裴鉆 王剛

【摘要】高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)的基地，是提高學(xué)生綜合素質(zhì)能力的重要課堂。為了適應(yīng)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，需正確認(rèn)識(shí)和處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中各種因素相互影響和制約的關(guān)系，需從實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、方法、手段及管理等方面進(jìn)行改革?；诖宋倚；A(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革建立了三個(gè)層次、四個(gè)模塊的綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，采取口試與筆試相結(jié)合、理論概念與實(shí)際操作相結(jié)合的綜合性考試新方法，采用虛擬實(shí)驗(yàn)新技術(shù)及開(kāi)放式的創(chuàng)新平臺(tái)管理體系。

【關(guān)鍵詞】基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革 教學(xué)體系 開(kāi)放式管理

【中圖分類(lèi)號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）09-0236-02

1.引言

高等教育正逐步向著更加注重素質(zhì)與能力培養(yǎng)的方向發(fā)展，人才培養(yǎng)的目標(biāo)也由過(guò)去的知識(shí)型向著創(chuàng)新型、復(fù)合型轉(zhuǎn)變，這就要求高等學(xué)校主動(dòng)、積極地適應(yīng)這種新的要求和變化， 改革與現(xiàn)代教育思想不相適應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)思想、教學(xué)方法和教學(xué)手段。由于十余年高校的擴(kuò)招，高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)面積人均數(shù)、器材、設(shè)備、經(jīng)費(fèi)等各方面的的保障均相對(duì)落后余擴(kuò)招的速度，減少了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)機(jī)會(huì)。我?；A(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室雖在地方與中央共建、教學(xué)評(píng)估的基礎(chǔ)上對(duì)硬、軟件問(wèn)題有所提高和規(guī)范，仍無(wú)法完全滿足現(xiàn)代教學(xué)的需求，存在諸多問(wèn)題，需從實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、方法、技術(shù)及管理等方面進(jìn)行改革，創(chuàng)立試驗(yàn)教學(xué)新體系、新方法、新技術(shù)及開(kāi)放式的管理體系，具體改革方法、內(nèi)容通過(guò)以下幾部分分別進(jìn)行闡述。

2.創(chuàng)立實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式

為了增加學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)及培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的學(xué)生，基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了教學(xué)改革，創(chuàng)立了基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)把學(xué)生分為三個(gè)層次、針對(duì)不同要求分為四種不同難度的實(shí)驗(yàn)。

力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)按照不同專(zhuān)業(yè)的要求，實(shí)行三層次教學(xué)。其中層次一面向土木工程、勘察技術(shù)與工程等工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)，強(qiáng)化驗(yàn)證、綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課，實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課，提高教學(xué)要求；層次二面向工程管理、工業(yè)設(shè)計(jì)、石油工程類(lèi)等專(zhuān)業(yè)，重點(diǎn)掌握基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)基本原理和測(cè)試技術(shù)，使得他們能夠初步學(xué)習(xí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析方法；層次三面向全校工科各專(zhuān)業(yè)，開(kāi)設(shè)“工程力學(xué)演示及認(rèn)知實(shí)驗(yàn)”課。根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)要求不同，將實(shí)驗(yàn)分為認(rèn)知性、創(chuàng)新性、驗(yàn)證性、綜合性等五種的實(shí)驗(yàn)。具體分類(lèi)如下：

（1）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：主要針對(duì)教學(xué)參考書(shū)已知的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，看實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與書(shū)本描述一致，讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)也鞏固了已學(xué)知識(shí)。比如做彎曲梁實(shí)驗(yàn)，對(duì)于彎曲的概念和應(yīng)力分布講解，首先我們就應(yīng)想到生活生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用了彎曲原理的構(gòu)件很多，例如預(yù)制板和彎曲梁同一個(gè)受力模式，從預(yù)制板的配筋情況我們就可以更深刻的理解純彎構(gòu)件應(yīng)力分布情況，把理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合開(kāi)拓學(xué)生視野。

（2）綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：由一系列擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)構(gòu)成。主要教學(xué)目的是使學(xué)生在掌握基本實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解、掌握工程實(shí)際以及科學(xué)研究中較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)及方法，加強(qiáng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)修養(yǎng)，并通過(guò)實(shí)踐教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合等方式，培養(yǎng)學(xué)生科研及創(chuàng)新能力。這類(lèi)實(shí)驗(yàn)也可以改變?cè)嚰牟牧?，把低碳鋼和鑄鐵換成巖石進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)行分析和對(duì)比，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究自然界中不易直接觀察到的力學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)一步掌握力學(xué)概念與力學(xué)理論，使得學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)中研究。

