應(yīng)用型本科院校工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

王麗霞 張榮

摘 ?要：工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是機(jī)械工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維和動(dòng)手能力的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。該文以筆者所在的應(yīng)用型高校為例，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目的，從工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)出發(fā)，探尋有效的教學(xué)方式、合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以及考核方式，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和動(dòng)手能力，為學(xué)生走向社會(huì)參加社會(huì)實(shí)踐打下良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才 ?工程力學(xué)實(shí)驗(yàn) ?教學(xué)改革 ?創(chuàng)新思維

中圖分類號(hào)：G642 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）06（b）-0151-02

為了主動(dòng)應(yīng)對(duì)國家的一系列政策，如：新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革、中國制造2025等，國家教育部提出了“新工科”概念，換言之，新工科是適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時(shí)代需要，因此，新工科行動(dòng)迫在眉睫。在新工科建設(shè)大背景下， 應(yīng)用型本科院校結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展特色，開始積極探索工科發(fā)展的新范式，實(shí)現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向，轉(zhuǎn)向以經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，同時(shí)考慮學(xué)生發(fā)展志趣，建立滿足行業(yè)發(fā)展需要的實(shí)踐課程資源，強(qiáng)化進(jìn)行工程實(shí)踐的訓(xùn)練，只有這樣才能為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新、實(shí)用、全方位的綜合應(yīng)用型人才，即應(yīng)用型新工科人才。在新工科背景下，應(yīng)用型本科院校如何構(gòu)建合理的人才培養(yǎng)模式和體系，需要不斷嘗試、實(shí)踐和探索，任重而道遠(yuǎn)。作為高校的一名教師，應(yīng)結(jié)合新時(shí)代下的培養(yǎng)方針，不斷地在教學(xué)中改革與探索，為培養(yǎng)應(yīng)用型新工科人才添磚加瓦。

工程力學(xué)課程是所有應(yīng)用型高校工科專業(yè)普遍開設(shè)的一門具有較強(qiáng)工程應(yīng)用性的學(xué)科基礎(chǔ)課，其中包含了一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)就是工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校本科教學(xué)工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅讓學(xué)生進(jìn)一步加深理解和掌握課本所學(xué)理論知識(shí)，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，增強(qiáng)動(dòng)手能力，提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。因此，我們需要與時(shí)俱進(jìn)地對(duì)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行探索，改革現(xiàn)有的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、考核評(píng)價(jià)機(jī)制，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)動(dòng)手能力的學(xué)生，從而滿足社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求[1]。

1 ?工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

1.1 工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)

以筆者所在院校為例，目前工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包含必開實(shí)驗(yàn)課和選開實(shí)驗(yàn)課，必開實(shí)驗(yàn)課包含低碳鋼和鑄鐵的拉伸與壓縮、梁的有限元仿真;選開實(shí)驗(yàn)課包括梁的正應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)和材料扭曲性能實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)主要是力學(xué)性能測(cè)試和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏具有工程實(shí)用背景的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，同時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與應(yīng)用型人才培養(yǎng)方針也是相悖的，因此，必須改善現(xiàn)有的工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增設(shè)具有工程應(yīng)用背景和實(shí)用性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不斷激發(fā)學(xué)生的探索興趣，從而加深掌握工程力學(xué)理論內(nèi)容，同時(shí)夯實(shí)工程基礎(chǔ)。

為此，根據(jù)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，嘗試將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要設(shè)置為兩類。第一類是基本力學(xué)性能測(cè)試和驗(yàn)證性必開實(shí)驗(yàn)，其主要包括了常用工程材料（低碳鋼Q235）拉伸實(shí)驗(yàn)、（HT150）壓縮實(shí)驗(yàn)以及矩形梁純彎曲正應(yīng)力分布規(guī)律實(shí)驗(yàn)，通過這些實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生加深理解塑性材料在拉伸過程中經(jīng)歷的4個(gè)階段，掌握脆性材料的壓縮曲線，掌握矩形梁橫截面正應(yīng)力的分布規(guī)律;第二類是設(shè)計(jì)性必開實(shí)驗(yàn)，主要包括金屬材料的楊性模量測(cè)定、細(xì)長軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的剛度測(cè)定，這類設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)只給學(xué)生設(shè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)要求，讓學(xué)生自由組隊(duì)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案完成。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要利用所學(xué)知識(shí)開動(dòng)腦筋，大膽探索，彼此啟發(fā)，互相協(xié)作。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)強(qiáng)化了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位，同時(shí)加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力[2]。綜上，通過將驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性兩類實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中可以更有效地將理論知識(shí)進(jìn)行消化吸收，提高創(chuàng)新思維能力和動(dòng)手能力，也更符合社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求。

