工程力學實驗中心課件

關于力學實驗教學目的的再審視上海交通大學工程力學系楊鳳鵬許金泉提要實驗教學地位實驗教學的重要性；目前教學中存在的一些問題實驗教學目的實驗教學的目的是什么？怎樣理解實驗教學目的？實驗教學改革怎樣進行教學改革？教學改革效果實驗教學地位實驗教學的重要性實驗教學是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)具有直觀性、實踐性的特點，是傳授知識、訓練技能的有效手段；具有探索性的特點，是發(fā)現(xiàn)問題，提高科學實驗素養(yǎng)的重要途徑是其他教學環(huán)節(jié)不可替代的的重要環(huán)節(jié)。實驗教學存在的問題基礎力學教學模式

材料力學理論+實驗教學理論力學理論+實驗教學流體力學理論+實驗教學

實驗教學課時有限

基礎力學實驗教學學時一般占理論課時的10％左右。近年來，由于基礎力學課時大幅壓縮，實驗課時只能安排4~6學時。實驗教學課時大幅壓縮實驗教學存在的問題實驗多為基礎性力學實驗

由于實驗課程學時的限制，通常學生所修實驗多為驗證性基礎實驗。缺乏綜合性實驗和研究性實驗。

學生準備不足，重視不夠

學生對實驗興趣不足，在課前往往不做任何準備，甚至有些學生不知做什么實驗。實驗過程中無所適從，必須經(jīng)老師詳細講解，否則實驗無法進行。實驗教學課時大幅壓縮體系單調，學生重視不夠目前實驗教學存在的問題基礎理論課教師要求不一

由于基礎力學實驗教學為理論教學服務，在課時壓縮的情況下，很多教師對實驗教學重視不夠，對學生實驗要求不一，造成實驗教學被動，質量得不到保證。

考核尺度難以把握

由于學生多以成組進行實驗，學生在實驗前期預習，實驗過程以及后期報告書寫過程中存在諸多因素，特別是實驗報告抄襲嚴重，很難給出公正成績。實驗教學課時大幅壓縮體系單調，學生重視不夠考核機制模糊，難以把握目前實驗教學存在的問題實驗設備資源有限，維護困難

實驗教學設備總量有限，為了盡可能讓每位學生都能親自動手實驗，必須將學生分組，這極大加重實驗教師的負擔。使得教師頻于應付教學，而無暇進行實驗設備和實驗內容的改革和創(chuàng)新。

設備更新維護困難

雖然國家加大高校設備購置的投入，但一些大型設備在使用過程中耗費嚴重，更新維護困難。實驗教學課時大幅壓縮體系單調，學生重視不夠考核機制模糊，難以把握設備資源有限，維護困難目前實驗教學存在的問題諸多因素限制綜合性實驗的開展

由于綜合性實驗往往涉及到多個理論或多項實驗技術，因此會需要學生使用更多的課時來完成，而這對于日益緊張的力學實驗教學課時來講無疑是非常困難的。此外，資金費用，教師的精力等都是限制新實驗開發(fā)和開展的重要因素。

研究性實驗需要更大的支持

由于研究性實驗通常都是從科研課題或工程項目中提煉出來，因此需要專業(yè)教師，代課教師以及實驗教師等多方協(xié)調才能開展。實驗教學課時大幅壓縮體系單調，學生重視不夠考核機制模糊，難以把握設備資源有限，維護困難綜合研究性實驗開展困難目前實驗教學存在的問題如何解決教學中存在的問題？全方位進行實驗教學改革？實驗教學改革實驗教學改革把實驗內容的創(chuàng)新作為衡量其成敗的重要標準要求必須突出實驗內容的創(chuàng)新性，一定數(shù)量的實驗應具有設計性和綜合性。我們到底想要什么樣的實驗教學改革實驗教學改革是不是指實驗的創(chuàng)新？什么是創(chuàng)新實驗？怎樣開展創(chuàng)新實驗？實驗教學目的教學目的現(xiàn)代高校教育理念“以人為本，注重學術，服務社會，改革創(chuàng)新，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才”；以人為本——現(xiàn)代高校的教育哲學觀——把培養(yǎng)社會所要求的、具有全面綜合素質的“人”放在一切教育活動的中心，全面提高人的綜合素質，把學生培養(yǎng)成為富有主體精神和創(chuàng)造力的“人”；注重學術——現(xiàn)代高校的生機和活力——注重學術是現(xiàn)代大學存在的基礎；教學與研究結合是一種有效機制；服務社會——現(xiàn)代高校的辦學方向——高校必須面向社會；堅持學校教育與經(jīng)濟、科技的結合；改革創(chuàng)新——現(xiàn)代高校前進的強大動力教學目的談推進教育創(chuàng)新(教育部部長周濟)：

