的操作能力，提高其分析、解決實際問題的能力。（3）研究型實驗。研究型實驗與其他類型實驗不同的是，實驗環(huán)境相對寬松，實驗時間較長。首先，學生自由結(jié)合，4～5人一組，選擇一個實驗項目，然后根據(jù)實驗?zāi)康摹嶒灄l件，查閱資料（大約兩個星期左右），制訂詳細的實驗方案（如測試裝置、測點布置、加載方式、橋路連接方式等），與教師討論實驗方案的可行性，最終確定實驗方案，完成實驗項目，記錄、處理數(shù)據(jù)，完成實驗報告或?qū)嶒炚撐摹?/p>

在此類實驗中，我們可以設(shè)置以下項目：疊梁純彎曲時正應(yīng)力的分布規(guī)律研究，復(fù)合梁純彎曲時正應(yīng)力的分布規(guī)律研究，鉸合梁純彎曲時正應(yīng)力的分布規(guī)律研究，以及懸臂梁組合變形時應(yīng)力的分布研究。這類實驗?zāi)軌蛟鰪妼W生運用力學知識的能力，熟練查閱資料的能力以及團隊合作、溝通協(xié)調(diào)的能力，為其今后的工作或深造奠定較好的基礎(chǔ)。

三、改革考核方式

1.事前考核。以往實驗大致是5～6人一組，現(xiàn)在改為兩人一組，對于實驗設(shè)備套數(shù)較少的實驗，比如拉、壓、扭實驗，我們施行分批實驗，基本上能保證2～3人一組。實驗前要求學生通過預(yù)習，熟悉實驗方法，計算理論結(jié)果，完成預(yù)習報告。教師給出預(yù)習成績，該項在總分中占有20%的比例。

2.事中控制。對于預(yù)習考核合格的學生，教師在實驗室根據(jù)實驗類型適當講解實驗涉及的理論知識，介紹實驗設(shè)備、實驗方法及注意事項，發(fā)放空白的實驗報告冊。實驗過程中，教師以巡視的形式考查學生的實驗操作規(guī)范程度、態(tài)度、對數(shù)據(jù)的合理性的判斷，以及實驗中出現(xiàn)問題的處理能力，給出實驗過程分，該項占總分的60%。

3.事后檢驗。學生完成實驗后整理實驗報告，教師根據(jù)報告中的實驗數(shù)據(jù)處理過程、誤差分析、心得體會以及改進方向進行評分，該項占總分的20%。

四、結(jié)語

在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，我們要充分挖掘?qū)W生的主動學習能力與創(chuàng)新能力，提高學生的理論知識綜合應(yīng)用能力，強化理論與實踐結(jié)合的能力，增強學生分析、解決實際工程問題的能力。

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