应用型本科院校工程力学实验教学改革探索

王丽霞 张荣

摘  要：工程力学实验课程是机械工程专业的一门重要专业基础课程，也是培养学生创新性思维和动手能力的一个重要实践环节。该文以笔者所在的应用型高校为例，以培养应用型人才为目的，从工程力学实验教学出发，探寻有效的教学方式、合理的实验教学内容以及考核方式，从而提高学生的创新思维能力和动手能力，为学生走向社会参加社会实践打下良好基础。

关键词：应用型人才  工程力学实验  教学改革  创新思维

中图分类号：G642   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）06（b）-0151-02

为了主动应对国家的一系列政策，如：新一轮科技革命与产业变革、中国制造2025等，国家教育部提出了“新工科”概念，换言之，新工科是适应新经济、新产业发展的时代需要，因此，新工科行动迫在眉睫。在新工科建设大背景下， 应用型本科院校结合地方经济的发展特色，开始积极探索工科发展的新范式，实现从学科导向，转向以经济产业需求为导向，同时考虑学生发展志趣，建立满足行业发展需要的实践课程资源，强化进行工程实践的训练，只有这样才能为社会培养创新、实用、全方位的综合应用型人才，即应用型新工科人才。在新工科背景下，应用型本科院校如何构建合理的人才培养模式和体系，需要不断尝试、实践和探索，任重而道远。作为高校的一名教师，应结合新时代下的培养方针，不断地在教学中改革与探索，为培养应用型新工科人才添砖加瓦。

工程力学课程是所有应用型高校工科专业普遍开设的一门具有较强工程应用性的学科基础课，其中包含了一个重要的实践环节就是工程力学实验。实验教学是高校本科教学工作中的一个重要环节，通过实验教学不仅让学生进一步加深理解和掌握课本所学理论知识，还有利于培养学生的创新性思维，增强动手能力，提高发现问题、分析问题以及应用所学知识解决实际问题的能力。因此，我们需要与时俱进地对工程力学实验教学进行探索，改革现有的教学方式、教学内容、考核评价机制，培养具有扎实理论基础和较强动手能力的学生，从而满足社会对应用型人才的需求[1]。

1  工程力学实验教学改革

1.1 工程力学实验教学内容的改进

以笔者所在院校为例，目前工程力学实验内容包含必开实验课和选开实验课，必开实验课包含低碳钢和铸铁的拉伸与压缩、梁的有限元仿真;选开实验课包括梁的正应力测定实验和材料扭曲性能实验。这些实验主要是力学性能测试和验证性实验，缺乏具有工程实用背景的实验内容，不利于学生创新思维和和动手能力的培养，同时，这些实验内容与应用型人才培养方针也是相悖的，因此，必须改善现有的工程力学实验教学内容，增设具有工程应用背景和实用性强的实验内容，不断激发学生的探索兴趣，从而加深掌握工程力学理论内容，同时夯实工程基础。

为此，根据工程力学实验教学内容的特点，尝试将实验内容进行改革，将实验内容主要设置为两类。第一类是基本力学性能测试和验证性必开实验，其主要包括了常用工程材料（低碳钢Q235）拉伸实验、（HT150）压缩实验以及矩形梁纯弯曲正应力分布规律实验，通过这些实验，使学生加深理解塑性材料在拉伸过程中经历的4个阶段，掌握脆性材料的压缩曲线，掌握矩形梁横截面正应力的分布规律;第二类是设计性必开实验，主要包括金属材料的杨性模量测定、细长轴旋转时的刚度测定，这类设计性实验只给学生设定实验目的和实验要求，让学生自由组队，自行设计实验方案完成。在实验过程中，学生需要利用所学知识开动脑筋，大胆探索，彼此启发，互相协作。设计性实验的开设强化了学生在实验教学中的主体地位，同时加强了学生对理论知识的理解，提高了学生的创新能力和动手能力[2]。综上，通过将验证性和设计性两类实验相结合，使学生在学习的过程中可以更有效地将理论知识进行消化吸收，提高创新思维能力和动手能力，也更符合社会对应用型人才的需求。

