工程力學(xué)實驗教學(xué)改革與探索

畢曉茜

摘? 要：工程力學(xué)實驗是工程力學(xué)課程的重要部分，也是我國目前學(xué)習(xí)工科專業(yè)的學(xué)生必修的基礎(chǔ)課程。工程力學(xué)實驗是在學(xué)習(xí)工程力學(xué)理論的前提下進行的鞏固操作，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和工程協(xié)作意識，同時對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也有著非常重要的作用。該文主要從目前工程力學(xué)實驗教學(xué)所存在的問題處罰，提出了促進工程力學(xué)教學(xué)改革的相關(guān)舉措，希望能對工程力學(xué)實驗教學(xué)的改革探索，提供一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué)? 實驗教學(xué)? 改革? 探索

中圖分類號：G64? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2021）01（c）-0139-03

Abstract： Engineering mechanics experiment is an important part of engineering mechanics course and it is also a compulsory basic course for engineering students. Engineering mechanics experiment is a consolidation operation under the premise of learning engineering mechanics theory， which can cultivate students' experimental operation ability and engineering cooperation consciousness. It also plays a very important role in the cultivation of students' innovation ability. This paper proposed to promote the engineering mechanics teaching reform related measures mainly from the current engineering mechanics experiment teaching problems， hoping to provide a certain reference for the reform of engineering mechanics experimental teaching.

Key Words： Engineering mechanics; Experimental teaching; Reform; Exploration

近年來，工科建設(shè)在我國教育建設(shè)中占了越來越重要的位置，從最開始的“復(fù)旦共識”，到后來的“北京指南”，都昭示著培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的高素質(zhì)人才是目前工科建設(shè)最主要的目標(biāo)?！豆こ塘W(xué)》與公開的聯(lián)系非常密切，而且它具有概念抽象、公式繁多等一些不易理解的特點，這也使得工程力學(xué)實驗在工科人才培養(yǎng)中，也占據(jù)了重要地位。但是目前的工程力學(xué)實驗教學(xué)存在著較多問題，不能適應(yīng)我國社會目前的發(fā)展進度，需要進一步改革與探索。

1? 工程力學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

1.1 對工程力學(xué)實驗課程的重視程度不夠

從目前我國工程力學(xué)的教學(xué)情況來看，很多學(xué)校都把理論知識放在了重要位置，而忽視了工程力學(xué)實驗課程的學(xué)習(xí)。但是單純的理論學(xué)習(xí)并不能完全提高學(xué)生的專業(yè)能力和工程力學(xué)專業(yè)知識，只有親身操作過，才能明白自己有哪些地方不懂、有哪些地方需要提高。學(xué)校對工程力學(xué)實驗課程的忽視主要體現(xiàn)在兩個方面：首先是課程的設(shè)置。大部分學(xué)校的工程力學(xué)實驗課程都是工程力學(xué)理論課程學(xué)習(xí)的輔助手段，不僅內(nèi)容過于單一簡單，而且課時很少，這就使得學(xué)生的實驗操作機會非常少，無法滿足專業(yè)能力提高的需要。其次是有的學(xué)校工程力學(xué)實驗課程的成績是包含在工程力學(xué)理論課程里的。也就是說，實驗課程并沒有自己專門的考核方式和考核成績，這就從根本上限制了學(xué)生對實驗課程的學(xué)習(xí)。缺乏正規(guī)系統(tǒng)考核規(guī)則的工程力學(xué)實驗課程，自然無法得到學(xué)生的重視。但是不可否認(rèn)的是，缺乏實驗操作的工程力學(xué)的學(xué)習(xí)是無法滿足學(xué)生全面發(fā)展需要的，這種方法培養(yǎng)出來的人才綜合素質(zhì)，自然也無法滿足當(dāng)前社會的需要。

