面向卓越工程師培養(yǎng)的工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

　　摘 要 從培養(yǎng)卓越工程師的需要出發(fā)，構(gòu)建新的工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并從評(píng)價(jià)模式、教學(xué)理念、裝備建設(shè)和師資建設(shè)等方面進(jìn)行探索和實(shí)踐，總結(jié)增強(qiáng)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的具體措施和經(jīng)驗(yàn)。
　　關(guān)鍵詞 卓越工程師；工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)；裝備建設(shè)；師資建設(shè)
　　中圖分類(lèi)號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-489X（2013）12-0120-03
　　卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃是一項(xiàng)面向高等工程教育的重大教改項(xiàng)目，要順利推進(jìn)該項(xiàng)目，就必須構(gòu)建教學(xué)質(zhì)量保障和評(píng)價(jià)的新體系[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)體系中的重要一環(huán)，它可以幫助學(xué)生理解和鞏固理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及實(shí)事求是的工作作風(fēng)，這些正是卓越工程師所必需的基本素養(yǎng)�；�礎(chǔ)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及的工科專(zhuān)業(yè)多，影響面也較廣，其重要性是顯而易見(jiàn)的。但與此不相協(xié)調(diào)的現(xiàn)實(shí)是目前基礎(chǔ)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在很多高校并未得到足夠的重視，主要表現(xiàn)為：實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期處于從屬地位，教學(xué)內(nèi)容以驗(yàn)證理論課的基本知識(shí)點(diǎn)為主，陳舊而缺乏更新，且教學(xué)手段單一；不能為學(xué)生創(chuàng)造獨(dú)立思考和動(dòng)手實(shí)踐的空間等；在教學(xué)模式上往往是教師機(jī)械地灌輸實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生被動(dòng)地接受學(xué)習(xí)，依葫蘆畫(huà)瓢，這樣根本不能激發(fā)學(xué)生獲取知識(shí)的強(qiáng)烈愿望，極易造成學(xué)生的思維局限性和心理惰性，難以滿(mǎn)足對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐能力訓(xùn)練的需要[2]。
　　上述弊病直接導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)興趣索然，甚至敷衍了事，教學(xué)效果根本無(wú)從保障。在國(guó)家大力推進(jìn)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的背景下，筆者所在學(xué)校有多個(gè)專(zhuān)業(yè)被列入培養(yǎng)計(jì)劃。為使基礎(chǔ)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得較好的教學(xué)效果，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，將原有的基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)整合成一門(mén)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，建立新的教學(xué)體系，同時(shí)從評(píng)價(jià)模式、裝備建設(shè)、師資建設(shè)等方面做了一些有益的探索和實(shí)踐。
　　1 重構(gòu)教學(xué)體系 培養(yǎng)創(chuàng)新能力
　　1.1 實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課，拓展教學(xué)自主權(quán)和改革空間
　　要構(gòu)建培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教學(xué)體系，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)要盡可能地獨(dú)立開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課[3]。實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課，不僅有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，還可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位，便于對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)管理，有利于實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開(kāi)放，提高學(xué)生的重視程度[4]。為此，對(duì)理論力學(xué)和材料力學(xué)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合和擴(kuò)充，開(kāi)設(shè)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。圍繞如何適應(yīng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，遵循既與理論教學(xué)緊密結(jié)合，又相對(duì)獨(dú)立的原則重新構(gòu)建工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；并將實(shí)驗(yàn)課程安排在材料力學(xué)課程之后，教學(xué)內(nèi)容上以理論課所授知識(shí)為基礎(chǔ)，在保障基本實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，著力更新和開(kāi)發(fā)提高型、研究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
　　工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課后，明確了該課程在卓越工程師培養(yǎng)體系中的任務(wù)和作用，也在教學(xué)內(nèi)容的安排和組織運(yùn)行模式方面有了更大的自主權(quán)；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)也大大增加，這為改造傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、增加新實(shí)驗(yàn)提供了良好的條件；此外，由于實(shí)驗(yàn)課程與學(xué)分掛鉤，學(xué)生也更加重視。近年的實(shí)踐證明，獨(dú)立設(shè)課對(duì)增強(qiáng)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果起到很好的支撐作用。
　　1.2 設(shè)置選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新和學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
