基础力学实验教学体系改革研究与实践

田淑侠 肖艳秋 李育文

摘要：基础力学实验是工科类专业学生进行课程实践和工程技术研究的重要基础，对学生创新能力的培养有非常重要的作用。郑州轻工业学院基础力学实验教学现状存在实验内容单一、实验模式单一、实验内容多而教学课时少等问题。针对这些问题，学校对基础力学实验课程教学进行了改革和探索，提出了新的实验教材编写方法，并建立了一套行之有效的实验指导及成绩考核制度。改革方案在提高实验室和实验设备利用效率的同时可以实现对实践教学效果的实时有效监控。

关键词：基础力学实验;教学改革;成绩考核制度

当前，高校人才培养目标已经由培养知识型人才转变为培养创新型、复合型人才，这对高校提出了更高的要求。高校应积极转变教学模式，改革与现代教育思想不相适应的教学内容、教学手段，以适应新的变化和要求。力学课程是高校工科类专业的基础课程，涉及机械工程、车辆工程、土木工程、能源工程等众多专业。而基础力学实验作为力学课程的一个重要环节，是学生进入大学后最早接触的工程实践类课程，对他们理解工程基本理论、基本概念和提高基础知识的实际应用能力有至关重要的作用。然而，当前一些高校实验教学的地位没有得到相应的提高.在师生中普遍存在重理论、轻实践，重授课、轻实验的现象。学生对实验室的作用认识有一定偏差，实验课仅被认为是理论教学的附属部分，这均不利于对高层次综合型人才的培养。因此，在高等教育改革的大形势下，如何顺应教育模式的转型，对力学实验的教学方法、教学模式进行改革，使之更好地为师生服务，已成为高校基础力学实验教学改革的一项重要任务。

一、郑州轻工业学院力学实验教学现状

由于近些年的扩招，高校的实验教学实验室面积、器材设备数量、运营经费等各方面的保障均相对落后于扩招的速度。郑州轻工业学院力学教学和大多数高校一样存在实验内容单一、模式单一、实验内容多而教学课时少的问题。学校力学实验往往附属于理论课程，这造成了部分学生和教师对实验的重视程度不够，一些学生产生实验可有可无的心理。学生对实验课学习的主观意识不强，往往抱着为了完成实验报告、完成教师对此项成绩考核的态度进行实验，最终导致实验课流于形式，无法达到预期的实验教学目标。

近年，学校高度重视实验室建设工作。学校参照教育部《高等学校基础课实验教学示范中心建设标准》，组织力学系教师到兄弟院校同类实验室进行参观学习，并结合本校办学特色及专业设置情况，精心制定了实验室建设方案，对力学实验室设备进行了大批量的更新，满足了实验教学的需要。然而，由于实验设备大批集中更换、实验内容有所调整、详细实验指导手册编写难度较大，且存在力学实验每年参与学生人数较多等问题，致使实验指导教师一时难以适应。因此，学校只能在设备更换期间暂时由第一、二批实验五位指导教师每人负责一种设备，从实验原理到实际实验操作，重点把握每一细节。而学生实验过程中由各位教师各负其责，分工合作，共同促使得第一、二批实验顺利完成。

实验期间也出现了一些问题，如学生误操作将实验机行程超过限位标准，实验设备无防护罩造成的试件飞出等安全隐患。这些都在一定程度上对学生的人身安全和设备的正常运行造成威胁，学校需要对实验室进行更进一步的改造。

基于上述基本情况，学校对整个力学实验教学平台的运行机制、管理模式和实验成绩评价方法进行研究和改革势在必行。

二、力学实验教学改革探索及实践改革方案

针对上述问题.学校力学系教师分工合作，以本校力学实验教学平台现状为本，针对学校专业设置情况、生源情况、教学内容及实验室现状等，积极进行力学课程实践教学改革研究，对目前正在进行的力学实验项目进行调整，并建立适合自身的力学实践教学质量监控及评价体系。

