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首頁 > 科學論文 > > 10余年的“工程力學實驗”教學實踐
10余年的“工程力學實驗”教學實踐
>2023-07-28 09:00:00


實踐教學是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑,是培養具有創新意識的高素質工程技術人員的重要環節,是理論聯系實際、培養學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺。而實驗教學就是高等教育中最常見的實踐教學的形式之一,它也是高等教育中全面實現人才培養目標的一個重要環節,具有直觀性、實踐性和探索性的特點。同時具有傳授知識、開發智力、訓練技能、培養組織能力、創新能力以及團隊合作能力等作用。是提高學生實踐能力、科學素質的重要手段。是培養合格工程技術人才的重要環節,并且無法用其他教學環節取而代之并達到相同的教學效果?!懊嫦?21 世紀教育振興行動計劃”強調指出,要加強對學生的素質教育、創新精神和實踐能力的培養。對于理工科學生而言,實踐能力尤為重要,而“工程力學實驗”課程是在專業基礎課程階段就開始的一門實踐課程,如果在大學生進入專業知識儲備初期沒有形成良好的上好實驗課的習慣,那么勢必嚴重影響他們后續實驗課的學習效果。本文根據筆者 10 余年的“工程力學實驗”教學實踐,總結了教學過程中出現的問題并分析了深層次的原因,進而提出了實驗改進措施和未來改革方向。

1 工程力學實驗教學中曾經出現的問題及其原因分析

“據報道,我國工科畢業生數量大約是美國的 4倍、德國的 10 倍,但我國工程師人均參與創造的產值僅僅是美國、德國工程師的 5% ~10%”[1].這說明我國高等工程教育存在非常嚴重的問題: 學生不能將所學有效地轉化為先進生產力,為國家建設和社會發展創造應有的價值,這是一種嚴重的資源浪費。筆者也發現,只有極少數同學能在實驗數據或者實驗現象出現異常時,及時發現并解決問題。例如,在做“純彎曲梁的正應力測定實驗”時,當同學增加載荷后測得中性層的應變值仍為 0 時,大部分同學的第一反應是“老師,是不是應變儀壞了? 為什么 1 號應變片的讀數始終為 0?”筆者還沒來得及解答就有別的同學說“1 號片是貼在中性層上”.自 2003 年從事力學實驗教學以來,我校的“材料力學實驗”一直是獨立設課,共16 學時,占0. 5 學分,由 3 名專職實驗教師( 以后簡稱教師) 授課,理論課教師基本不參與實驗室管理和實踐教學工作。

1. 1 “工程力學實驗”教學中經常出現的問題

該實驗課程面向全校的機械工程、動力工程、土木工程等工科專業,每年都有逾千人選修。長期以來,存在以下幾個方面的問題。

1. 1. 1 實驗教學和理論教學進度不協調

造成這種現象的主要原因是學生在同一個學期選修了工程力學的理論課和實驗課。另一個主要原因是設備臺套數太少和選課學生太多,現有設備最多只能供 2 組學生( 30 ~36 名分成 2 組) 同時實驗。

1000 多名學生要在一個學期內做完 8 個實驗,并且僅由 3 名教師授課,是對排課極大的挑戰。有兩種排課方式: 第一種,3 名教師同時開設 3 個不同實驗,各帶 1 個小組,這樣的排課只有 1 個小組是按照教材上的順序進行實驗; 第二種,每 2 周開設 1 個實驗,2 名教師同時指導 2 組學生,雖然基本按理論課教學順序,但是前幾個實驗也會出現“實驗課超前理論課”的現象,尤其是單周上課的同學。

1. 1. 2 實驗項目設置欠合理

實驗力學共有三種測試方法: 機測法、電測法和光測法。每種實驗方法在各大高?;径加虚_設實驗項目,我校也不例外。目前我校的機測實驗項目有 2 個,合計 4h; 電測實驗有 6 個,合計 12h,其中一個是考查實驗; 并未設置光測實驗項目( 僅在機械專業高年級的綜合實驗中設置) .電測實驗項目偏多且部分內容重復。例如“金屬材料的彈性模量和泊松比的測定”就可以結合機測實驗中“金屬材料的拉伸和壓縮實驗”,將其設計為 4h 的設計型實驗或者綜合型實驗?!皹蚵愤B接變換”可以在等強度梁上練習,也可以在“純彎曲梁的正應力測定”實驗中練習,只要在梁的純彎曲段的橫截面上均布地貼上足夠多的應變片。調整后即可增加新的光測實驗項目。

