趙增輝 付彥坤 馮元慧 陳俊國 邢明錄 趙同彬

1.山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院 山東青島 266590

2.山東科技大學(xué)礦業(yè)工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心 山東青島 266590

創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，人才是創(chuàng)新的第一資源。持續(xù)深化對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，已成為高等教育改革的重要任務(wù)[1,2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為工科大學(xué)生進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化和實(shí)際應(yīng)用的重要手段，在實(shí)施工程素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中具有舉足輕重的作用[3,4]。當(dāng)前，各高校在本科生培養(yǎng)方案中持續(xù)加大實(shí)踐教學(xué)權(quán)重，在這種情況下，如何建設(shè)與培養(yǎng)方案相匹配的實(shí)驗(yàn)中心軟硬件環(huán)境以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系迫在眉睫[5-7]。

力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)(包括基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和力學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn))是力學(xué)課程教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神具有極其重要的作用。掌握機(jī)測(cè)、電測(cè)和光測(cè)等力學(xué)性能測(cè)試方法也是工科學(xué)生必須具備的基本技能[8-10]。山東科技大學(xué)力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心2010年被山東省財(cái)政廳、教育廳批準(zhǔn)為山東省高等學(xué)校骨干學(xué)科教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)項(xiàng)目。中心近幾年在實(shí)驗(yàn)室軟硬件環(huán)境建設(shè)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建等方面開展了大量卓有成效的工作，為全校工科專業(yè)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和各類大學(xué)生科技競賽提供了重要支撐。

1 山東省骨干學(xué)科力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)

中心建設(shè)以“注重層次、發(fā)揚(yáng)個(gè)性、力求創(chuàng)新”為理念，通過整合各類實(shí)驗(yàn)資源，擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)功能，從實(shí)驗(yàn)設(shè)備與裝置、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法、實(shí)驗(yàn)環(huán)境與平臺(tái)多個(gè)方面入手，全面建設(shè)、開發(fā)、挖掘、拓展實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)資源，以滿足人才培養(yǎng)、教學(xué)科研和社會(huì)服務(wù)三方面的需求。中心占地2 500多平方米，已建成面向全校工科學(xué)生開設(shè)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)室4個(gè)，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)室4個(gè)，創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室3個(gè)，力學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室6個(gè)，實(shí)驗(yàn)室布局如圖1所示。

圖1 山東省骨干學(xué)科力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室布局

中心在人才培養(yǎng)、教學(xué)研究、社會(huì)服務(wù)等方面發(fā)揮了積極作用，已初步建成全面培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置方面大膽創(chuàng)新，提高了創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)的比例，確保實(shí)驗(yàn)開出率、設(shè)備利用率達(dá)到100%。目前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)覆蓋全校工科專業(yè)，每年為機(jī)械、土木、采礦、安全、力學(xué)、地質(zhì)、材料、交通等13個(gè)學(xué)科共計(jì)27個(gè)本科專業(yè)提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)，涉及理論力學(xué)、材料力學(xué)和工程力學(xué)三門基礎(chǔ)力學(xué)課程，以及基礎(chǔ)力學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐校內(nèi)公選課程，共開設(shè)不同層次基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目14個(gè)。除此之外，實(shí)驗(yàn)室還承擔(dān)了碩士生和博士研究生培養(yǎng)工作，專業(yè)實(shí)驗(yàn)室可為力學(xué)專業(yè)學(xué)生和研究生提供利用計(jì)算機(jī)對(duì)工程和產(chǎn)品進(jìn)行性能與安全可靠性分析，光測(cè)力學(xué)及振動(dòng)力學(xué)分析等高層次實(shí)驗(yàn)。目前，可開設(shè)專業(yè)類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目67個(gè)。圖2為本教學(xué)中心每年服務(wù)的學(xué)科專業(yè)和人數(shù)。

圖2 山東省骨干學(xué)科力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心服務(wù)的學(xué)科專業(yè)

2 “一提升、兩突出、三層面”工科力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

長期以來，實(shí)驗(yàn)教學(xué)被定位為一種輔助教學(xué)手段，教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法死板，例如，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，演示性實(shí)驗(yàn)多，學(xué)生按教師設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)路線進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)多，真正讓學(xué)生充分參與，發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性和創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)少。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式在一定程度上限制了學(xué)生的主動(dòng)性與積極性，抑制了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，難以激發(fā)他們獨(dú)立思考的興趣和激情，因而不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。為此，中心以“重基礎(chǔ)、強(qiáng)實(shí)踐、突出綜合應(yīng)用能力”為指導(dǎo)思想，在山東省一流學(xué)科、重點(diǎn)學(xué)科及我校優(yōu)勢(shì)工科專業(yè)的支撐下，著力提升基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，突出實(shí)驗(yàn)綜合設(shè)計(jì)性和研究創(chuàng)新性、突出學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的自主性，建立了基本型、綜合設(shè)計(jì)型和個(gè)性化創(chuàng)新型三個(gè)層面的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，構(gòu)建了“一提升、兩突出、三層面”工科力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系(如圖3所示)，構(gòu)筑了“注重層次、發(fā)揚(yáng)個(gè)性、力求創(chuàng)新”的三級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，即基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的多元化、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的模塊化和實(shí)驗(yàn)類型的層次化以及基礎(chǔ)性、提高性、創(chuàng)新性三級(jí)實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)，使得實(shí)踐教學(xué)能夠全方位、多渠道、多形式開展。在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)和教學(xué)體系的同時(shí)，加大各種實(shí)驗(yàn)資源的建設(shè)，不斷拓寬所服務(wù)的專業(yè)領(lǐng)域，面向卓越工程師和工程認(rèn)證專業(yè)開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更加飽滿和有專業(yè)針對(duì)性，以滿足應(yīng)用基礎(chǔ)型人才培養(yǎng)的需求。

