以學生為中心的工程力學實驗教學改革

摘要：科學發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的重要保證。以學生為中心，提高教學效果，促進學生全面發(fā)展，是工程力學實驗課程建設和改革的目標所在。以促進工程力學實驗教學科學發(fā)展為中心，介紹了提高工程力學實驗教學效果的若干措施。

關鍵詞：科學發(fā)展；工程力學實驗；教學效果

作者簡介：徐步青（1970-），男，江西南昌人，石家莊鐵道大學工程力學系，副教授；齊月芹（1971-），女，河北平山人，石家莊鐵道大學工程力學系，講師。（河北#8194;石家莊#8194;050043）

中圖分類號：G642#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）01-0099-02

科學發(fā)展觀，就是堅持以人為本，樹立全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的發(fā)展觀，促進經(jīng)濟、社會和人的全面發(fā)展。科學發(fā)展觀的核心是以人為本。教育的對象是人，教育的目的就是培養(yǎng)人，讓人得到全面的發(fā)展，讓他們掌握一定的理論知識和專業(yè)技能，將來為社會做出有益的貢獻奠定堅實的專業(yè)基礎。高校既不能只強調(diào)以科研為中心，也不能只強調(diào)以教學為中心，而應該是以學生為中心，強調(diào)學生在學校里的主體地位，學校的一切教育教學活動應該從學生的需要出發(fā)為基本原則。

工程力學既是基礎性學科，又是技術性學科。工程力學實驗既是工程力學課程的延伸，又是對工程力學基本概念和基本理論的鞏固和提高。高等學校的實驗教學環(huán)節(jié)是學生進行實踐學習的主要形式之一，是實現(xiàn)知識與能力、理論與實踐相結合的重要關鍵環(huán)節(jié)，是訓練技能、培養(yǎng)創(chuàng)新思維的重要手段。因此加強工程實驗教學的建設與改革，提高教學水平，提高學生分析問題和解決問題的能力，對培養(yǎng)高素質(zhì)、高質(zhì)量、高層次的工程技術人才至關重要。石家莊鐵道大學（以下簡稱“我校”）的大部分學生將來主要從事鐵路、公路、橋梁、隧道、民用建筑等工程技術工作。而對于工程技術人員來說，具備和掌握工程力學實驗相關理論和基本技能是必備的基本素質(zhì)。因為將來他們要對工程質(zhì)量負責，而對工程建筑材料的基本力學性能、工程關鍵部位的應力應變狀態(tài)的了解以及對各種規(guī)范的理解和掌握，是把握工程質(zhì)量安全的關鍵所在。學生在大學期間必須了解和掌握相關的測試方法和計算原理，為將來能更好地從事工程領域的工作奠定堅實的基礎。[1-3]

一、加強以學生為本的教學理念，提高學生學習的主觀能動性

在教學中學生是學習的主體，學生的自信心、興趣等是學生賴以發(fā)展成長的最根本內(nèi)在動力。教師要尊重學生，尊重學生的人格、尊重學生在學習方面的思考、尊重學生的創(chuàng)造思維，而不能要求學生全盤照搬教師的思維。教學目的，應努力追求讓每個學生的潛能都得到最大限度的發(fā)掘，每個學生個性都得到最充分的發(fā)展。以人為本，以學生為中心，促進學生的全面發(fā)展，是教育的根本任務所在，也是教育科學發(fā)展的根本目的。

在工程力學實驗教學中，倡導以學生為主導的教學理念，讓他們樹立正確的學習方法和學習觀念，充分調(diào)動學生的學習主動性。比如，在講工程力學實驗發(fā)展歷史時，會提到達芬奇、伽利略等科學家。他們采用實驗的方法研究力學問題和現(xiàn)象的研究，開創(chuàng)了近代科學研究的新方法、新篇章，極大地促進了近代科學快速發(fā)展，使人類認識世界和改造世界的能力進入了新時代。從而激勵學生學習工程力學實驗的興趣，更好地提高教學效果。[4，5]