（3）創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)：這類(lèi)實(shí)驗(yàn)是利用已有的知識(shí)不斷突破常規(guī)，發(fā)現(xiàn)或產(chǎn)生某種新穎、獨(dú)特的事物進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。主要包括三種類(lèi)型：一是結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽的實(shí)驗(yàn)，二是大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目，三是為完成科研項(xiàng)目進(jìn)行的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。我?；A(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室一直對(duì)全校師生進(jìn)行開(kāi)放，方便學(xué)生完成科技立項(xiàng)實(shí)驗(yàn)及科研項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，教師只起到輔導(dǎo)和指導(dǎo)作用。學(xué)生自由組建自己的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，完成實(shí)驗(yàn)相關(guān)的設(shè)計(jì)、材料的加工、實(shí)驗(yàn)的成果的分析。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主要激發(fā)學(xué)生潛能，開(kāi)闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生興趣，讓枯燥的理論學(xué)生更近形象化生動(dòng)化，有利于力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的順利開(kāi)展。

（4）認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)：針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，根據(jù)力學(xué)規(guī)律不同，選擇與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，形象生動(dòng)的闡述力學(xué)問(wèn)題，起到提高學(xué)生對(duì)力學(xué)知識(shí)的興趣，提高運(yùn)用力學(xué)知識(shí)分析與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)問(wèn)題。

3.改革教學(xué)方法，開(kāi)創(chuàng)研究性教學(xué)

先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，要求正確認(rèn)識(shí)和處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中各種因素的（之間）相互影響和制約的關(guān)系，從“教學(xué)實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?shí)驗(yàn)教學(xué)”。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使得學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究的基本方法和技能，具有獨(dú)立開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究的能力，具備向相關(guān)領(lǐng)域拓展的基本素質(zhì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)該從傳授知識(shí)向培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力上轉(zhuǎn)移。實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要為了活躍學(xué)生思維，激發(fā)興趣，提升學(xué)習(xí)的動(dòng)力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師主要起到引導(dǎo)作用，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)，自由探索實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和結(jié)果，讓被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)探索。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入的討論。比如做低碳鋼和鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn)，應(yīng)激發(fā)學(xué)生分析為什么低碳鋼壓不開(kāi)裂，鑄鐵為什么是破壞沿45°，如果改變實(shí)驗(yàn)條件后鑄鐵有無(wú)可能沿90°破壞，在綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生們大膽構(gòu)思，放手實(shí)踐，充分施展自己的聰明才智，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，積極探索實(shí)施途徑。比如“彈性模量和泊松比的測(cè)試”是一個(gè)不太復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，但學(xué)生們通過(guò)自己的“琢磨”，在試樣一面貼上應(yīng)變片，在兩面貼上應(yīng)變片測(cè)試結(jié)果有何不同，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再?gòu)牧W(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上解決問(wèn)題，提高分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。

4.改革考試考核方法

對(duì)于目前基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的考核辦法主要集中在實(shí)驗(yàn)課上動(dòng)手能力和課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況綜合考評(píng)，從目前來(lái)看效果不佳，主要因?yàn)橛兄笇?dǎo)書(shū)后，大家厭惡實(shí)驗(yàn)報(bào)告沒(méi)有新意，八股文形式。通過(guò)參加首屆全國(guó)基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)大賽來(lái)看，我室應(yīng)改變目前考核辦法，針對(duì)不同的課設(shè)采取不同的考試辦法，獨(dú)立設(shè)課的采取獨(dú)立考核，實(shí)行口試與筆試相結(jié)合、理論概念與實(shí)際操作相結(jié)合的綜合性考試方法。依附理論課程的實(shí)行口試和平時(shí)動(dòng)手能力考試考核辦法。學(xué)生先有一段時(shí)間的閉卷筆試，接著進(jìn)行口試，必要時(shí)還要進(jìn)行實(shí)際操作。口試題目主要考試學(xué)生綜合能力和臨場(chǎng)應(yīng)變能力，讓學(xué)生不讀“死書(shū)”不“死讀書(shū)”，需要學(xué)生獨(dú)立思考、探索，得到高效、便捷解決辦法。筆試和口試的考題，主要結(jié)合專(zhuān)業(yè)背景，提煉簡(jiǎn)化的問(wèn)題。這類(lèi)考試主要為了檢查學(xué)生對(duì)力學(xué)的基本概念和解決問(wèn)題的基本方法的理解，又考察學(xué)生相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基本技能及其綜合幾門(mén)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的綜合能力，讓學(xué)生對(duì)力學(xué)、工程更深理解能讓學(xué)生增加其自身的創(chuàng)新能力。不僅要考教材上的內(nèi)容，更要給學(xué)生創(chuàng)造性思維的空間。使學(xué)生在考試中不是被動(dòng)思維，而是積極思考。