培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高級人才是高等教育的根本任務

高等教育教學推進教育創(chuàng)新要做好三件事：

一是把學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為教育改革的重點二是加強培養(yǎng)模式和課程體系的創(chuàng)新三是不斷推進教學內容和教學方法的創(chuàng)新教學目的關于學生“創(chuàng)造能力”的界定(教育科學研究院朱九思教授)：學生要善于運用和發(fā)展已經(jīng)獲得的知識；要有很強的自學能力，不斷吸收新的知識要具有產(chǎn)生新的思想、新的觀念、新的見解的能力教學目的如何理解實驗教學的目的？鞏固力學概念，加深理論認識；掌握力學基本檢測方法與技術；初步培養(yǎng)實驗研究問題思路，提高動手分析解決問題能力。實驗教學改革實驗教學改革實驗教學改革把實驗內容的創(chuàng)新作為衡量其成敗的重要標準要求必須突出實驗內容的創(chuàng)新性，一定數(shù)量的實驗應具有設計性和綜合性。我們到底想要什么樣的實驗教學改革實驗教學改革是不是指實驗的創(chuàng)新？什么是創(chuàng)新實驗？怎樣開展創(chuàng)新實驗？以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標以實驗教學目的為中心實驗教學改革綜合創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)實驗教學改革教學課程改革教學內容改革教學模式改革師資隊伍建設實驗教學目的實驗教學改革實驗教學改革把實驗內容的創(chuàng)新作為衡量其成敗的重要標準要求必須突出實驗內容的創(chuàng)新性，一定數(shù)量的實驗應具有設計性和綜合性。我們到底想要什么樣的實驗教學改革實驗教學改革是不是指實驗的創(chuàng)新？什么是創(chuàng)新實驗？怎樣開展創(chuàng)新實驗？實驗教學改革應包含教學模式，教學內容，教學資源，師資隊伍等多項內容的改革。循序漸進的教學內容體系實驗分類及功能基礎性力學實驗：由驗證性和演示性實驗組成，以深入理解力學基本概念、了解力學實驗技術基礎、培養(yǎng)學生基本力學實驗技能為目的。綜合性力學實驗。目的是強化分析力學機理和解決力學問題的能力，培養(yǎng)學生的工程觀點；提高學生的動手能力。與工程實踐相結合，可由學生根據(jù)問題的性質綜合運用所學知識，自行設計實驗方案，擬訂實施的具體步驟。

研究應用性力學實驗。從科研和工程實踐中發(fā)現(xiàn)和凝練力學問題，培養(yǎng)學生應用力學知識和方法獨立提出解決方案并付諸實施的能力。循序漸進的教學內容體系

基礎性力學實驗

綜合性實驗

研究應用性實驗實驗課程新體系——按學生認識事物的規(guī)律，由淺入深、由簡到繁、由個別單元到綜合應用，有層次地設置實驗課。教學實驗內容的創(chuàng)新，而非形式上的創(chuàng)新。“創(chuàng)新”的實驗內容在綜合性“創(chuàng)新”實驗中給出具體問題，提出合理化建議讓學生自主提出解決方案讓學生解釋方案的合理性，判斷最終結果的有效性。

在研究應用性“創(chuàng)新”實驗中給出實際工況，讓學生自己發(fā)現(xiàn)問題，提出問題自主給出解決方案，并采用相關技能解決判斷最終結果的有效性。

多樣化的實驗課程設置與理論課程同步的基礎實驗教學針對不同專業(yè)開設的獨立授課課程針對力學等相關專業(yè)開設的深化實驗課程對有興趣有余力的學生開展的PRP項目，創(chuàng)新大賽等。實驗教學改革實驗教學改革把實驗內容的創(chuàng)新作為衡量其成敗的重要標準要求必須突出實驗內容的創(chuàng)新性，一定數(shù)量的實驗應具有設計性和綜合性。我們到底想要什么樣的實驗教學改革實驗教學改革是不是指實驗的創(chuàng)新？什么是創(chuàng)新實驗？怎樣開展創(chuàng)新實驗？創(chuàng)新實驗是能夠指引學生能夠獨立思考問題，創(chuàng)新實驗的開展需要循序漸進，有的放矢，多樣化的教學形式。教學改革效果教學改革效果實驗中心是力學基礎課程實驗教學平臺通過一系列的實驗教學體制改革，實現(xiàn)多層次，開放式的教學模式，鼓勵學生多動手參與實驗，掌握實驗理論知識和測試技術。實驗中心是學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基地鼓勵學生參與研究性試驗，積極參與課外實驗競賽和活動。學生PRP項目本科生研究計劃（ParticipationinResearchProgram，簡稱PRP）對于貫徹以學生為主體、以教師為主導的辦學思想，突出學生創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng)，推動實驗室建設和開放等具有積極的意義。