1.2 工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的優(yōu)化

教學(xué)方法是教師為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的和完成教學(xué)任務(wù)而采取的一種手段，因此一套行之有效的教學(xué)方法對(duì)于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新型思維發(fā)揮重要作用[3]。特別是對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，應(yīng)堅(jiān)持“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐。以筆者所在高校為例，目前在工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通常是教師先講授實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作演示，而后學(xué)生依照教師演示的實(shí)驗(yàn)步驟完成操作。在此過程中，大部門同學(xué)按部就班完成實(shí)驗(yàn)操作，完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告千篇一律，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中沒有思考空間。綜上，目前的這種教學(xué)方法中教師處于主動(dòng)地位，學(xué)生通常是被動(dòng)接受，這種灌輸式教學(xué)方式不利于學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的充分發(fā)揮，沒有體現(xiàn)出學(xué)生的主體地位。因此，作為教師，在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中應(yīng)用較短時(shí)間給學(xué)生講清楚實(shí)驗(yàn)原理和要領(lǐng)，而后對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效引導(dǎo)與啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作。例如，在測(cè)定“歐拉臨界力”的實(shí)驗(yàn)中，教師可以積極引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定歐拉臨界力，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)過程中壓桿穩(wěn)定現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生通過討論引起壓桿失穩(wěn)的原因，加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)的理解?？梢姡O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)既讓學(xué)生初步體驗(yàn)到了科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和探索的樂趣，又增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣。因此，通過教學(xué)方法的優(yōu)化，建立以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，改變學(xué)生被動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

1.3 工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)考試方式的改革

目前，工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)考核方式以學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)課成績，這種一次性終結(jié)考試決定成績的考核方式不利于對(duì)學(xué)生能力的考查與評(píng)判?；诟咚刭|(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，我們不僅需要關(guān)注學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的掌握程度，更需要考核學(xué)生動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)情況。因此，對(duì)于工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的考核應(yīng)更加注重過程考核，不能單純地以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為判定成績的依據(jù)，需要綜合考慮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的思維能力、動(dòng)手能力、分析與解決問題的能力而進(jìn)行成績?cè)u(píng)定。另外，合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)難度加權(quán)系數(shù)，適當(dāng)降低驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的難度系數(shù)，提高設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的難度系數(shù)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高分析問題和解決問題的能力。綜合上述，我們對(duì)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)的考試方式進(jìn)行了改革：首先，將實(shí)驗(yàn)成績?cè)诠こ塘W(xué)期末成績中的占比提高至40%;其次，將工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核成績將根據(jù)學(xué)生出勤、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告情況、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手操作能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成度、等進(jìn)行加權(quán)求和[4]，改變了以往只注重最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告、不重視實(shí)驗(yàn)過程的考核評(píng)價(jià)方式，鞭策學(xué)生不僅要掌握基本力學(xué)知識(shí)，更要學(xué)會(huì)積極思考、努力解決問題，為今后的社會(huì)實(shí)踐打下良好基礎(chǔ)。

2 ?結(jié)語

學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程意識(shí)是需要開發(fā)和積極培育才能逐步形成的，一直以來都是應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)。為了培養(yǎng)出具有創(chuàng)新思維和應(yīng)用實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，同時(shí)緊密結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展特色，我們針對(duì)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程中存在的問題和不足，圍繞教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和考核方式3個(gè)方面進(jìn)行了探索與改革。在國家倡導(dǎo)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的大環(huán)境下，工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革還需要教師們進(jìn)行不斷的摸索與改進(jìn)，這也是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要保障。

參考文獻(xiàn)

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