劉曉宇 楊謹(jǐn)蔚 趙曉爭(zhēng) 肖 思 余 鵬

(南方科技大學(xué)力學(xué)與航空航天工程系，廣東深圳 518055)

新工科是為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，響應(yīng)和服務(wù)于“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”、“互聯(lián)網(wǎng)＋”和“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”等一系列國(guó)家戰(zhàn)略，由教育部提出的新一輪工程教育改革，旨在培養(yǎng)具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力的高素質(zhì)交叉復(fù)合型卓越工程科技人才[1]。力學(xué)作為工程技術(shù)的基礎(chǔ)課程，是理論學(xué)習(xí)與工程應(yīng)用之間的橋梁，可培養(yǎng)學(xué)生工程理論應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)分析的基本能力，在高等教育和工程科技等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。同理論教學(xué)相比，實(shí)驗(yàn)課程對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作用更為重要，應(yīng)該是創(chuàng)新教育的主要環(huán)節(jié)[2]。以“新工科”建設(shè)理念為指引，構(gòu)建以學(xué)生自主實(shí)踐為中心，旨在培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力、人文素養(yǎng)和家國(guó)情懷的新模式，是“新工科”力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要挑戰(zhàn)。

以人才能力需求為目標(biāo)，瞄準(zhǔn)當(dāng)前力學(xué)學(xué)科、相關(guān)交叉學(xué)科的工程實(shí)際需求，力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般分為經(jīng)典力學(xué)實(shí)驗(yàn)、拓展型、創(chuàng)新型和工程實(shí)踐等四個(gè)層次[3]。多位老師在工程實(shí)例引入、探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)、教學(xué)模式多元化、考核方式改革等方面[3-7]開(kāi)展了大量工作，并取得了顯著成績(jī)。但由于項(xiàng)目?jī)?nèi)容限制等客觀原因，基本（經(jīng)典）力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式改革工作并不理想。為了將“新工科理念”貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過(guò)程[8]，同時(shí)為后續(xù)探索創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)，力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革探索工作是必要而迫切的。通過(guò)分析傳統(tǒng)教學(xué)的不足，本文在調(diào)整教學(xué)觀念、豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理等三個(gè)方面開(kāi)展了“新工科”背景下的改革探索工作。

1 基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析和改革探索思路

基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)一般包括材料力學(xué)性能測(cè)定、材料/流體力學(xué)理論公式驗(yàn)證和應(yīng)力/流速等物理量測(cè)量等傳統(tǒng)項(xiàng)目，涉及力學(xué)、機(jī)械、土木、船舶、海洋、材料和航空航天等相關(guān)專(zhuān)業(yè)，是學(xué)生鞏固和應(yīng)用理論知識(shí)，掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能及常規(guī)儀器使用，初步培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)方案制定和實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理等工程實(shí)踐手段的必要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。由于教學(xué)觀念和項(xiàng)目?jī)?nèi)容等原因，基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)往往采用“約定真值”的教學(xué)模式開(kāi)展，教師以相應(yīng)理論推導(dǎo)為基礎(chǔ)，隱含地將理論值約定為實(shí)驗(yàn)真值，然后講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置儀器和實(shí)驗(yàn)步驟等內(nèi)容，演示實(shí)驗(yàn)操作和具體程序等；學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)要求，按部就班地操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，測(cè)量記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，計(jì)算實(shí)驗(yàn)值與理論值的相對(duì)誤差，并以“接近（普遍采用5%～10%的經(jīng)驗(yàn)值）理論值”作為實(shí)驗(yàn)完成（有效）的判據(jù)，填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。由于實(shí)驗(yàn)真值并不是理論值，而且也不能通過(guò)測(cè)量或理論推導(dǎo)得到，“約定真值”的傳統(tǒng)教學(xué)模式不可避免地存在以下不足。

（1）實(shí)驗(yàn)判據(jù)模糊。一方面，將理論推導(dǎo)作為實(shí)驗(yàn)原理，理論值約定為真值，容易使學(xué)生進(jìn)入“理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)”的邏輯誤區(qū)，不利于實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)；另一方面，真值和理論值的“接近”程度是隨著實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)儀器精度而變化的，并沒(méi)有相應(yīng)理論或分析方法的支持，這導(dǎo)致以實(shí)驗(yàn)值和理論值的“接近”作為實(shí)驗(yàn)判據(jù)是說(shuō)不清楚的、不明確的。