5.運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)，改善硬件條件

提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，硬件建設(shè)是基礎(chǔ)，這包括實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和設(shè)備。我?；A(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室在原校級(jí)巖石（材料）力學(xué)試驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，通過(guò)“2004～2006年中央與地方共建高?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目”的大力支持下，新建的基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)近幾年的新實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行情況來(lái)看我校基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，大型精密儀器存在明顯的幾點(diǎn)問(wèn)題：（1）儀器自動(dòng)化程度高，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)較少。（2）儀器精密程度高，購(gòu)買(mǎi)單臺(tái)套費(fèi)用高。（3）精密程度高，易損壞，維修費(fèi)用高。

針對(duì)以上問(wèn)題，我室采取的辦法是對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，本室虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形CG（Computer Graphic）技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)，將實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與器材操作模擬出來(lái)，用于學(xué)生身臨其境地瀏覽、互動(dòng)操作學(xué)習(xí)。

6.建立健全開(kāi)放性管理體制，建設(shè)良好的創(chuàng)新平臺(tái)

所謂實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放是指學(xué)生不拘泥于課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)空限制，利用課余時(shí)間在教師的輔導(dǎo)下進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做自己喜愛(ài)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐活動(dòng)。我們的做法是：（1）教學(xué)獨(dú)立化。在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下，讓學(xué)生獨(dú)立思考、自行設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮想象力，得到同樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師主要起“引導(dǎo)”而非“指導(dǎo)”作用，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)不再是千篇一律，凸顯獨(dú)立性特點(diǎn)。（2）管理網(wǎng)絡(luò)化。實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)化管理主要由滾動(dòng)公告欄、實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介、新設(shè)備介紹、實(shí)驗(yàn)室相關(guān)制度、實(shí)驗(yàn)預(yù)約、試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、虛擬試驗(yàn)等模塊進(jìn)行組成。除綜合性實(shí)驗(yàn)安排在正常實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)內(nèi)進(jìn)行，另外對(duì)具有創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)都安排在課外進(jìn)行，讓感興趣學(xué)生有更多實(shí)踐機(jī)會(huì)，實(shí)驗(yàn)安排主要通過(guò)國(guó)家級(jí)地質(zhì)工程示范中心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行發(fā)放，學(xué)生自由選擇實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理不僅是制度上的開(kāi)放，更重要的是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新平臺(tái)開(kāi)放。讓學(xué)生充分利用基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，根據(jù)本校地學(xué)優(yōu)勢(shì)，將地學(xué)知識(shí)和力學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用到科技立項(xiàng)、縱向課題、實(shí)驗(yàn)大賽等相關(guān)課題，讓學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性。讓學(xué)生自主提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，編?xiě)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，測(cè)試方式的組建，教師對(duì)其方案和方法進(jìn)行指導(dǎo)，幫助學(xué)生提高自己綜合能力和創(chuàng)新精神。

7.結(jié)論

通過(guò)基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革， 學(xué)生找到了心理的平衡點(diǎn)，端正了自己的心態(tài)， 消除了一些畏難情緒，能夠較全面地掌握所學(xué)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程就是學(xué)生把從書(shū)本上獲得的理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)中，從實(shí)驗(yàn)中能提高對(duì)理論的認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)符合科學(xué)發(fā)展觀的要求。適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法對(duì)提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量起著十分重要的作用， 我們?cè)诮虒W(xué)中要不斷摸索， 在教學(xué)中應(yīng)注重實(shí)踐性、啟發(fā)性和科學(xué)性，有針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生。

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作者簡(jiǎn)介：

裴鉆（1980-），男，四川達(dá)州人，成都理工大學(xué)，講師，主要從事工程地質(zhì)勘察與地質(zhì)災(zāi)害方面研究。