已開實驗項目基本屬于基礎性實驗,提高性和綜合性實驗項目較少,且無模擬實驗和仿真分析實驗。所有選修學生做一樣的實驗項目,沒有結合學生專業開發多個實驗項目供學生選擇,這是將來應該改革的一個重要方向。例如,2011 年以后,學校的許多院系都開設了“卓越工程班”,從平時的實驗課上觀察到: 卓越班的同學思維活躍、理論知識扎實、動手能力相對較強、實驗速度相對較快。該實驗課程理應根據卓越班的上述特點,為他們量身定制一些結合科研項目、貫穿卓越工程教育理念的實驗項目。

此外,隨著國際辦學的蓬勃發展,每年都會有中德班和中英班的學生選修該實驗課程。中德班的實驗項目由德方教授制定。實驗前,德方教授會提前參觀實驗室,根據我們現有的實驗器材和實驗項目,經過中德雙方教師協商,確定實驗項目、實驗學時以及學生分組,通常 3 ~ 5 人一組,遵從合作辦學方-漢堡應用技術大學的實驗課模式,實驗教師僅僅介紹儀器使用注意事項實驗由學生獨立完成,非常重視實驗前后的討論環節。實驗結束后,學生提交德文版實驗報告。中英班則不同,仍使用中文指導書,撰寫中文實驗報告。

1. 1. 3 實驗教學方法相對單一

“差的教師講授真理,好的教師教學生發現真理”說的就是教學方法的問題[2].不管是理論教學還是實驗教學,教學方法都很重要,好的教學方法能引人入勝、教學效果事半功倍,激發學生對實驗課的極大興趣,而不再是“上課簽到、下課交報告”地走形式。學生會在實驗過程中提出很多問題: 有對理論的思考、有對實驗手段的改進、有對實驗誤差的分析、有對實驗結果的反思等等。

高等教育方法比較成熟的有案例教學、任務驅動教學、項目驅動教學和雙語教學四種[3],在具體的教學實踐中可以綜合使用。教學是教與學的綜合過程,學生應是主體,根據不同專業、不同學習程度的學生選擇合適的教學方法。目前開設實驗項目都是 2h 的小實驗,基本上都采用任務驅動教學法。

學生最終都要走向工作崗位,服務于工程、服務于社會,盡管口口聲聲談項目、談工程、談研究,但是學生在平時的實驗課程中并沒有涉及到這方面的內容。所以,應在大學階段盡可能地使學生參與或者部分參與到教師的課題當中,對項目、對工程及對科研建立初步認識,不僅會做別人設計好的實驗,而且會根據待測內容自己設計實驗。

1. 1. 4 為適應國際辦學的進一步發展,工程力學實驗課應增加雙語教學法

這對實驗教師的教學方法和綜合素質要求更高,也是未來改革的一個必不可少的環節。

1. 2 工程力學實驗教學中曾出現的問題

造成 1. 1 中所述問題的原因歸納起來主要有以下幾點。

1. 2. 1 實驗場地和實驗設備臺套數不足

2006 年機械學院的一次搬遷,使基礎實驗室面積減少了約 1/3.近年來雖然國家和地方政府對高校實驗室的硬件投入很大,但是新購的設備并未得到充分應用,很大一個原因也是因為實驗場地不足。

18 套多功能材料力學實驗裝置和 18 套理論力學多功能實驗裝置共用 120 平米的實驗室,當開設材料力學實驗時,先將帶腳輪的理論力學實驗裝置整理到實驗室的一側,再將 18 套多功能材料力學實驗裝置均布在剩余空間內,反之亦然??瓷先ビ行Ю昧藢嶒炇铱臻g,但是降低了設備利用率。因為這兩種設備無法在同一個場地同時使用。