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固化。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目依據(jù)相應(yīng)理論設(shè)計(jì)與開(kāi)展，限制了內(nèi)容和形式的擴(kuò)展，甚至部分項(xiàng)目還是沿用于20世紀(jì)，如目前比較通用的多功能材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和1998年設(shè)計(jì)方案[8]沒(méi)有很大差別。

（3）數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單。實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅簡(jiǎn)單計(jì)算了實(shí)驗(yàn)值和理論值的誤差，且并不是誤差分析理論中測(cè)量誤差，學(xué)生沒(méi)有了解掌握系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法，不利于學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

綜合上述分析，基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式并不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，亟需結(jié)合新工科教學(xué)理念的改革完善。通過(guò)詳細(xì)的分析總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)采用上述教學(xué)模式的兩個(gè)重要原因：（1）重理論輕實(shí)踐仍然是目前我國(guó)高校在工程教育上存在的普遍問(wèn)題[9]，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的定位依然是“輔助”理論知識(shí)學(xué)習(xí)；（2）力學(xué)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)往往是多測(cè)點(diǎn)多工況測(cè)試，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很難進(jìn)行統(tǒng)一分析處理，從而難以使用經(jīng)典誤差分析理論。所以，我們改革探索的思路（如圖1所示），是在融合新技術(shù)、新模式設(shè)計(jì)開(kāi)展探索創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的同時(shí)，從調(diào)整教學(xué)觀念、豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理等方面出發(fā)，以回歸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、培養(yǎng)人文素養(yǎng)和提高實(shí)踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)，構(gòu)建新工科力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。

圖1 力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革探索思路

2 調(diào)整教學(xué)觀念，回歸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

相對(duì)于傳統(tǒng)工科而言，新工科是以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。隨著更多“AlphaGo”的出現(xiàn)，未來(lái)的工程科技人才需要應(yīng)用現(xiàn)在還未出現(xiàn)的技術(shù)，去解決還未出現(xiàn)的問(wèn)題[10]。新工科應(yīng)將“變化”融入到工程教學(xué)的全過(guò)程，引領(lǐng)創(chuàng)新，培養(yǎng)能夠適應(yīng)時(shí)代和未來(lái)變化的卓越工程人才。教學(xué)實(shí)驗(yàn)是開(kāi)展科學(xué)研究和工程實(shí)踐的重要支撐，是促進(jìn)學(xué)生工程思維和實(shí)踐創(chuàng)新能力形成的重要環(huán)節(jié)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)不應(yīng)是理論課程的重復(fù)，更不能將其作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果或者判定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)具有“實(shí)踐出真知”的特點(diǎn)：不僅要破除陳舊過(guò)時(shí)的傳統(tǒng)教學(xué)觀念，把實(shí)驗(yàn)輔助理論教學(xué)的現(xiàn)有關(guān)系，轉(zhuǎn)變?yōu)閮烧呋ハ嗯浜?、互相補(bǔ)充；而且，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)本身的特色，以“實(shí)踐發(fā)展”的獨(dú)有視角展示理論體系和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展變化過(guò)程，為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

隨著科技手段的發(fā)展和認(rèn)知水平的提高，理論是不斷地發(fā)展和完善的，從問(wèn)題的提出、發(fā)展和完善都要經(jīng)歷由無(wú)序到有序，從模糊到清晰的過(guò)程。例如，對(duì)于日常生活中“梁彎曲”現(xiàn)象，從1510年達(dá)芬奇開(kāi)始討論梁的問(wèn)題，到1638年伽利略最早開(kāi)始梁的理論研究，再歷經(jīng)馬略特、胡克、伯努利、納維、儒拉夫斯基和鐵木辛柯，歷經(jīng)400年的探索才將梁的理論建立起來(lái)[11]，其中伽利略、馬里沃特等的結(jié)論更是被18世紀(jì)工程師廣泛使用[12]。雖然發(fā)展過(guò)程中結(jié)論是不足或者片面的，但作為現(xiàn)有理論的“參照組”，學(xué)生可以按照問(wèn)題歷史發(fā)展的主線，以自主實(shí)踐的方式一一驗(yàn)證，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與總結(jié)進(jìn)行判定。因此，將“變化的過(guò)程”以實(shí)踐的方式展現(xiàn)出來(lái)，可以讓學(xué)生了解力學(xué)理論知識(shí)的歷史背景和創(chuàng)新思維，感受到過(guò)去、現(xiàn)在甚至未來(lái)的理論體系和測(cè)試手段變化的同時(shí)，又能“以學(xué)生為中心”實(shí)踐篩選驗(yàn)證理論，激發(fā)學(xué)生探求新知識(shí)的激情，增強(qiáng)其創(chuàng)新意識(shí)。

