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独立学院工程力学实验教学新体系的构建初探

  工程力学是我院机械工程与制造等工科专业的一门重要专业技术基础课,目的是培养学生力学思维方法和分析问题、解决实际工程问题的能力。力学实践教学具有直观性、探索性等特点,重视实践教学的质量,能够激发学生的思维能力,提高学生的实际动手操作能力,挖掘学生的创新能力。
  一、我院工程力学实践教学的现状
  近几年,我院工程力学实践教学的现状是:开始时学生主动性较强,之后逐渐减弱,甚至应付。在实验教学过程中,少数学生操作,大部分学生围观,抄录实验数据,实验报告中抄袭现象较多。具体原因有以下几方面。
  1.重理论,轻实践。课程设置中以理论课为主,实践课程没有单独开课,教师极易形成重理论、轻实践的心理。考试形式为笔试,几乎没有覆盖实验部分的知识点,可能会误导学生重视理论学习。
  2.传统的实验教学模式不科学。我院的力学实践教学流程为:学生预习―教师讲授―演示实验步骤―学生按步骤实验―记录、处理数据―教师批阅。这种教学模式可以最大限度地保证实验的顺利进行以及实验数据的可靠性。缺点是会导致学生缺乏兴趣与主动性,制约其主观能动性的发挥,不利于培养学生的创新意识和创新能力,与应用型人才的培养目标相违背。
  3.实验项目层次设置单一,不能体现动手能力的递进发展。我院的力学实验项目层次设置中验证性实验为16个课时,演示实验为两个课时。这样的课时安排无法锻炼学生的知识应用能力。
  4.实验教材太过详细。目前使用的实验指导书和实验报告仍是老版本,指导书内容过于详细,学生只要按部就班就可完成实验操作。实验报告的数据记录表格也很完善,学生只需将实验数据填入相应表格,即可按照表格中规定的步骤处理。这样的弊端是学生不知其所以然,始终被牵着鼻子走,不利于学生积极思考,也不利于挖掘学生的创造能动性。
  5.实验考核体系不科学。当前,实验考核成绩由考勤和实验报告两项成绩构成,忽略了重要的实验设计与动手能力的过程考核。这样的考核方式使学生只注重完成精美的实验报告,不愿动手实验,导致抄袭现象严重。
  二、改革实验教学的对策
  1.更新实验教学理念。清华大学前校长顾秉林在第三届国际工程教育大会上,指出在工程教育中普遍存在重“学”轻“术”的倾向,高校学生缺乏解决实际工程问题的能力。这就要求高校管理者及教师要转变教学观念,正确认识实验教学与理论教学的关系,充分体现实践教学在培养学生创新能力及解决工程实际问题能力中的重要作用。要从根本上转变以往的传统教学理念,树立以学生为主体、教师为主导的新型的先进的教学理念。只有依托先进的教育理念和教学方法,才能激发学生的学习兴趣,深度挖掘学生的?W习兴趣,锻炼学生解决实际工程问题的能力。
  2.改革实验教学体系。为了激发学生的学习兴趣,增强学生的动手操作能力,我们结合实际需要,将实验项目进行了整改。将实验项目分为三个逐渐递进的层次――基本型实验、综合型实验和设计研究型实验。(1)基本型实验。基本型是以材料力学基本概念为依托,以材料力学部分基本知识为基础,重点培养学生的基本实验技能,为之后的实验奠定基础。实验设置四个项目:金属的拉伸、压缩实验,金属的弹性模量测定实验,金属扭转实验,应变片的粘贴实验。该类型实验主要通过原理性、验证性实验,提取数据,处理分析数据,使学生加深理论知识的直观认识,锻炼其独立思考以及对实验问题的处理能力。(2)综合型实验。综合型实验是训练学生熟练操作电测仪器,合作设计实验方案,从而强化其解决实际问题的能力。具体包括塑料的弹性模量与泊松比测定实验,压杆稳定实验,纯弯曲梁正截面应力的测定实验。在该类实验中,学生处于主导地位,教师只是起到辅助作用。学生查找相关实验资料,制订实验方案(根据实验目的独立设计实验方案,选取测点,粘贴应变片,设计桥路连接方式,测取实验数据,设计实验记录及处理表格),教师审核后完成实验。这类实验可以较好地锻炼学生利用网络查阅资料的能力,培养其团队合作精神、沟通协调能力、仪器设备的操作能力,提高其分析、解决实际问题的能力。(3)研究型实验。研究型实验与其他类型实验不同的是,实验环境相对宽松,实验时间较长。首先,学生自由结合,4~5人一组,选择一个实验项目,然后根据实验目的、实验条件,查阅资料(大约两个星期左右),制订详细的实验方案(如测试装置、测点布置、加载方式、桥路连接方式等),与教师讨论实验方案的可行性,最终确定实验方案,完成实验项目,记录、处理数据,完成实验报告或实验论文。
  在此类实验中,我们可以设置以下项目:叠梁纯弯曲时正应力的分布规律研究,复合梁纯弯曲时正应力的分布规律研究,铰合梁纯弯曲时正应力的分布规律研究,以及悬臂梁组合变形时应力的分布研究。这类实验能够增强学生运用力学知识的能力,熟练查阅资料的能力以及团队合作、沟通协调的能力,为其今后的工作或深造奠定较好的基础。
  三、改革考核方式
  1.事前考核。以往实验大致是5~6人一组,现在改为两人一组,对于实验设备套数较少的实验,比如拉、压、扭实验,我们施行分批实验,基本上能保证2~3人一组。实验前要求学生通过预习,熟悉实验方法,计算理论结果,完成预习报告。教师给出预习成绩,该项在总分中占有20%的比例。
  2.事中控制。对于预习考核合格的学生,教师在实验室根据实验类型适当讲解实验涉及的理论知识,介绍实验设备、实验方法及注意事项,发放空白的实验报告册。实验过程中,教师以巡视的形式考查学生的实验操作规范程度、态度、对数据的合理性的判断,以及实验中出现问题的处理能力,给出实验过程分,该项占总分的60%。
  3.事后检验。学生完成实验后整理实验报告,教师根据报告中的实验数据处理过程、误差分析、心得体会以及改进方向进行评分,该项占总分的20%。
  四、结语
  在应用型人才培养模式下,我们要充分挖掘学生的主动学习能力与创新能力,提高学生的理论知识综合应用能力,强化理论与实践结合的能力,增强学生分析、解决实际工程问题的能力。

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