1.2 實驗內(nèi)容與時代發(fā)展不匹配

仔細(xì)對照學(xué)校工程力學(xué)實驗的內(nèi)容，我們不難發(fā)現(xiàn)其內(nèi)容很多年都沒有發(fā)生明顯的變化。比如，大部分實驗都是和扭轉(zhuǎn)彎曲、壓縮與拉伸等內(nèi)容有關(guān)的，這些實驗的本質(zhì)都是驗證性實驗，而且是對基本的理論進行重復(fù)性驗證。這就會導(dǎo)致工程力學(xué)實驗沒有創(chuàng)新性，整體上無法和當(dāng)代飛速發(fā)展的科技相適應(yīng)。簡單且陳舊的實驗內(nèi)容，無法滿足目前共同力學(xué)試驗的應(yīng)用性和研究性的需要，基礎(chǔ)理論實驗的操作，與我們目前提倡的交叉學(xué)科不匹配。而且學(xué)校工程力學(xué)實驗的相關(guān)內(nèi)容不涉及其他的相關(guān)學(xué)科，也不能滿足當(dāng)今時代“新工科”的人才培養(yǎng)要求。

1.3 工程力學(xué)實驗教學(xué)方式單一

目前的大多數(shù)工程力學(xué)實驗都是教師先制定實驗課題和實驗內(nèi)容，然后對學(xué)生進行實驗操作知識的講授，有些教師可能會進行操作演示，學(xué)生會觀摩實驗操作，然后按照操作步驟完成試驗。這種教學(xué)手段單一且枯燥，將學(xué)生放在了被動地位，進行實驗操作豐富，就是完成特定任務(wù)。尤其是對于驗證性實驗來說，單一的教學(xué)方式會使實驗的必要性，在學(xué)生的心中更是大打折扣，學(xué)生很多會認(rèn)為最終的實驗結(jié)果只是為了證明工程力學(xué)的理論知識是正確的就可以了，實驗的中間操作步驟和正確操作方法并不是至關(guān)重要的。單一的講授式實驗教學(xué)方法，會讓學(xué)生失去對工程力學(xué)實驗的興趣，不重視實驗過程、不分析實驗結(jié)果、不總結(jié)實驗失誤，從而喪失了進行實驗操作的初衷。

1.4 工程力學(xué)實驗教學(xué)沒有目的性

工科人才必須具有的綜合能力，是專業(yè)知識與技能操作的綜合能力，是可以適應(yīng)當(dāng)今社會發(fā)展的綜合性高素質(zhì)人才。但是目前學(xué)校關(guān)于工程力學(xué)人才的培養(yǎng)，還停留在傳統(tǒng)的培養(yǎng)思想中。尤其是在實驗教學(xué)中，很多學(xué)校不能把握工程力學(xué)實驗教學(xué)的根本目的，這就使得學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)是單一的，知識構(gòu)架是不完整的，這種方法培養(yǎng)出來的學(xué)生自然不能將學(xué)會的理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作能力，自然也不能滿足社會和企業(yè)的人才需求。

1.5 工程力學(xué)實驗教師綜合素質(zhì)有待提高

目前很多學(xué)校教授工程力學(xué)實驗課程的教師是沒有豐富的實踐經(jīng)驗的，再加上學(xué)校的教師能力有限、數(shù)量有限，就很容易出現(xiàn)師資力量不足的狀況。沒有相關(guān)實驗?zāi)芰蛯嶒灲?jīng)驗的教師是無法承擔(dān)培養(yǎng)工程力學(xué)高素質(zhì)人才的責(zé)任的，這儼然已經(jīng)成為了制約當(dāng)今工程力學(xué)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵因素。所以提高工程力學(xué)實驗教師的綜合素質(zhì)至關(guān)重要。