3 豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)人文素養(yǎng)

新理論、新材料、新工藝、新方法在今后會(huì)不斷地出現(xiàn)，技術(shù)信息總量每?jī)赡昃鸵?，意味著?duì)四年制本科生而言，第一年所學(xué)習(xí)的一半知識(shí)到第三年將過(guò)時(shí)[9]?！笆谌艘贼~(yú)不如授人以漁”，具備實(shí)踐創(chuàng)新能力和綜合人文素養(yǎng)在“知識(shí)爆炸”背景下比以往任何時(shí)候都要重要。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，相對(duì)于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決未知工程問(wèn)題的實(shí)踐創(chuàng)新能力、人文素養(yǎng)和家國(guó)情懷更是當(dāng)前高等工程教育的重要問(wèn)題，也是對(duì)社會(huì)主義教育根本問(wèn)題“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰(shuí)培養(yǎng)人”的進(jìn)一步思考。

實(shí)驗(yàn)課程以“理論實(shí)踐發(fā)展”為主線進(jìn)行開(kāi)展，提高了學(xué)生的實(shí)踐技能，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維，為實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，不拘泥于現(xiàn)有理論進(jìn)行教學(xué)，內(nèi)容和形式都得到了極大地豐富，為人文素質(zhì)培養(yǎng)和家國(guó)情懷教育提供了客觀條件。作為傳統(tǒng)基礎(chǔ)工程學(xué)科的力學(xué)，近年來(lái)不斷與航空航天、機(jī)械、能源、國(guó)防及民用等專(zhuān)業(yè)交叉融合，在人文素質(zhì)培養(yǎng)和家國(guó)情懷教育方面具有其他學(xué)科不可比擬的優(yōu)勢(shì)。（1）每個(gè)力學(xué)項(xiàng)目都可以講述發(fā)人深省的故事，從而將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與素質(zhì)教學(xué)結(jié)合起來(lái)，例如，代表材料力學(xué)開(kāi)端的巨著《關(guān)于兩門(mén)新學(xué)科的對(duì)話》，是因堅(jiān)持日心學(xué)說(shuō)而在70歲受到終身監(jiān)禁的伽利略于74歲高齡在監(jiān)禁期間完成的；又如，解決壓桿穩(wěn)定問(wèn)題的歐拉晚年雙目失明后，依然能夠完成學(xué)術(shù)論文400余篇，甚至在其逝世當(dāng)天下午還進(jìn)行數(shù)學(xué)演算并討論新發(fā)現(xiàn)的天王星軌道方案的計(jì)算問(wèn)題[13]，這些案例足以使學(xué)生感受奮力追求真理的人格魅力、敢于創(chuàng)新的勇氣和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感。（2）從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的角度，將中華民族發(fā)展和個(gè)人的理想愿望結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生的價(jià)值追求、求知欲望和好奇心態(tài)，從認(rèn)識(shí)和思想上形成不斷追求創(chuàng)新的精神態(tài)勢(shì)[9]，趙州橋、應(yīng)縣木塔、故宮建筑結(jié)構(gòu)和都江堰等我國(guó)古代力學(xué)代表之作甚至在今天仍具有一定的研究意義，在驚嘆我國(guó)古代精湛建造技術(shù)的同時(shí)，也引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考近代力學(xué)沒(méi)有在中國(guó)產(chǎn)生的深層次社會(huì)原因，有助于加深學(xué)生對(duì)我國(guó)近代社會(huì)歷史的認(rèn)識(shí)，提升民族認(rèn)同感和歸屬感。（3）中華民族從近代的“任人宰割”到今天“站起來(lái)”的背后是無(wú)數(shù)可歌可泣的故事，在從“縱橫陸地”到“翱翔蒼穹”、從“小米加步槍”到“兩彈一星”的國(guó)防科技發(fā)展過(guò)程中遍布著錢(qián)學(xué)森、郭永懷、周培源等近現(xiàn)代力學(xué)大師的身影，因此將國(guó)防事業(yè)發(fā)展歷程融入到力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，是培養(yǎng)學(xué)生家國(guó)情懷，增強(qiáng)民族責(zé)任感，主動(dòng)承擔(dān)歷史使命的重要途徑。比如，“相似原理”的教學(xué)就可以引用我國(guó)霹靂系列空空導(dǎo)彈從型號(hào)仿制到自主研發(fā)的艱辛發(fā)展歷程，再延伸到“特別能吃苦，特別能戰(zhàn)斗，特別能奉獻(xiàn)”航天精神案例。

