基础力学实验教学改革的探索与实践

基础力学实验教学改革的探索与实践
【摘要】针对传统基础力学实验教学中存在的内容陈旧、验证和演示性实验较多、设计性和综合性实验比例偏低、实验装备落后等问题，在实验教学体系、教学模式、教学内容、实验仪器设备、教学方法及师资队伍建设等方面进行改革研究与实践，并提出后续改革的设想。

【关键词】基础力学；实验教学；教学体系
【中图分类号】g424 【文献标识码】b 【文章编号】
2095-3089（2013）9-000-01
基础力学课程是高等院校土木、机械等专业重要的专业基础课，基础力学实验在力学课程中占有重要地位。

但是传统的基础力学实验教学仍存在一些问题，主要体现在以下几个方面：第一，部分实验内容陈旧，实验方法与手段缺乏更新，与当前人才培养目标的要求差距较大。

第二，验证性演示性实验比例偏大，综合性设计性实验比例太小，实验教学中教师讲解时间较长，学生往往按照教师安排好的步骤进行实验就可以得到数据，而对实验要达到什么目的，为什么要采用预设实验方案，如何利用实验数据证明理论知识等问题思考较少，缺乏能动性。

第三，实验所需硬件更新较慢，某些老旧设备台套数较少，状态很差，无法保证正常教学的运行。

因此，传统基础力学实验教学状态已经不能在新形势下很好地完成对学生分析能力、实践动手能力和创新能力的培养，其改革已经成为当务之急。

本文结合长沙理工大学工程力学实验中心在基础力学实验
教学方面所作的改革尝试，进行实验教学改革方面的探索与研究。

1 实验教学改革目标
基础力学实验教学改革目标，抓住实践教学活动的主体始终还是学生，教师在教学活动中占主导地位这个关键，把培养学生的思考能力、实践能力和创新能力作为培养的重点，以建立新的实验教学体系为核心，把教学内容、教学手段、教学方法和实验设备等因素有机联系在一起，从而建立新形势下培养社会急需人才的新教学模式。

2 实验教学改革途径
2.1建立新的实验教学体系
传统的基础力学实验教学模式把是实验教学当成是理论教学的
补充和延伸，要求实验课进度紧跟理论教学进度。

表面上看实验教学与理论教学紧密衔接，但实质上却降低了实验教学应有的地位，忽视了实验教学做为一个实践环节所具有的自身特点。

因为每次实验都是多学科知识的综合运用，如果只强调验证某一理论知识，那么实验教学就变得比较狭隘，造成知识的割裂，不利于学生形成综合的分析能力与实践能力。

因此，应将实验课程从理论教学中独立出来，形成独立的实验教学课程和新的实验教学体系。

我校已将工程力学实验设置为一门独立的实验课程，16学时，0.5学分，考核方式为全过程动态考核。

要求学生实验前做好预习，完成预习报告，课堂中规范地完成实验，教师随堂考核并给出操作成绩，课后完成实验报告。

我们对比分析独立设课前后实验教学效果发现，学生进
行实验的积极性、主动性增强，对与实验内容和技术相关的工程实际问题，分析与解决问题的能力有明显提高。

2.2采用开放式教学模式
开放式教学能够充分发挥学生学习的主动性，满足每个学生的学习心理需求，使学生的良好个性品质得到充分的发展，有效地培养学生的能力。

根据实验教学与理论课程教学的区别，我们打破了班级授课制，分散进行实验，将实验课“以教师为中心”转变为“以学生为主体，教师为主导”，使学生在实验教学这个环节变被动为主动，真正把握好每一次实验机会。