2? 工程力學(xué)實驗教學(xué)的改革手段

2.1 提高工程力學(xué)實驗課程的重要程度

實驗教學(xué)在工程力學(xué)的人才培養(yǎng)中占據(jù)著越來越重要的地位，在實驗操作中培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作能力，從而加深對復(fù)雜的工程力學(xué)概念的理解，全面提高學(xué)生的綜合能力是目前學(xué)校在工程力學(xué)實驗教學(xué)改革中需要著重注意的方面。學(xué)校一定要認(rèn)識到工程力學(xué)實驗課程的重要性，要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“理論至上”的教學(xué)觀念，建立一套完備合理的工程力學(xué)教學(xué)體系。比如，增加實驗的課時，給學(xué)生提供更多的實驗操作機會和實驗操作想法，讓學(xué)生在進行理論學(xué)習(xí)的同時加強自己的動手能力和實踐能力，從而更好地體現(xiàn)工程力學(xué)實驗的教學(xué)效果。另外，學(xué)校也需要給工程力學(xué)實驗課程設(shè)置專門的考核方式和學(xué)分績點，讓學(xué)生從專業(yè)計劃的培養(yǎng)方面也重視對實驗的學(xué)習(xí)。從物質(zhì)的需求出發(fā)，漸漸開發(fā)自己的專業(yè)興趣，把工程力學(xué)實驗從理論學(xué)習(xí)中提取出來，不再是理論的附屬品，也不再是理論教學(xué)的輔助工具，而是一門與工程力學(xué);理論學(xué)習(xí)并駕齊驅(qū)的實驗課程，從而更好地提高學(xué)生對實驗?zāi)芰Φ闹匾暢潭龋囵B(yǎng)出與社會需求相匹配的專業(yè)人才。

2.2 更新實驗內(nèi)容，拓展教學(xué)手段

由于傳統(tǒng)的工程力學(xué)實驗內(nèi)容都是對相關(guān)理論的驗證，缺乏了實驗該有的創(chuàng)造性和設(shè)計性，也無法培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。所以，將工程力學(xué)實驗與其他學(xué)科進行交叉學(xué)習(xí)，準(zhǔn)確把握課程改革的發(fā)展趨勢，制定與行業(yè)與企業(yè)需求相匹配的多層次實驗教學(xué)系統(tǒng)，對提高工程力學(xué)實驗的教學(xué)質(zhì)量以及高素質(zhì)專業(yè)人才的培養(yǎng)都具有重要意義。學(xué)?？梢杂迷械墓こ塘W(xué)實驗課程作為基礎(chǔ)，將其設(shè)為專業(yè)必修課，然后再根據(jù)學(xué)校的教學(xué)特色，增加工程力學(xué)實驗的相關(guān)選修課程。學(xué)?？梢詫⒉煌瑢W(xué)科以不同專業(yè)的實驗課程區(qū)分開來，按照學(xué)科重點和專業(yè)方向制定不同的專業(yè)性實驗、設(shè)計性實驗、創(chuàng)新性實驗和綜合性實驗，打造獨一無二的實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式。但是學(xué)校在進行實驗課程體系的設(shè)置與內(nèi)容優(yōu)化時，要注意突出專業(yè)重點，將工程力學(xué)實驗的核心進行強調(diào)，建立具有系統(tǒng)性，拓展性而且有層次的學(xué)科知識體系。