4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理，提高實(shí)踐創(chuàng)新

新工科的“新”是動(dòng)態(tài)的，而以實(shí)踐總結(jié)驗(yàn)證理論是相對(duì)不變的，理解掌握誤差分類(lèi)、誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)和概率統(tǒng)計(jì)等基本概念，并熟練應(yīng)用誤差分析、可疑數(shù)據(jù)篩選剔除和單/多次測(cè)量的數(shù)據(jù)處理方法獲得有效結(jié)論，是以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐為手段分析解決實(shí)際“新”問(wèn)題的關(guān)鍵途徑。同時(shí)，測(cè)試測(cè)量不僅在科學(xué)研究領(lǐng)域，而且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)生活中，特別是在司法、商業(yè)貿(mào)易、維護(hù)權(quán)益、保護(hù)資源環(huán)境、醫(yī)療衛(wèi)生等諸方面都起著越來(lái)越大的作用，對(duì)科研、生產(chǎn)、商貿(mào)和國(guó)際技術(shù)交流等諸多相關(guān)領(lǐng)域影響極大[14]?？梢?jiàn)，力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)引入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法，也為后續(xù)的探索創(chuàng)新項(xiàng)目和未來(lái)多行業(yè)實(shí)踐工作奠定基礎(chǔ)，符合新工科的內(nèi)在要求。

4.1 定義判定值以明確實(shí)驗(yàn)判據(jù)

如前節(jié)分析，基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分散，難以統(tǒng)一分析，同時(shí)也造成了實(shí)驗(yàn)判據(jù)不明確的問(wèn)題，而當(dāng)理論（結(jié)論）適用于簡(jiǎn)化物理模型時(shí)，其不同位置、不同載荷的理論值與測(cè)量值的比值都應(yīng)接近于1，那么可以將“理論值”與“測(cè)量值”的比值定義為“判定值c”，使用經(jīng)典的誤差分析理論對(duì)判定值進(jìn)行統(tǒng)一處理，得到判定值c的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。最后，將“1”是否屬于c的測(cè)量結(jié)果作為理論是否適用當(dāng)前模型的判據(jù)，從而解決實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分散不能統(tǒng)一處理和判定依據(jù)不明確這兩個(gè)重要問(wèn)題。

假設(shè)某理論驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)載荷Pi分n級(jí)進(jìn)行加載（i= 1, 2, ···,n），同時(shí)測(cè)量m個(gè)位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)（j= 1, 2, ···,m），測(cè)得全部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)uij后，數(shù)據(jù)處理步驟如圖2所示。首先，計(jì)算不同工況不同測(cè)點(diǎn)的理論值和判定值c。然后，計(jì)算算數(shù)平均值，剩余誤差Vk和均方根誤差σ等統(tǒng)計(jì)參數(shù)，這個(gè)過(guò)程中應(yīng)使用“3σ”、“格拉布斯”、“t檢驗(yàn)”等準(zhǔn)則剔除異常數(shù)據(jù)。當(dāng)準(zhǔn)則結(jié)論一致時(shí)，應(yīng)剔除或保留；不一致時(shí)，則應(yīng)慎重加以考慮[15]，常規(guī)做法是盡可能保留實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般以不剔除為宜。特別地，由于系統(tǒng)誤差的存在，理論值為零的實(shí)驗(yàn)值往往不為0，應(yīng)認(rèn)真核實(shí)此類(lèi)數(shù)據(jù)，一般情況下應(yīng)予剔除。最后，計(jì)算得到測(cè)量結(jié)果

圖2 理論驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理流程圖

4.2 梁純彎曲實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)據(jù)處理

以“梁純彎曲實(shí)驗(yàn)”為例，詳細(xì)介紹引入“理論判定值”、“理論判據(jù)”后的測(cè)試和數(shù)據(jù)處理過(guò)程。實(shí)驗(yàn)采用矩形截面試件，材料為45#鋼，彈性模量E= 210 GPa，試件尺寸和貼片位置如圖3所示。