我校已经开展了多年的分散式教学模式，学生实验采用实验中心自主研发的“工程力学实验中心预约系统”进行网络预约登记。

实践证明，分散式教学首先降低了每组的人数，客观上促使每个学生必须独立动手实验，避免了以前少数同学实验，多数同学旁观的现象。

另外，也提高了设备的利用率。

2.3调整实验教学内容
从培养学生的工程素养和能力出发，保留一些传统的经典的基本实验。

考虑到电测应力分析实验理论比较成熟，且在工程结构应力分析中使用广泛，因此对其进行了加强。

积极开设一些设计性、综合性实验，并且允许学生自己设计实验项目。

此外，将基础力学实验教学内容分为“三层次、四模块”。

“三层次”即将实验项目按内容难易程度与培养目标划分为“基础”、“综合设计”、“创新提高”三个层次。

“四模块”即将实验项目按内容研究方向划分为“力学
性能测定实验模块”、“静力行为分析实验模块”、“动力学特性测试实验模块”、“现代力学测试技术模块”四个模块。

所有实验项目中又分必做实验和选作实验，由学生根据自身情况选择感兴趣的实验项目。

2.4改造开发实验仪器设备
对传统实验机进行改造，同时，自主开发多功能小型实验台以及购买新的实验设备。

如实验中心的“理论力学多功能实验台”就是在庄表中教授开发的设备基础上进行改进，采用实验数据自动采集与分析系统。

实验中心自主开发的变支撑梁实验装置、组合梁实验装置等为应变测试技术实验与虚拟仪器设计实验的开设提供了便利。

部分实验设备升级以后，在工程力学实验中心，学生既可以完成基础力学实验和机械振动实验，也可以完成测试技术实验。

这样，就给学生建立了一个综合的实验平台，有利于其它设计性、综合性实验的开设。

同时，让学生建立一个从被测对象出发，经过信号的调理、信号的采集最后到信号的分析处理的系统观念。

教师只给出简单介绍和仪器设备的使用说明书，实验完全由学生自己完成，让学生在实验的过程中不仅掌握了应力的分布规律，而且明确了其在整个系统中的位置，大大提高了学生的实际动手能力。

2.5改进实验教学方法
实验教学不同于理论课授课，实验教学中应尽量减少教师的讲解的时间。

因此课前要求学生做好预习，完成预习报告。

课堂中教师只对有关的实验原理、方法、注意事项和重要的实验现象进行讲解
或提示，不求面面俱到。

实践表明，把更多时间留给学生自己学习和进行讨论是很好的方式。

同时，采用多媒体教学，所有教学内容全部编写电子教案，充分利用多媒体教学内容充实、形象的特点，提高了授课效率。

2.6加强师资队伍建设
分散式教学模式使学生真正成为了学习的主体，但并没有削弱教师在实验教学中的主导地位。

在课堂中学生可能会提出各种老师都没有想到的问题。

指导教师不但需要坚实的理论基础，还需要具有较强的动手能力。

因此，对实验教师提出了更高的要求。

另外，虽然在建立了新的实验教学体系之后，实践教学与理论教学相对独立，但是，不能因此割断实验教师和理论任课教师之间在业务上的交流与合作。

毕竟实验教师具有较强的实践动手能力和工程实际经验，而理论任课老师却具备系统深入的理论知识，只有将两者结合起来，才能把握实验教学发展的方向，才能更好地推动实验教学向前发展。

基础力学实验教学改革，实际是对实验课程建设新的探索。

它是一个系统工程，包括了教学体系、教学内容、实验设备、教学方法与手段、师资建设等各个方面的改革。

其中，教学体系的改革是核心；教学内容的充实提高是基础；实验设备的完善是必备条件；教学方法与手段的改进是途径；师资建设是关键。

只有搞好了实验教学的每个环节，才能为人才培养目标打下坚实的基础，才能把学生培养成具备独立思考能力、实践能力和一定创新能力的人才。

3 面临的问题
当前工程力学实验中心在基础力学实验教学改革方面作了一些
有益的尝试，但是，仍面临一些问题。

第一，作为一所以工科为主的地方高校，教学设备不足、设备陈旧是通病，在发挥实验教师能动性，提高实验设备功能，自制新的实验设备上还需多下功夫。

第二，实验中心师资队伍建设有待加强。

实验室工作具有很强的专业性，因此，在培养和引进实验教师方面还应加大力度。

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