淺析基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

淺析基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革淺析根底力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-0118〔2022〕02-0162-02

一、引言

高等教育正逐步向著更加注重素質(zhì)與能力培養(yǎng)的方向開展，人才培養(yǎng)的目標(biāo)也由過去的知識型向著創(chuàng)新型、復(fù)合型轉(zhuǎn)變，這就要求高等學(xué)校主動、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)辦法和教學(xué)伎倆[1]。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)時(shí)機(jī)。我校根底力學(xué)實(shí)驗(yàn)室雖在地方與中央共建、教學(xué)評估的根底上對硬、軟件問題有所提高和標(biāo)準(zhǔn)，仍無法完全滿足現(xiàn)代教學(xué)的需求，存在諸多問題，需從實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、辦法、技術(shù)及管理等方面進(jìn)行改革，創(chuàng)建試驗(yàn)教學(xué)新體系、新辦法、新技術(shù)及開放式的管理體系，具體改革辦法、內(nèi)容通過下列幾局部分別進(jìn)行闡述。

二、創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式

〔一〕驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：主要針對教學(xué)參考書已知的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，看實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與書本描述一致，讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)也穩(wěn)固了已學(xué)知識。比方做彎曲梁實(shí)驗(yàn)，對于彎曲的概念和應(yīng)力分布講解，首先我們就應(yīng)想到生活生產(chǎn)過程中應(yīng)用了彎曲原理的構(gòu)件很多，示例預(yù)制板和彎曲梁同一個受力模式，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，把理論知識和實(shí)踐相結(jié)合開拓學(xué)生視野。

〔二〕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)生在掌握根本實(shí)驗(yàn)技能的根底上，進(jìn)一步了解、掌握項(xiàng)目實(shí)際以及科學(xué)研究中較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)及辦法，加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)涵養(yǎng)，并通過實(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。這類實(shí)驗(yàn)也可以改變試件的材料，把低碳鋼和鑄鐵換成巖石進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)行分析和比照，通過實(shí)驗(yàn)研究自然界中不易直接察看到的力學(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。

〔三〕創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)：這類實(shí)驗(yàn)是利用已有的知識不斷突破常規(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)。主要包括三種類型：一是結(jié)合學(xué)科競賽的實(shí)驗(yàn)，二是大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方案工程，三是為完成科研工程進(jìn)行的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。我校根底力學(xué)實(shí)驗(yàn)室一直對全校師生進(jìn)行開放，方便學(xué)生完成科技立項(xiàng)實(shí)驗(yàn)及科研工程實(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，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生興趣，讓干燥的理論學(xué)生更近形象化生動化，有利于力學(xué)根底教學(xué)的順利發(fā)展。

〔四〕認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)：針對不同專業(yè)的學(xué)生，根據(jù)力學(xué)規(guī)律不同，選擇與本專業(yè)相關(guān)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，形象生動的闡述力學(xué)問題，起到提高學(xué)生對力學(xué)知識的興趣，提高運(yùn)用力學(xué)知識分析與本專業(yè)相關(guān)問題。

三、改革教學(xué)辦法，開創(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)識和處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中各種因素的〔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)〞。[2]通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使得學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究的根本辦法和技能，具有獨(dú)立發(fā)展實(shí)驗(yàn)研究的能力，具備向相關(guān)領(lǐng)域拓展的根本素質(zhì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)該從傳授知識向培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力上轉(zhuǎn)移。實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要為了活潑學(xué)生思維，激發(fā)興趣，提升學(xué)習(xí)的動力。在實(shí)驗(yàn)過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，讓被動接受變?yōu)橹鲃犹剿?。在?shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，激勵學(xué)生提出問題，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入的討論。比方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，充沛施展自己的聰慧才智，綜合運(yùn)用所學(xué)知識，積極探索實(shí)施途徑。比方“彈性模量和泊松比的測試〞是一個不太復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，但學(xué)生們通過自己的“琢磨〞，在試樣一面貼上應(yīng)變片，在兩面貼上應(yīng)變片測試結(jié)果有何不同，善于發(fā)現(xiàn)問題，再從力學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)的根底上解決問題，提高分析問題解決問題的能力。