1. 2. 2 實驗教師隊伍

長期以來,受學??己酥贫群徒處煿ぷ髁康募s束,力學實驗教師隊伍由 3 名專職教師組成,學歷結構、職稱、年齡和學緣結構尚可,2011 年以后隨著幾位老教師的相繼退休而有所改善,最高學歷為碩士,此外還引進 1 名高級工程師。斷層現象比較嚴重,沒有形成“老中青”梯隊。本實驗室沒有設置“研究生助管、助教”崗位,這是和其他高校的差距。實驗教師隊伍的建設沒有計劃性、與其他高校同類實驗教師的交流較少、幾乎不參加全國或者地區性教學研討會,總體上較封閉。教師的主動教改意識不強,沒能及時領悟國家教育方針政策,并作出相應調整。

21 世紀以來,科技發展突飛猛進,實驗人員的知識結構和文化素養也必須及時提高,理應將新管理技術、新實驗技術、新教育理念等新事物帶到課堂上。

1. 2. 3 基礎實驗教學得不到重視

基礎實驗教學雖然“功在當代,利在千秋”,但是這需要一個過程,教學效果一般不會立即呈現出來。不同于專業實驗教學,通常有諸如“機電一體化”技能大賽、“機器人”大賽、“電子競技”等全國性質的比賽項目,學生獲獎、教師光榮、學校揚名。從學生到學校大家共贏,學校更愿意增加人力、物力和資金投入,希望更多學生獲獎,增加電視競賽的曝光率和學校的知名度。這樣做無可厚非,但是資源是有限的,學校應該全面權衡,不能厚專業而輕基礎。

2 工程力學實驗教學改革方向

筆者通過與同行交流、并借鑒其他高校力學實驗實踐教學改革經驗,提出我校未來的改革方向。

2. 1 教學內容和教學方法改革

工程力學實驗教學改革,主要集中在教學內容和教學方法兩個方面,教學內容在此表現為實驗項目。教學方法是形式,是由內容決定的,并與內容配合才能產生好的效果。因此,理論力學的改革,主要還是教學內容的改革。

針對問題 1. 2. 1 和 1. 2. 2,我校新增了 18 套理論力學多功能實驗裝置[4],在學期前4 周開設4h 的理論力學實驗,一改以往理論力學實驗 0 學時的窘況。為保證總學時不變,調整并壓縮了材料力學電測實驗項目[5].這不但解決了實驗課程與理論課程進度不協調的問題,還優化了實驗教學項目。

教學內容應適當增加測試標準、儀器標準等標準內容,并建議學生在預習實驗的時候自學標準。

標準里通常有術語介紹、測試試樣制備要求、測試設備精度和標定要求、測試速度、測試結果修約等。如果學生自學了標準內容,就不會在金屬材料拉伸、壓縮、扭轉實驗中進行數據處理時問老師保留幾位小數的問題。增加“標準”可以讓學生了解到: 有些實驗是有測試標準可循,并且必須按照標準進行測試;有些測試雖然沒有既定標準可循,但是也應該雙方協議并商定測試方案和手段,否則測試結果的有效性將受到質疑。

理應針對不同專業設置不同的實驗項目,有條件的話針對特定專業采用項目教學法[6],案例教學法[7]等能培養學生結合實際案例創造性解決現實問題的實驗能力。

2. 2 改革考核方式,充分發揮學生的主觀能動性

對學生的考核,不應僅僅體現在上課簽到、不遲到早退、按時交實驗報告這些形式上,更應該重視發現和發揮學生的潛能,通過實驗使其了解自身的實驗實踐能力、工程素質和科研素質,并在實驗中進一步提高這些能力。

實驗課程的書面考核以實驗報告為主,目前實驗報告存在千篇一律的現象,不僅沒能充分發揮學生的主觀能動性,還發現部分學生有應付教師的現象。針對這個現象,在機測實驗時,筆者鼓勵學生自由組合,以 4 ~5 人 1 組完成 1 個實驗項目。學生根據實驗目的和實驗要求自己制定實驗步驟、并記錄數據,實驗結束后,小組討論,然后共同完成一份實驗報告。筆者在實驗結束時,根據其實驗過程中用到的實驗儀器、實驗手段、出現的實驗現象對其進行提問。提問回答情況、上課動手情況和實驗報告以( 2∶ 3∶ 5) 的占比共同組成該實驗的總評成績。電測實驗雖然是 2 位同學一組,但是他們的測點不同,所以每位同學單獨撰寫一份實驗報告。