（一）力學实验教学内容的调整

以往学校基础力学实验项目仅局限于基本型实验，主要为测试材料主要力学性能指标的验证性实验，如低碳钢和铸铁的拉伸、压缩、扭转、冲击等实验。此类实验以加深学生对力学基本理论、基本概念及常见材料的基本力学性能等理论知识的理解，培养学生掌握基本实验技能及实验设备的使用方法为目的。为更好地培养学生的综合素质，学校适当增加了综合型实验和创新提高型实验。

综合型实验，如梁纯弯曲和弯扭组合实验、叠合梁实验等。这一类实验要求学生在已知实验目的和实验条件的前提下，通过查阅资料、小组讨论的方式提出实验方案，并最终按要求达到实验目的。此类实验一般源于实际工程应用，其实验内容的实用性及实验方式的灵活性可大大激发学生的学习兴趣和创造性思维，对培养学生独立设计实验、操作实验及分析实验能力提供了很好的方式。

创新提高型实验，如以汽车主轴为原型的组合变形梁实验、以车削细长杆为原型的超静定结构分析实验等。此部分作为学生的选修实验，是以工程实际或模拟工程实际为背景的。学生需在指导教师的引导下自拟实验题目、实验目标、实验方案，自行检测和进行数据分析，从而得出与工程实际相符的实验结论。整个实验过程对学生理论知识的综合应用能力要求较高，着重培养学生发现实际工程问题的能力，最大限度地提高学生的观察力。

（二）实验教材编写方式方法的改进

以往学校基础力学实验指导书主要以自编教材为主，教材中所包含的实验内容局限于已有的老旧实验设备和基本实验项目，导致实验方法落后，实验缺乏扩展性、延续性，与后续课程实验没有连续性。为更好地发挥实验的指导作用，学校教师广泛查阅相关实验指导资料，吸取精华，整合资源，并针对学校办学特色、专业设置特点、设备资源及师资情况等，重新编写适合学校各专业学生使用的实验指导教材。教师编写指导教材时主要考虑了以下三个方面：第一，实验项目类型尽量广泛，既包含一部分基本型实验，又有综合能力培养的综合型和创新提高型实验。教材中既包含专业必修实验，也增加了部分选修实验和延伸性实验，给学生留有充分选择和学习的余地。第二，每个项目内容为实验目的、所使用设备、试验原理和方法、后续实验数据处理方法及课后思考等，但不列出详细实验内容和实验步骤，仅包含主要部分，具体实验细节可在实验过程中讲述并进行适当扩展，以避免学生实验操作过程中不肯动脑，仅根据教材中详细步骤一步一步进行的情况。第三，部分实验项目设置扩展实验内容，让学生自己课下设计该部分内容，以进一步加深学生对工程技术理论的理解，提高学生的实践应用能力。

（三）实验指导及成绩考核制度的改革

由于力学实验依附于力学课程，以往常常指定课程任课教师为实验指导教师，学生实验成绩由该任课教师评定，但实际实验指导过程并非全部由该教师完成，大部分是由力学教研室的其他教师完成的，课程任课教师往往只能根据学生上交的实验报告完成情况进行实验成绩的评定，这就造成了一定程度上的偏差。为更真实地反映学生的实验能力，更全面地了解实验教学效果，我们经大量调查、研究及讨论，确定了新的实验指导及成绩考核制度。课程授课教师不再担任实验指导教师，学校采取实验项目负责制，由实验项目负责教师负责该项实验学生的指导、过程控制、实验成绩的评定以及后期实验效果的跟踪等任务，这样有利于从多方面、多角度对参与实验的学生进行实验效果的考查。

三、结论

笔者介绍了郑州轻工业学院基础力学实验教学现状及面临的问题，并根据本校专业设置情况、生源情况、教学内容、教师及实验室现状等积极进行力学课程实验教学的改革研究。实践证明，学校关于基础力学实验教学体系改革研究与实践取得了良好的教学效果，提升了学生的实际动手能力，学校的探索对其他有相似情况的高校也有一定的借鉴作用。

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