1.2 工程力学实验教学方法的优化

教学方法是教师为了实现教学目的和完成教学任务而采取的一种手段，因此一套行之有效的教学方法对于调动学生学习积极性、引导学生进行创新型思维发挥重要作用[3]。特别是对于实践性较强的实验教学而言，应坚持“学生为主体，教师为主导”，增强学生的动手实践。以笔者所在高校为例，目前在工程力学实验教学中，通常是教师先讲授实验目的、实验原理并进行实验操作演示，而后学生依照教师演示的实验步骤完成操作。在此过程中，大部门同学按部就班完成实验操作，完成的实验报告千篇一律，同时在实验过程中没有思考空间。综上，目前的这种教学方法中教师处于主动地位，学生通常是被动接受，这种灌输式教学方式不利于学生学习主动性的充分发挥，没有体现出学生的主体地位。因此，作为教师，在实验课教学中应用较短时间给学生讲清楚实验原理和要领，而后对学生进行有效引导与启发学生进行实验设计与操作。例如，在测定“欧拉临界力”的实验中，教师可以积极引导学生自主设计实验测定欧拉临界力，同时引导学生观察实验过程中压杆稳定现象。在实验过程中，学生通过讨论引起压杆失稳的原因，加强了对理论知识的理解。可见，设计性实验既让学生初步体验到了科学实验研究和探索的乐趣，又增强了学生对实验课的兴趣。因此，通过教学方法的优化，建立以学生为中心的实验教学方法，改变学生被动完成实验的现状，从而激发学生的创造性思维。

1.3 工程力学实验考试方式的改革

目前，工程力学实验考核方式以学生提交的实验报告作为实验课成绩，这种一次性终结考试决定成绩的考核方式不利于对学生能力的考查与评判。基于高素质应用型人才培养的要求，我们不仅需要关注学生对于理论知识的掌握程度，更需要考核学生动手能力及创新能力的培养情况。因此，对于工程力学实验课程的考核应更加注重过程考核，不能单纯地以实验报告作为判定成绩的依据，需要综合考虑学生在实验过程中的思维能力、动手能力、分析与解决问题的能力而进行成绩评定。另外，合理设置实验难度加权系数，适当降低验证性实验的难度系数，提高设计性实验的难度系数，鼓励学生积极参与设计性实验，提高分析问题和解决问题的能力。综合上述，我们对工程力学实验的考试方式进行了改革：首先，将实验成绩在工程力学期末成绩中的占比提高至40%;其次，将工程力学实验的考核成绩将根据学生出勤、实验预习报告情况、实验设计能力、动手操作能力、实验报告完成度、等进行加权求和[4]，改变了以往只注重最终实验报告、不重视实验过程的考核评价方式，鞭策学生不仅要掌握基本力学知识，更要学会积极思考、努力解决问题，为今后的社会实践打下良好基础。

2  结语

学生的创新思维和工程意识是需要开发和积极培育才能逐步形成的，一直以来都是应用型本科院校人才培养的侧重点。为了培养出具有创新思维和应用实践能力的高素质应用型人才，同时紧密结合当地经济的发展特色，我们针对工程力学实验教学课程中存在的问题和不足，围绕教学方法、教学内容和考核方式3个方面进行了探索与改革。在国家倡导培养应用型人才的大环境下，工程力学实验教学的改革还需要教师们进行不断的摸索与改进，这也是培养应用型人才的重要保障。

参考文献

[1] 杨春生，孙琴，吴伟.创新型工程应用本科人培养新模式探索[J].江苏高教，2010（1）：82-84.

[2] 顾国庆，佘斌.地方应用型高校工程力学实验教学改革探索[J].教育教学论坛，2016（5）：217-218.

[3] 王庆，王艳云.在《工程力学》实验教学中加强能力培養的研究与实践[J].石河子大学学报：哲学社会科学版，2009（6）：16-17.

[4] 彭雅轩，王建国.以工程力学课程为平台培养应用型人才的科学思维能力[J].教育教学论坛，2015（3）：133-134.