因上課提問和動手環節占總成績的比重較大,學生的上課積極性和主動性明顯提高,也能針對實驗中出現的異?,F象進行解釋; 當實驗儀器出現故障時,能及時發現問題。

2. 3 建立工程力學實踐課程平臺

文獻[8]介紹了北京工業大學與長春仟邦公司聯合開發的適合工程性開放實驗的綜合力學實驗平臺,以 6 臺電子萬能試驗機為基礎,增加了二維移動機構及三維加載系統,建立了集機測法與應變電測法于一體的智能化測試過程,形成了工程性、研究創新性、安全靈活性、大型化、開放性等特點,其“用不壞”的強大保護功能及自編的“導學”系統,成功解決了大型設備開放的難題,在系統搭建并逐漸完善的 10 年中,增加固有實驗教學項目 6 ~8 個,學生自選的創新實驗取得累累碩果。

文獻[9]介紹了搭建書本理論與工程實際應用相結合的力學實驗平臺方法,讓學生設計制作力學模型,直觀地展示構件在載荷作用下的受力、變形和內部應力分布,通過方案設計、確定材料、購買材料、制作模型、優化模型等。

上述 2 篇文獻,從不同角度建立了不同應用層次的工程力學實驗課程平臺,前者非常注重工程性、研究創新性,更多地為本科生和研究生培養提供實踐平臺; 而后者偏向材料力學基本實驗現象的解釋,為高職生的培養提供實踐平臺?,F在也有許多高等院校的實驗室不僅面向本校師生開放,而且面向社會開放,例如面向中小學生的創新實踐活動,面向企業或者與企業合作研究項目。這些都會豐富工程力學實踐平臺的內涵,更好地為本校的大學生力學實踐等各項能力的培養服務。因此,建立工程力學實踐平臺將是本實驗室未來 5 年的主要任務。

3 結語

工程力學實驗教學改革的目的是為了提高實驗教學的質量、培養學生的科學思維和科學態度、鍛煉學生的工程實踐能力、培養全面發展的高素質創新型人才。任何形式的教改都不能偏離這個主題。上海理工大學是教育部“卓越工程師教育培養計劃高?!?是上海市首批卓越工程師教育的試點學校,正在進行“十二五”建設中“先進制造科技創新與人才培養”內涵建設。工程力學實驗教改項目也是這些建設中的一部分,抓住發展機遇,更好地為卓越工程師培養和先進制造科技創新與人才培養服務。

參考文獻( References) :

[1] 胡海巖。 對力學教育的若干思考[J]. 力學與實踐。 2009,31( 1) : 70 -72.
[2] 張小娜,劉秦。 基于研討課的形式談“材料力學”實踐教學模式改革[J]. 中國電力教育,2013( 25) : 171 -172.
[3] 孫紹榮。 高等教育方法概論[M]. 上海: 華東師范大學出版社,2010.
[4] 莊表中。 應用理論力學實驗[M]. 北京: 高等教育出版社,2009.
[5] 徐名聰。 機械基礎實驗教程[M]. 北京: 中國計量出版社,2010.
[6] 馬劍,卞梁。 項目教學法在力學課程教學中的應用研究[J]. 江蘇教育學院學報( 自然科學版) ,2011,27( 2) : 74 -75.
[7] 王建政。 材料力學應用型教學方法的探討[J]. 科技情報開發與經濟,2009,12( 19) : 180 -182.
[8] 張亦良,張偉,王晶。 適合工程性開放實驗的綜合力學實驗平臺[J]. 實驗技術與管理,2012,29( 3) : 59 -62.
[9] 徐美娟,于安福,張貝。 高職力學實踐教學平臺研究[J]. 科技視界,2013( 15) : 26,92.

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