獨立學院工程力學實驗教學新體系的構建初探

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，筆者結合多年的一線力學教學經驗，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用能力，強化理論與實踐的結合，提高學生利用力學知識解決實際工程問題的能力。

關鍵詞：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的一門重要專業技術基礎課，目的是培養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，重視實踐教學的質量，能夠激發學生的思維能力，提高學生的實際動手操作能力，挖掘學生的創新能力。

一、我院工程力學實踐教學的現狀

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

1.重理論，輕實踐。課程設置中以理論課為主，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。考試形式為筆試，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：學生預習—教師講授—演示實驗步驟—學生按步驟實驗—記錄、處理數據—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據的可靠性。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揮，不利于培養學生的創新意識和創新能力，與應用型人才的培養目標相違背。

3.實驗項目層次設置單一，不能體現動手能力的遞進發展。我院的力學實驗項目層次設置中驗證性實驗為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。實驗報告的數據記錄表格也很完善，學生只需將實驗數據填入相應表格，即可按照表格中規定的步驟處理。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，也不利于挖掘學生的創造能動性。

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成，忽略了重要的實驗設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”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變教學觀念，正確認識實驗教學與理論教學的關系，充分體現實踐教學在培養學生創新能力及解決工程實際問題能力中的重要作用。要從根本上轉變以往的傳統教學理念，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，才能激發學生的學習興趣，深度挖掘學生的學習興趣，鍛煉學生解決實際工程問題的能力。

2.改革實驗教學體系。為了激發學生的學習興趣，增強學生的動手操作能力，我們結合實際需要，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、綜合型實驗和設計研究型實驗。（1）基本型實驗。基本型是以材料力學基本概念為依托，以材料力學部分基本知識為基礎，重點培養學生的基本實驗技能，為之后的實驗奠定基礎。實驗設置四個項目：金屬的拉伸、壓縮實驗，金屬的彈性模量測定實驗，金屬扭轉實驗，應變片的粘貼實驗。該類型實驗主要通過原理性、驗證性實驗，提取數據，處理分析數據，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，壓桿穩定實驗，純彎曲梁正截面應力的測定實驗。在該類實驗中，學生處于主導地位，教師只是起到輔助作用。學生查找相關實驗資料，制訂實驗方案（根據實驗目的獨立設計實驗方案，選取測點，粘貼應變片，設計橋路連接方式，測取實驗數據，設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絡查閱資料的能力，培養其團隊合作精神、溝通協調能力、儀器設備的操作能力，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，實驗環境相對寬松，實驗時間較長。首先，學生自由結合，4～5人一組，選擇一個實驗項目，然后根據實驗目的、實驗條件，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、處理數據，完成實驗報告或實驗論文。

在此類實驗中，我們可以設置以下項目：疊梁純彎曲時正應力的分布規律研究，復合梁純彎曲時正應力的分布規律研究，鉸合梁純彎曲時正應力的分布規律研究，以及懸臂梁組合變形時應力的分布研究。這類實驗能夠增強學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、溝通協調的能力，為其今后的工作或深造奠定較好的基礎。

三、改革考核方式

1.事前考核。以往實驗大致是5～6人一組，現在改為兩人一組，對于實驗設備套數較少的實驗，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習，熟悉實驗方法，計算理論結果，完成預習報告。教師給出預習成績，該項在總分中占有20%的比例。

2.事中控制。對于預習考核合格的學生，教師在實驗室根據實驗類型適當講解實驗涉及的理論知識，介紹實驗設備、實驗方法及注意事項，發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范程度、態度、對數據的合理性的判斷，以及實驗中出現問題的處理能力，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，教師根據報告中的實驗數據處理過程、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、結語

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

參考文獻：

[1]曾海燕.材料力學實驗教學改革實踐[J].設計藝術研究，2004，23（2）.

[2]許啟鏗，徐希萍，弋學亮.材料力學實驗教學改革的幾點設想[J].中國技術裝備，2010（21）.

[3]趙冰，張巖.材料力學實驗教學模式改革的探討[J].中國現代教育裝備，2011（3）.

[4]扶慧娟，辛勇.推行“卓越工程師計劃”培養實踐型工程人才[J].實驗技術與管理，2011，28（11）.

[5]蔡中兵.基于“卓越計劃”的材料力學實驗教學改革探索[J].佳木斯教育學院學報，2012（11）.

[6]王耐艷，陳建軍，金達萊，等.工程材料綜合實驗學生主體作用的發揮[J].浙江理工大學學報，2011，28（6）.