四、改革考試考核辦法

對于目前根底力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的考核方法主要集中在實(shí)驗(yàn)課上動手能力和課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況綜合考評，從目前來看效果不佳，主要因?yàn)橛兄笇?dǎo)書后，大家厭惡實(shí)驗(yàn)報(bào)告沒有新意，八股文形式。通過加入首屆全國根底力學(xué)實(shí)驗(yàn)大賽來看，我室應(yīng)改變目前考核方法，針對不同的課設(shè)采取不同的考試方法，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)合的綜合性考試辦法。依附理論課程的實(shí)行口試和平時(shí)動手能力考試考核方法。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)生綜合能力和臨場應(yīng)變能力，讓學(xué)生不讀“死書〞不“死讀書〞，需要學(xué)生獨(dú)立思考、探索，得到高效、便捷解決方法。筆試和口試的考題，主要結(jié)合專業(yè)背景，提煉簡化的問題。這類考試主要為了檢查學(xué)生對力學(xué)的根本概念和解決問題的根本辦法的理解，又考察學(xué)生相關(guān)專業(yè)的根本技能及其綜合幾門相關(guān)專業(yè)的綜合能力，讓學(xué)生對力學(xué)、項(xiàng)目更深理解能讓學(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)生發(fā)明性思維的空間。使學(xué)生在考試中不是被動思維，而是積極思考。

五、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)是根底，這包括實(shí)驗(yàn)場地和設(shè)備。我校根底力學(xué)實(shí)驗(yàn)室在原校級巖石〔材料〕力學(xué)試驗(yàn)室的根底上，通過“2022-2022年中央與地方共建高校根底實(shí)驗(yàn)室工程〞的大力支持下，新建的根底力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。通過近幾年的新實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行情況來看我校根底力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，大型精密儀器存在明顯的幾點(diǎn)問題：〔一〕儀器自動化程度高，學(xué)生動手時(shí)機(jī)較少；〔二〕儀器精密程度高，購置單臺套費(fèi)用高；〔三〕精密程度高，易損壞，維修費(fèi)用高。針對以上問題，我室采取的方法是對驗(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)是通過計(jì)算機(jī)圖形CG〔ComputerGraphic〕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，用于學(xué)生身臨其境地瀏覽、互動操作學(xué)習(xí)。

六、建立健全開放性管理體制，建設(shè)良好的創(chuàng)新平臺

所謂實(shí)驗(yàn)室開放是指學(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)室做自己喜愛的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐活動。我們的做法是：〔一〕教學(xué)獨(dú)立化。在同一個實(shí)驗(yàn)條件下，讓學(xué)生獨(dú)立思考、自行設(shè)計(jì)，充沛發(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)活動不再是千篇一律，凸顯獨(dú)立性特點(diǎn)；〔二〕管理網(wǎng)絡(luò)化。實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)化管理主要由滾動公告欄、實(shí)驗(yàn)室簡介、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)計(jì)劃的設(shè)計(jì)、虛擬試驗(yàn)等模塊進(jìn)行組成。除綜合性實(shí)驗(yàn)安頓在正常實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)內(nèi)進(jìn)行，另外對具有創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)都安頓在課外進(jìn)行，讓感興趣學(xué)生有更多實(shí)踐時(shí)機(jī)，實(shí)驗(yàn)安頓主要通過國家級地質(zhì)項(xiàng)目示范中心網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行發(fā)放，學(xué)生自由選擇實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)室開放管理不僅是制度上的開放，更重要的是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新平臺開放。讓學(xué)生充沛利用根底力學(xué)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，根據(jù)本校地學(xué)優(yōu)勢，將地學(xué)知識和力學(xué)實(shí)驗(yàn)知識和結(jié)合起來，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)生充沛發(fā)揮自己的主觀能動性。讓學(xué)生自主提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，編寫?shí)驗(yàn)內(nèi)容，測試方式的組建，教師對其計(jì)劃和辦法進(jìn)行指導(dǎo)，幫忙學(xué)生提高自己綜合能力和創(chuàng)新精神。

七、結(jié)論

通過根底力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，學(xué)生找到了心理的平衡點(diǎn)，端