力學實驗教學改革研究與實踐

鄒廣平等

摘要：力學實驗教學改革應培養大學生創新能力作為力學實驗教學改革的核心，以實驗室開放為載體，采取構建力學實驗課程群和建立創新實驗室等系列舉措，使得教學內容層次化、考核模式個性化、教學手段與方法多樣化、科研成果教學化和開放創新常態化，提升力學實驗教學水平。

關鍵詞：創新；實驗；考核；科研成果

力學實驗是理論的基礎，又促進了理論的發展，這種理論和實驗相互依存關系是大學生必須掌握的重要研究手段。把大學生創新能力的培養作為力學實驗教學改革的核心，以實驗室開放為載體，以力學實驗課程群建設為依托，優化實驗課考核模式，深化實驗教學方法和實驗教學手段改革，達到教學內容層次化、考核模式個性化、教學手段與方法多樣化、科研成果教學化和開放創新常態化的目的，調動學生學習積極性，激發學生學習熱情。

1 教學內容層次化

力學實驗課程內容豐富，涉及知識面廣，每門獨立的實驗課程學時都很少，學生不能全部領會和理解其深刻的內涵。力學實驗課程群把多門單一的力學實驗課進行整合與優化，構建一個完整的力學實驗課程體系。力學實驗課程群不是簡單的內容疊加，而是根據各個力學實驗之間的內在聯系，進行科學的構建。主要解決的問題是不同層次學生能夠享有更多的力學實驗教學資源，開闊學生實驗，豐富學生力學知識。

2 考核模式個性化

五種個性化考核模式：第一種考核模式是面向大多數學生的考核方式：期末筆試加平時實驗報告和課堂表現的成績，意在鼓勵每個學生能認真完成實驗，掌握基本原理、方法和手段，主要針對基礎實驗；第二種考核模式是面向少數動手能力強的學生的實驗技能測試，意在提高學生動手能力和解決實際問題的能力，主要針對綜合型和設計型實驗；第三種考核模式是利于虛擬實驗室進行網上考核，這個考核難度比較大，面向部分優秀學生，培養學生分析問題和解決問題的能力，主要針對參與研究型和科研型實驗的學生；第四種考核模式意在鼓勵學生上課認真完成實驗，提高課堂教學效果，對于平時成績（實驗報告加平時成績總評）在優秀以上的學生，可不參加任何考核，最后課程成績評定為良好；第五種考核模式為自主考核模式，是針對期末實驗課成績低，想提高實驗課成績的學生的考核，在每個學期的開學初進行。這種考試難度很大，需要學生認真復習，反復研討，多次在模擬實驗室進行實驗，然后到實驗室進行集中考核，這個成績可以刷新實驗課的成績，以利于學生保研和提升班級（學年）綜合排名。

3 教學方法與手段多樣化

3.1 研討式教學方法

研討式教學方法主要針對研究創新型實驗，教師和學生相互融入，增強師生之間的學術溝通和交流，破除傳統教學模式對學生思維的束縛，營造平等的研討式教學氛圍，學生能參與實驗的全過程，激發學生的學習積極性，這種模式也形成了學生之間的良性競爭，學生參與意識明顯提升。這種方法能激勵學生不斷進取，不斷創新。

3.2 啟發式與歸納式教學法

啟發式教學法是以教師引導和個別輔導為主，以學生為中心的教學方法。教師引導學生獨立思考問題，查閱資料解決問題，學生經過大量的查閱材料，積累很多相關知識，使教學效果達到事半功倍的目的，克服了學生只模仿，不獨立思考的問題。

歸納式教學法是通過指導學生從零亂、復雜的現象中得出抽象的規律或原則的學習方法，歸納法有別于演繹法，學生有可能會耗費一些時間，甚至會走一些彎路，但恰恰這個過程可以使學生透徹理解所學的知識，做到學有所用。歸納法是一種探索式的學習方法，在力學實驗教學中廣泛應用。