圖3 山東省骨干學(xué)科力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心三級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系實(shí)施分工明確，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為課程必做實(shí)驗(yàn)，每學(xué)期開學(xué)初要制訂實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，由專職實(shí)驗(yàn)教師負(fù)責(zé)時(shí)間調(diào)配和完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。創(chuàng)新研究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以創(chuàng)新小組的形式實(shí)施，通過在高年級(jí)學(xué)生中建立科技創(chuàng)新機(jī)制，如成立科技小組，在專門教師指導(dǎo)下開展各類科技創(chuàng)新活動(dòng)，任課教師也可配合自己的教學(xué)改革自由設(shè)置各類設(shè)計(jì)項(xiàng)目。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系實(shí)施過程中，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)室的開放力度，通過改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，活躍了選做實(shí)驗(yàn)，通過產(chǎn)學(xué)研合作育人計(jì)劃項(xiàng)目加速了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新。此外，充分利用現(xiàn)有教學(xué)資源，開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，結(jié)合生活與工程中基礎(chǔ)力學(xué)的大量發(fā)明創(chuàng)造，搭建了基礎(chǔ)力學(xué)創(chuàng)新思維實(shí)驗(yàn)室，主要功能是介紹力學(xué)理論的創(chuàng)新與應(yīng)用，啟發(fā)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力。為加大中心開放力度和資源利用效能，學(xué)校還面向全校開設(shè)了基礎(chǔ)力學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐公選課，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)成為單獨(dú)設(shè)課的課程。

3 建設(shè)成果及輻射作用

山東省骨干學(xué)科力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)有效推進(jìn)了力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法的改革以及高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，既增加了學(xué)生的知識(shí)深度，又提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。近五年，學(xué)校在7個(gè)學(xué)院20多個(gè)專業(yè)進(jìn)行實(shí)踐，取得了顯著效果。依托平臺(tái)資源，我校承辦了校級(jí)基礎(chǔ)力學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國結(jié)構(gòu)力學(xué)大賽選拔賽。全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽選拔賽等多項(xiàng)賽事，在2011年第八屆全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽中，我校取得全國團(tuán)體賽第十二名、山東省個(gè)人賽第一名的好成績。在2013年第九屆全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽中，我校奪得全國團(tuán)體賽第一名，獲得特等獎(jiǎng)。2015年我校承辦了第十屆全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽“理論設(shè)計(jì)與操作”團(tuán)體賽的命題和組織工作。多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容激發(fā)了學(xué)生科技創(chuàng)新的熱情和潛力，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來數(shù)百名學(xué)生利用力學(xué)原理設(shè)計(jì)的產(chǎn)品獲得國家實(shí)用創(chuàng)新型專利和發(fā)明專利。近年來，本科生和研究生通過科技創(chuàng)新、科研課題公開發(fā)表論文30余篇，有5篇畢業(yè)論文獲得山東省優(yōu)秀學(xué)士和碩士論文。依托中心實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，教師完成國家級(jí)、省部級(jí)各類科研項(xiàng)目20余項(xiàng)，教研項(xiàng)目10余項(xiàng)，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文50余篇，出版實(shí)驗(yàn)類教材3種。此外，實(shí)驗(yàn)中心與周邊多個(gè)初高中學(xué)校簽訂協(xié)議，建立科普教學(xué)基地。

4 結(jié)語

力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心是工科專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基地。山東科技大學(xué)通過校級(jí)統(tǒng)籌，強(qiáng)化整合實(shí)驗(yàn)室資源，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以“注重層次、發(fā)揚(yáng)個(gè)性、力求創(chuàng)新”為理念，完成了山東省骨干學(xué)科力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)。突破了原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)的瓶頸，構(gòu)建了“一提升、兩突出、三層面”工科力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，構(gòu)筑了從基礎(chǔ)到綜合再到創(chuàng)新的三級(jí)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，為一流學(xué)科建設(shè)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了有力支撐。中心將根據(jù)學(xué)校學(xué)科和專業(yè)發(fā)展布局，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)室軟硬件環(huán)境，探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究、大學(xué)生科技競賽、校園文化建設(shè)相融合的立體化人才培養(yǎng)模式。