力学实验教学改革研究与实践

邹广平等

摘要：力学实验教学改革应培养大学生创新能力作为力学实验教学改革的核心，以实验室开放为载体，采取构建力学实验课程群和建立创新实验室等系列举措，使得教学内容层次化、考核模式个性化、教学手段与方法多样化、科研成果教学化和开放创新常态化，提升力学实验教学水平。

关键词：创新；实验；考核；科研成果

力学实验是理论的基础，又促进了理论的发展，这种理论和实验相互依存关系是大学生必须掌握的重要研究手段。把大学生创新能力的培养作为力学实验教学改革的核心，以实验室开放为载体，以力学实验课程群建设为依托，优化实验课考核模式，深化实验教学方法和实验教学手段改革，达到教学内容层次化、考核模式个性化、教学手段与方法多样化、科研成果教学化和开放创新常态化的目的，调动学生学习积极性，激发学生学习热情。

1 教学内容层次化

力学实验课程内容丰富，涉及知识面广，每门独立的实验课程学时都很少，学生不能全部领会和理解其深刻的内涵。力学实验课程群把多门单一的力学实验课进行整合与优化，构建一个完整的力学实验课程体系。力学实验课程群不是简单的内容叠加，而是根据各个力学实验之间的内在联系，进行科学的构建。主要解决的问题是不同层次学生能够享有更多的力学实验教学资源，开阔学生实验，丰富学生力学知识。

2 考核模式个性化

五种个性化考核模式：第一种考核模式是面向大多数学生的考核方式：期末笔试加平时实验报告和课堂表现的成绩，意在鼓励每个学生能认真完成实验，掌握基本原理、方法和手段，主要针对基础实验；第二种考核模式是面向少数动手能力强的学生的实验技能测试，意在提高学生动手能力和解决实际问题的能力，主要针对综合型和设计型实验；第三种考核模式是利于虚拟实验室进行网上考核，这个考核难度比较大，面向部分优秀学生，培养学生分析问题和解决问题的能力，主要针对参与研究型和科研型实验的学生；第四种考核模式意在鼓励学生上课认真完成实验，提高课堂教学效果，对于平时成绩（实验报告加平时成绩总评）在优秀以上的学生，可不参加任何考核，最后课程成绩评定为良好；第五种考核模式为自主考核模式，是针对期末实验课成绩低，想提高实验课成绩的学生的考核，在每个学期的开学初进行。这种考试难度很大，需要学生认真复习，反复研讨，多次在模拟实验室进行实验，然后到实验室进行集中考核，这个成绩可以刷新实验课的成绩，以利于学生保研和提升班级（学年）综合排名。

3 教学方法与手段多样化

3.1 研讨式教学方法

研讨式教学方法主要针对研究创新型实验，教师和学生相互融入，增强师生之间的学术沟通和交流，破除传统教学模式对学生思维的束缚，营造平等的研讨式教学氛围，学生能参与实验的全过程，激发学生的学习积极性，这种模式也形成了学生之间的良性竞争，学生参与意识明显提升。这种方法能激励学生不断进取，不断创新。

3.2 启发式与归纳式教学法

启发式教学法是以教师引导和个别辅导为主，以学生为中心的教学方法。教师引导学生独立思考问题，查阅资料解决问题，学生经过大量的查阅材料，积累很多相关知识，使教学效果达到事半功倍的目的，克服了学生只模仿，不独立思考的问题。

归纳式教学法是通过指导学生从零乱、复杂的现象中得出抽象的规律或原则的学习方法，归纳法有别于演绎法，学生有可能会耗费一些时间，甚至会走一些弯路，但恰恰这个过程可以使学生透彻理解所学的知识，做到学有所用。归纳法是一种探索式的学习方法，在力学实验教学中广泛应用。

3.3 基于问题的教学法

在基于问题的教学法中，教师设计开发模拟性问题，将学生的学习置于一系列复杂的、有意义的情境中，激发学生的内在学习动力，使得学生充分了解解决问题的过程，从中获取解决问题的经验。在一些选择性创新实验项目中，改变原有的教学程序，教师先抛出要解决的问题，请学生自己设计实验，学生先要理清实验的思路，然后再思考如何实现，写出实验方案。

3.4 虚拟实验教学

虚拟实验能将实验的基本原理、设备结构和功能感官再现，加深学生对实验的设计思想、设计方法和实验原理的理解。学生能够自行设计实验参数，反复调节，观察实验现象，分析实验结果，解决了因为实验设备和经费等客观条件的制约。

4 科研成果教学化

教师的科研成果一般能代表本学科或领域的最新研究方向或发展动态，及时将这些科研成果在实验室转化成实验项目，引领学生了解掌握最新知识。结合为发电厂完成的风力发电项目，为学生设计了“叶片性能测试”实验项目，结合为航天系统完成的复合材料研制项目，设计了”粘弹性材料冲击实验”，结合纳米技术设计了“纳米压痕实验”。结合为中海油完成的紧固件连接的项目，设计了“压环的性能测试”实验项目。还有一些科研项目正在进行简化和重构，力争转化成教学实验项目。

5 开放创新常态化

5.1 建立创新实验室

创新实验室是为培养学生创新兴趣、开发学生创新潜质、开展研究性学习和实施探究性实验搭建的平台。创新研究小课题由学生自行设计，课题研究时间一般不超过一年，这些小课题可以是学生来自社会调查所获得的信息或自己的设想，也可以是企业急须解决的生产实际问题，还可以是教师课题的延伸。

5.2 成立兴趣小组

以大学生结构设计大赛、大学生力学实验竞赛和周培源力学竞赛为依托，以竞赛项目为驱动，成立兴趣小组。构建竞赛型的目标模式，使得各级各类竞赛的选题演变成项目，合理地将项目与竞赛联系起来。兴趣小组有意识地激发学生的创新兴趣，包括：探求未知的兴趣、挑战疑难的兴趣，寻找方法的兴趣等。

5.3 优化科研讲座平台

讲座是传播知识的传统途径，一般由教师或专家进行讲授，继续邀请相关教师进行学科基础讲座，学科前沿探讨等讲座，重新开辟了学生讲座模式，以高年级学生（研究生）为主进行讲座、先后组织了获得发明专利的学生进行的讲座、获得国家大学生结构设计大赛二等奖的学生团队进行的讲座。这样既可以锻炼讲座者的综合能力，又可以使大多数学生在最短的时间内获取更多的知识。

6 结语

实践表明，通过一系列力学实验教学改革，提升了力学实验课的教学水平，2010年、2011年和2012年力学实验课程连续3年获得哈尔滨工程大学示范实验课程，得到学校的重奖，是学校唯一的连续3年获得奖励的课程。力学实验课程群的建设得到国内同行的高度认同，有关力学课程群建设的后续研究获得2012年黑龙江省高等教育教学改革工程立项支持，相关成果多次在全国会议上交流，国内多所高校同行到力学实验室调研。力学实验教学改革有利于培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题的能力，全面提升大学生的创新能力。我校学生在2013年周培源力学大赛个人赛中取得优异成绩，在2013年第九届全国周培源大学生力学竞赛团体赛中再获佳绩。在第六届全国大学生结构设计竞赛上，我校力学创新实验室教师指导的代表队获得二等奖，总分排名第十一，在二等奖中排名第一。

参考文献：

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[2邹广平，夏兴有，张学义.深化实验室内涵建设 促进实验室可持续发展[J].实验室研究与探索，2012，（12）.

[3]潘信吉.实验教学示范中心可持续发展的研究与实践[J].实验技术与管理，2010，（6）.

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编辑∕岳 凤