二、精心講解，提高教學效果

工程力學實驗課程內(nèi)容多，實踐性強，而學生以前既沒有接觸此類內(nèi)容，日常生活也很難注意到，學生學習起來也比較吃力。本課程課時數(shù)又不多，且有一半多的時間需要在實驗室進行實驗。因此，為了提高教學效果，在進行理論課講授時必須精選內(nèi)容、突出重點、精心準備、精心講解。比如，在講電阻應變計粘貼技術及質(zhì)量檢查時，筆者精心準備了教學課件，增加了很多現(xiàn)場實際粘貼電阻應變計的圖片。在講解時，重點講述了粘貼的步驟、粘貼時需注意的事項、粘貼的質(zhì)量要求等，且一邊講解一邊利用現(xiàn)場圖片展示如何做，使學生非常直觀地了解和掌握了整個粘貼過程。如果只在課堂上講，然后到實驗室去實踐的效果就不如上面的效果好。

又比如，在講金屬材料基本力學性能測定時，主要講解了實驗的過程、注意事項，需要測試的結果。同時，在理論課時還播放實驗過程的相關錄像或動畫，簡單介紹實驗現(xiàn)象及試件斷口的形狀。至于斷口的成因，留給學生進行思考。等到在實驗室進行實驗后，再解釋即使是同樣形狀的試件、在同種載荷（拉伸、壓縮或扭轉(zhuǎn)）作用下，只要材料不同，斷口的形狀卻是不同的。這說明在同樣的實驗條件下，材料所表現(xiàn)出來的力學性能是不一樣的。并且提到很多混凝土梁等結構，為何在受拉區(qū)需布置鋼筋而受壓區(qū)不需要，這就是充分利用材料的性質(zhì)，從而提高學生對材料基本力學性能的認識和理解。

三、加強工程實例講解，提高實際應用能力

通過工程力學實驗課程的學習，使學生能進一步鞏固工程力學所學的理論知識，掌握測定材料基本力學性能的基本知識、基本技能和基本方法，了解實驗應力分析的基本概念和初步掌握驗證工程力學理論的基本方法，這對培養(yǎng)學生的動手能力、實際工作能力和科學習慣是十分重要的。但由于該課程具有理論性強、概念多、內(nèi)容抽象等特點，而且與工程實際結合緊密，學生沒有工程背景知識，既給教學增加了難度，也使學生學起來非常吃力。

因此教師平時應注意搜集和積累一些與工程實際相關的實例，然后貫徹到教學中，可以激發(fā)學生對所學基本理論的學習興趣，這樣能極大地提高教學效果，提高學生的工程素質(zhì)和培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

比如在講百分表和千分表時，筆者講了自己親身經(jīng)歷的一個工程實踐項目。在某城市有一較長的地面立交橋，該橋是曲線橋，且整個橋面是一整片混凝土梁。在經(jīng)過多年的使用后，橋面在行駛車輛的離心力作用下，橋面中心線偏離了橋墩中心線。為了能保證該橋梁安全運行，必須把橋面頂回到原來的位置。但是，直接頂回肯定是不行的，因為橋墩與橋面的摩擦力太大，會把混凝土橋梁頂裂。為了能使橋面順利頂回，采取在橋墩和橋面之間放上比較光滑的材料，然后再在側(cè)面頂回的方法。要在橋墩和橋面之間放上比較光滑的材料，必須把橋面先頂起來。由于橋面很長，大概有100多米，在頂?shù)倪^程中必須使用很多液壓千斤頂（每個橋墩處放一個），且必須保證每個千斤頂每次頂升的距離相等。為了監(jiān)測橋面的頂升過程，采用了一種可以將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并可以利用計算機采集的百分表。利用數(shù)十個百分表監(jiān)測千斤頂?shù)拿恳淮雾斏齽幼鳎瑥亩ＷC了橋面的頂升安全。通過此例說明，即使一個小小的百分表，既可以在實驗室做小儀器用，也可以在具體工程中發(fā)揮很大的作用。這個工程實例對開闊學生的思路和視野有很大的啟迪作用。