專業(yè)性實驗應(yīng)結(jié)合具體的專業(yè)特色進行設(shè)計，在基礎(chǔ)的工程實驗內(nèi)容基礎(chǔ)上，參考理論學(xué)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容，增加具有特色的專業(yè)實驗內(nèi)容。比如，在土木工程的專業(yè)性實驗中，就可以結(jié)合該專業(yè)特有的《土木工程材料》理論知識，將該行業(yè)中常用到的彎曲實驗、混凝土的抗壓試驗和鋼筋的拉伸試驗加入到實驗教學(xué)中。全面的實驗教學(xué)內(nèi)容，不僅能使學(xué)生掌握扎實的專業(yè)理論知識，還可以讓學(xué)生在實際的建筑選材和設(shè)計構(gòu)建形狀等方面提供專業(yè)的實驗數(shù)據(jù)，從而支撐其建筑工程中所需要考慮的的強度、穩(wěn)定性、剛度等性能。將多門學(xué)科應(yīng)用到同一實驗過程中，提高學(xué)生的綜合專業(yè)能力，也體現(xiàn)了學(xué)科交叉的教學(xué)特點。設(shè)計性實驗這是讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)的理論知識和所做的基礎(chǔ)實驗進行實驗設(shè)計，自主探究出一套合理有可行性的實驗方案，從而提高自己的科研能力。創(chuàng)新性實驗則是和多種科學(xué)研究競賽聯(lián)系在一起的，是在競賽的大背景下進行實驗方案的設(shè)計和實驗操作的進行，這種實驗?zāi)艽蠓忍岣邔W(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力，比如，我們常見到的大學(xué)生“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新比賽。而綜合性實驗的重點則是培養(yǎng)學(xué)生對知識的綜合把握和運用能力，引導(dǎo)學(xué)生將所了解的多種專業(yè)知識融會貫通，進行實驗內(nèi)容的進一步探究。多種實驗內(nèi)容與多種教學(xué)手段結(jié)合，使得多種實驗在有區(qū)別的同時又緊密聯(lián)系在一起，從而打造出系統(tǒng)、全面、創(chuàng)新的工程力學(xué)實驗教學(xué)體制。

2.3 進行校企合作

工程力學(xué)實驗教學(xué)的改革重點是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實踐能力，讓學(xué)生在掌握基礎(chǔ)工學(xué)理論知識的同時，通過團隊協(xié)作和友誼競爭培養(yǎng)自己的專業(yè)綜合能力，從而適應(yīng)社會和企業(yè)的人才需求。為了保證學(xué)校的人才培養(yǎng)與社會的發(fā)展是同步的，也為了使學(xué)校的教學(xué)效果更加顯著，學(xué)?？梢院拖嚓P(guān)企業(yè)進行資源共享，將學(xué)校的優(yōu)勢與企業(yè)的優(yōu)勢互相融合在一起，打造“1+1>2”的教學(xué)效果。學(xué)校比較重視的是學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)和科研成果，而企業(yè)則將重心放在了工程的科研合作和技術(shù)提升方面，兩者的目的并不沖突。學(xué)校和企業(yè)可以組建一支共同的教學(xué)團隊，來打造高質(zhì)量的教學(xué)效果。具有相關(guān)工程力學(xué)知識的企業(yè)一線人員可以參與到工程力學(xué)實驗教學(xué)中來，這不僅能幫助學(xué)校和學(xué)生準(zhǔn)確把握最新的人才需求和市場需求，也能改善工程力學(xué)實驗時的嚴(yán)肅氛圍，提高學(xué)生對實際行業(yè)操作的了解程度，也增加自己對該專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。另外，工程力學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式也可以由學(xué)校和企業(yè)共同制定，這樣能更好地落實以行業(yè)需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)人才為目標(biāo)的教學(xué)模式，向?qū)W生傳播新思想、介紹新技術(shù)、提供新方法。讓學(xué)生對前沿的工程力學(xué)技術(shù)進行一定的了解，借助企業(yè)的平臺，組織豐富多樣的實驗項目，通過實地參觀考察、實際動作操作、社會實踐等一些形式激發(fā)學(xué)生對工程力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

3? 結(jié)語

培養(yǎng)高素質(zhì)的工程力學(xué)人才需要良好的實驗教學(xué)條件，而我國目前的工程力學(xué)實驗教學(xué)還存在一些問題，所以學(xué)校要重視實驗教學(xué)，改進實驗內(nèi)容，進行校企合作，努力打造一支高素質(zhì)的教學(xué)團隊，這對工程力學(xué)實驗教學(xué)的改革具有很大的積極意義。

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