近年來承擔了5項PRP項目，并吸收學生參與創(chuàng)新實驗的開發(fā)和研制。

項目編號項目名稱執(zhí)行時間100205網(wǎng)球拍的動力特性試驗研究2003.2-2003.7100206非線性自治系統(tǒng)自激振動實驗研究2003.2-2003.10100207復雜物體質心自動測量2003.2-2003.7100208高碳鋼在復合外力作用下疲勞特研究2003.2-2003.7T01009006強迫振動實驗的設計與研制2006.2-2006.8學生PRP項目強迫振動實驗動力消振實驗多自由度實驗傳感器標定實驗隔振實驗近年來承擔多項PRP項目，學生參與創(chuàng)新實驗的開發(fā)和研制開發(fā)各類實驗軟件學生創(chuàng)新實驗論文通過創(chuàng)新實驗，提高學生的綜合素質和科研能力學生撰寫創(chuàng)新實驗論文相當一部分創(chuàng)新實驗成為學生的畢業(yè)論文許多學生都因此直升本校的研究生年度PRP論文實驗論文200303200427200504200637學生創(chuàng)新實驗論文序號項目名稱學生論文性質1基于實測物理參數(shù)干摩擦自激振動的數(shù)值模擬研究陽光2004年PRP論文2干摩擦自激振動形成與特性的實驗研究李衛(wèi)煒2004年PRP論文3基于Labview的頻響函數(shù)測定實驗系統(tǒng)開發(fā)崔銘超2006年PRP論文4多自由度系統(tǒng)演示儀及實驗指導系統(tǒng)的開發(fā)何曉2006年PRP論文5基于Labview的隔振系數(shù)測定實驗系統(tǒng)開發(fā)李露源2006年PRP論文6復合材料層合板結構模態(tài)的實驗研究陳敏2003屆畢業(yè)論文7流體測速計技術探討李波2003屆畢業(yè)論文8柔性體的撞擊動力學研究季碩2003屆畢業(yè)論文9水波實驗的數(shù)學模型鐘星兒2004屆畢業(yè)論文10頸動脈分叉管內不對稱速度分布流場顯示和測量王志濤2004屆畢業(yè)論文11風洞中尾流場測試技術研究李健2004屆畢業(yè)論文12流場中物體間的相互作用馬陽2004屆畢業(yè)論文13柔性梁的碰撞問題盛立偉2004屆畢業(yè)論文序號項目名稱學生論文性質14受橫向時變載荷和縱向時變激勵的彈性梁的振動研究李智勇2004屆畢業(yè)論文15帶任意邊界和中間約束的復雜梁振動研究盛秋峰2004屆畢業(yè)論文16顫動脈分叉管流動研究夏琰2005屆畢業(yè)論文17波浪試驗若干問題研究盛涵濤2005屆畢業(yè)論文18高粘性流體經(jīng)過圓管的壓力驅動流實驗研究孫川2005屆畢業(yè)論文19壓電主動傳感器的機電阻抗建模用于圓柱殼結構的健康監(jiān)測胡宇航2005屆畢業(yè)論文20頸動脈分叉管流動的數(shù)值和實驗研究王亮2006屆畢業(yè)論文21分層流實驗技術的研究胡川2006屆畢業(yè)論文22孤立波與水下運動物體相互作用的研究王賀2006屆畢業(yè)論文23漂流物體與固定物體之間的水動力相互作用胡興2006屆畢業(yè)論文24舷側通海閥流動噪聲測量與控制方法的研究崔銘超2006屆畢業(yè)論文25導彈垂直發(fā)射過程中的水錘現(xiàn)象的研究何曉2006屆畢業(yè)論文26不等壁矩形鋼管混凝土構件承載力的研究馬燊2006屆畢業(yè)論文教學效果學生獲獎情況

1.首屆全國大學生結構設計競賽獲得一等獎和三等獎等多種獎項，國家教育部高等教育司和中國土木工程學會教育工作委員會，2005年

2.“精工杯”第四屆華東地區(qū)高校結構設計邀請賽獲得一等獎和二等獎，2007年

3.第二屆中國大學生船舶與海洋工程設計大賽特等獎，2006年

4.李世遠、楊宇光，中國力學學會教育工作委員會力學專業(yè)與力學課程優(yōu)秀學生，2004年度

5.首屆全國大學生船舶海洋設計大賽一等獎高斌、張磊

6.華東地區(qū)結構設計大賽第二名和第四名陳思佳、李檀等

7.上海市造船學會論文交流會一、二、三等獎陳震等五位同學

8.上海市海洋科普知識競賽第一名姜哲、石珣、徐偉

9.全國大學生數(shù)學建模競賽二等獎崔書田李