圖3 梁純彎曲實(shí)驗(yàn)試件和貼片位置示意圖（單位：mm）

（1）實(shí)驗(yàn)測(cè)量：測(cè)量截面尺寸、應(yīng)變片位置參數(shù)等有關(guān)尺寸，預(yù)熱應(yīng)變儀，計(jì)算中性軸位置及截面的慣性矩Iz=bh3/12 ，測(cè)點(diǎn)至中性層距離yj（j=1, 2, ···, 7）分別為15 mm, 10 mm, 0,–10 mm, –15 mm, –20 mm, 20 mm；檢查傳感器、應(yīng)變儀等設(shè)備連接，按設(shè)計(jì)電橋?qū)?yīng)變片接入相應(yīng)通道后，平衡電橋；載荷Pi分7級(jí)進(jìn)行加載（i=1, 2, ···, 7），力臂a為150 mm，并記錄測(cè)試數(shù)據(jù)uij（見(jiàn)表1）。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

（2） 檢查是否有系統(tǒng)誤差，設(shè)法消除。其中，梁中性軸處（應(yīng)變片#3）應(yīng)變理論值為0，而由于零漂等系統(tǒng)誤差，測(cè)量值一般是很小數(shù)值，應(yīng)剔除該列數(shù)據(jù)。

（3）計(jì)算測(cè)量值uij對(duì)應(yīng)的理論值tij（見(jiàn)表2）和判據(jù)值ck（見(jiàn)表3），以及算數(shù)平均值，剩余誤差Vk和均方根誤差σ等。

表2 測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)理論值計(jì)算

表3 判據(jù)值計(jì)算

（4）使用3σ準(zhǔn)則發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，剔除后重復(fù)上一步，重復(fù)2次后，不存在可疑數(shù)據(jù)。

（5）計(jì)算均方根誤差，得到c的測(cè)量結(jié)果。

驗(yàn)證類(lèi)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器是針對(duì)特定的實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、預(yù)貼應(yīng)變片和連接各類(lèi)傳感器的組合性?xún)x器，由于實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理的特殊性，往往沒(méi)有充分體現(xiàn)儀器整體性能的指標(biāo)參數(shù)，這給實(shí)驗(yàn)教師對(duì)該類(lèi)儀器的選用帶來(lái)極大不便。比如，對(duì)于加載實(shí)驗(yàn)，如果以傳感器精度為參考指標(biāo)，就不能體現(xiàn)應(yīng)變片貼片技術(shù)、實(shí)驗(yàn)件模型設(shè)計(jì)等重要因素；如果以與理論值誤差為指標(biāo)，由于理論模型基本假設(shè)的引入，也不能有效地比較儀器性能。通過(guò)引入判定值c，本文明確了“1是否屬于c的測(cè)量結(jié)果”的實(shí)驗(yàn)判據(jù)，同時(shí)也可以在一定程度上體現(xiàn)儀器整體性能。在相同條件下進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)后，剔除異常值的判定值算術(shù)平均值趨近于“真值”，如果滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)判據(jù)，說(shuō)明理論模型假設(shè)帶來(lái)的誤差在測(cè)量結(jié)果范圍內(nèi)，如儀器傳感器精度、貼片誤差和模型設(shè)計(jì)等也滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)精確度要求；在此基礎(chǔ)上，判定值算數(shù)平均值的均方根誤差反應(yīng)了測(cè)量值的分布離散情況，越小，說(shuō)明該教學(xué)儀器的精密度越高，儀器整體性能越好。

5 總結(jié)

依據(jù)新工科教學(xué)理念，本文開(kāi)展了基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革探索工作，以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、人文素養(yǎng)和誤差分析的“不變”應(yīng)對(duì)新經(jīng)濟(jì)、新科技動(dòng)態(tài)的“變”，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，主要內(nèi)容包括：（1）調(diào)整教學(xué)觀念，改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)輔助理論教學(xué)的模式，學(xué)生以自主實(shí)踐的方式了解理論體系和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展變化過(guò)程，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)；（2）更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與人文素養(yǎng)培養(yǎng)、家國(guó)情懷教育相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價(jià)值觀與民族責(zé)任感；（3）完善數(shù)據(jù)處理，通過(guò)引入經(jīng)典誤差分析理論，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理方法系統(tǒng)化，明確了實(shí)驗(yàn)判據(jù)，從而提高了學(xué)生以實(shí)驗(yàn)手段解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐能力。