四、調(diào)整實驗項目，提高教學效果

隨著時代的發(fā)展和科技的進步，新材料、新技術、新方法不斷涌現(xiàn)。工程力學實驗所涉及的無論是所用的材料、構件所處的工作環(huán)境、實驗的加載方式以及實驗設備都發(fā)生了較大改變，因此在工程力學實驗課程教學中要最大限度地引入新科技、新成果，不斷調(diào)整和更新實驗教學內(nèi)容，使學生能接觸和學習到一些新知識和新技能。

現(xiàn)在，我校工程力學實驗課程面臨的主要問題是：實驗內(nèi)容有些陳舊，與當前科技發(fā)展、工程應用有一定的差距。驗證型實驗項目過多，難度較小，缺乏創(chuàng)新；綜合型、設計型實驗項目較少。有些實驗設備陳舊，達不到現(xiàn)行的國家標準。因此必須進行實驗項目的調(diào)整和更新實驗設備，適當增加一些與工程實際緊密聯(lián)系的綜合型和設計型實驗項目。

比如，原來有純彎曲梁的橫截面正應力測試實驗，該實驗主要是用來驗證材料力學關于梁彎曲時正應力在橫截面上的分布規(guī)律，這是一個常規(guī)的實驗。但是，工程中還有一些結構是由多層梁疊合成的，比如一些大卡車的懸架。已設計并實施疊合梁彎曲的實驗項目，讓學生來研究應力在此類梁上的分布情況。還有等強度梁也是工程中較常見的，已利用它進行動態(tài)應變測試實驗。

五、加強軟環(huán)境建設，充分利用現(xiàn)代化教學手段

計算機在現(xiàn)代教育中得到普遍的使用，計算機為多媒體教學提供了廣闊的發(fā)展空間。現(xiàn)代教育技術的特點是信息容量大、傳遞速度快，傳遞形式多種多樣。教學形式活潑生動，具有一定的視覺沖擊效果，能提高學生的學習興趣、激發(fā)學生的學習熱情。在教學中利用計算機加強軟環(huán)境的建設，架起教師與學生交流的立交橋，真正發(fā)揮現(xiàn)代教育的特點。教學軟環(huán)境建設包括課堂教學信息交流平臺和課外學生自主學習信息交流平臺。

工程力學實驗課程與工程實踐聯(lián)系緊密，課程涉及實驗設備、工程應用實例等內(nèi)容，如果按傳統(tǒng)的教學方式、靠語言描述或黑板畫圖的將這些信息傳遞給學生，信息傳遞的容量和傳遞的速度都會受到很大限制。因此，在工程力學實驗的課堂教學中，我們一直采用多媒體教學方法，對教學中涉及的實驗儀器設備、實驗現(xiàn)象和工程應用實例等，恰當?shù)夭捎脠D片、動畫和錄像等方式展示，使得課堂教學的氣氛生動、活潑，信息交流方便、順暢。

在課外教學環(huán)節(jié)，我們建立了答疑博客，給師生交流提供了網(wǎng)絡平臺，學生有任何疑問，都可以在博客上留言，老師通過博客進行解答。這樣，學生的疑問可以隨時得到解答。另外工程力學實驗課程還給學生提供一些因特網(wǎng)上的鏈接地址，幫助學生選擇因特網(wǎng)上的相關內(nèi)容，讓學生充分了解到工程力學實驗最新的內(nèi)容，對掌握知識技能、拓展視野有很大的促進作用。

六、結束語

以學生為本，提高實驗教學效果，培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力，促進我校整個工程力學教學水平和諧科學發(fā)展，是本門課程建設和改革的目標所在，是全體教師希望所在，也是全體教師的奮斗目標所在。

參考文獻：

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[2]李哲，馮冠.以科學發(fā)展觀引領教學創(chuàng)新[J].遼寧工業(yè)大學學報(社會科學版)，2008，10(6):89-90.

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[5]張義同，張嵐.關于扁擔的力學[J].力學與實踐，2002，(5):76-78.

（責任編輯：劉麗娜）