3.3 基于問題的教學法

在基于問題的教學法中，教師設計開發模擬性問題，將學生的學習置于一系列復雜的、有意義的情境中，激發學生的內在學習動力，使得學生充分了解解決問題的過程，從中獲取解決問題的經驗。在一些選擇性創新實驗項目中，改變原有的教學程序，教師先拋出要解決的問題，請學生自己設計實驗，學生先要理清實驗的思路，然后再思考如何實現，寫出實驗方案。

3.4 虛擬實驗教學

虛擬實驗能將實驗的基本原理、設備結構和功能感官再現，加深學生對實驗的設計思想、設計方法和實驗原理的理解。學生能夠自行設計實驗參數，反復調節，觀察實驗現象，分析實驗結果，解決了因為實驗設備和經費等客觀條件的制約。

4 科研成果教學化

教師的科研成果一般能代表本學科或領域的最新研究方向或發展動態，及時將這些科研成果在實驗室轉化成實驗項目，引領學生了解掌握最新知識。結合為發電廠完成的風力發電項目，為學生設計了“葉片性能測試”實驗項目，結合為航天系統完成的復合材料研制項目，設計了”粘彈性材料沖擊實驗”，結合納米技術設計了“納米壓痕實驗”。結合為中海油完成的緊固件連接的項目，設計了“壓環的性能測試”實驗項目。還有一些科研項目正在進行簡化和重構，力爭轉化成教學實驗項目。

5 開放創新常態化

5.1 建立創新實驗室

創新實驗室是為培養學生創新興趣、開發學生創新潛質、開展研究性學習和實施探究性實驗搭建的平臺。創新研究小課題由學生自行設計，課題研究時間一般不超過一年，這些小課題可以是學生來自社會調查所獲得的信息或自己的設想，也可以是企業急須解決的生產實際問題，還可以是教師課題的延伸。

5.2 成立興趣小組

以大學生結構設計大賽、大學生力學實驗競賽和周培源力學競賽為依托，以競賽項目為驅動，成立興趣小組。構建競賽型的目標模式，使得各級各類競賽的選題演變成項目，合理地將項目與競賽聯系起來。興趣小組有意識地激發學生的創新興趣，包括：探求未知的興趣、挑戰疑難的興趣，尋找方法的興趣等。

5.3 優化科研講座平臺

講座是傳播知識的傳統途徑，一般由教師或專家進行講授，繼續邀請相關教師進行學科基礎講座，學科前沿探討等講座，重新開辟了學生講座模式，以高年級學生（研究生）為主進行講座、先后組織了獲得發明專利的學生進行的講座、獲得國家大學生結構設計大賽二等獎的學生團隊進行的講座。這樣既可以鍛煉講座者的綜合能力，又可以使大多數學生在最短的時間內獲取更多的知識。

6 結語

實踐表明，通過一系列力學實驗教學改革，提升了力學實驗課的教學水平，2010年、2011年和2012年力學實驗課程連續3年獲得哈爾濱工程大學示范實驗課程，得到學校的重獎，是學校唯一的連續3年獲得獎勵的課程。力學實驗課程群的建設得到國內同行的高度認同，有關力學課程群建設的后續研究獲得2012年黑龍江省高等教育教學改革工程立項支持，相關成果多次在全國會議上交流，國內多所高校同行到力學實驗室調研。力學實驗教學改革有利于培養學生理論聯系實際、分析問題、解決問題的能力，全面提升大學生的創新能力。我校學生在2013年周培源力學大賽個人賽中取得優異成績，在2013年第九屆全國周培源大學生力學競賽團體賽中再獲佳績。在第六屆全國大學生結構設計競賽上，我校力學創新實驗室教師指導的代表隊獲得二等獎，總分排名第十一，在二等獎中排名第一。

參考文獻：

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編輯∕岳 鳳