　　基于近年來(lái)基礎(chǔ)力學(xué)課程學(xué)時(shí)大幅減少的現(xiàn)實(shí)，在工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)中安排了2學(xué)時(shí)的選修實(shí)驗(yàn)。針對(duì)這2學(xué)時(shí)的選修實(shí)驗(yàn)，開(kāi)設(shè)13個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供學(xué)生根據(jù)自身情況進(jìn)行自由選擇。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有的來(lái)自科研或教研項(xiàng)目，有的來(lái)自工程實(shí)踐，但都和基本的力學(xué)知識(shí)點(diǎn)緊密相關(guān)，如復(fù)雜零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試、焊縫殘余應(yīng)力測(cè)試、基于振動(dòng)法的索力測(cè)試等，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選修其一。這種課內(nèi)的選修實(shí)驗(yàn)雖然學(xué)時(shí)占比小，但對(duì)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)其創(chuàng)新精神有著很大作用，它擴(kuò)大了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主權(quán)，提升了他們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，既能幫助他們鞏固力學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，又能拓展其視野，激發(fā)其動(dòng)手實(shí)踐的興趣和創(chuàng)新思維。同時(shí)再以這些課內(nèi)選修實(shí)驗(yàn)為基點(diǎn)，拓展開(kāi)發(fā)出相關(guān)研究型的課外開(kāi)放選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，向?qū)W有余力或?qū)α�學(xué)問(wèn)題興趣濃厚的學(xué)生開(kāi)放，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)并通過(guò)考核后可獲得技術(shù)類(lèi)選修課學(xué)分。這類(lèi)選修實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用。
　　此外，課內(nèi)選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很好地解決了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新和相對(duì)固定的教學(xué)時(shí)數(shù)之間的矛盾。在保留必要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)典的提高型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)置選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使得實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)和更新不必受課程學(xué)時(shí)的制約，能促進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的更新，而學(xué)生也獲得更大的自主空間。同時(shí)，將受學(xué)生歡迎且教學(xué)效果良好的選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候變更為必修實(shí)驗(yàn)，而效果差的則予以淘汰。這種方式為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的更新提供了更大的空間，能切實(shí)保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，且效果顯著。
　　1.3 改革評(píng)價(jià)模式，挖掘?qū)W生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新潛力
　　科學(xué)的評(píng)價(jià)模式可以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，評(píng)價(jià)教學(xué)效果，同時(shí)也將影響學(xué)生的學(xué)習(xí)導(dǎo)向。此外，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)考核，可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)[5]。為此，將工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核設(shè)計(jì)成“平時(shí)實(shí)驗(yàn)、操作考核及期末筆試”三個(gè)部分，以加權(quán)求和的方式給出總評(píng)成績(jī)。平時(shí)實(shí)驗(yàn)包含預(yù)習(xí)報(bào)告（方案設(shè)計(jì)）、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，占總成績(jī)的50%；實(shí)驗(yàn)操作考核的內(nèi)容從提高型實(shí)驗(yàn)中選取，占20%；期末筆試則以實(shí)驗(yàn)基本原理和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，占總成績(jī)的30%。這種評(píng)價(jià)模式既能反映學(xué)生的平時(shí)實(shí)驗(yàn)情況，又能考查其對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；不僅有利于引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，更利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。
　　在此基礎(chǔ)上，嘗試將筆試環(huán)節(jié)改為課程論文的撰寫(xiě)和知識(shí)點(diǎn)的面考。教師給出論文指南，學(xué)生則可以在給定范圍內(nèi)自由命題，并按照科技論文的規(guī)范寫(xiě)作并提交論文。而把實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)放到操作考核環(huán)節(jié)以面對(duì)面提問(wèn)的方式考核。從實(shí)踐結(jié)果看，操作考核中插入面對(duì)面的問(wèn)答是可行的，可以較客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況；課程論文的情況則要復(fù)雜一些，分化較嚴(yán)重：約55%的學(xué)生能認(rèn)真對(duì)待但論文質(zhì)量一般，有約20%的學(xué)生能寫(xiě)出自己的新觀點(diǎn)和新創(chuàng)意，內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的再分析、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的改造、實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)、設(shè)計(jì)等，其中一些論文還變成了自命題課外開(kāi)放選修實(shí)驗(yàn)；而還有約25%的論文有不同程度的抄襲痕跡。通過(guò)嘗試得出結(jié)論：課程論文可以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，相對(duì)筆試也更受大多數(shù)學(xué)生歡迎；同時(shí)，通過(guò)論文撰寫(xiě)，學(xué)生的文獻(xiàn)檢索、信息加工能力得到進(jìn)一步提高，其科研能力也得到培養(yǎng)。筆者相信，經(jīng)過(guò)日后不斷的摸索和改進(jìn)，此種評(píng)價(jià)模式的優(yōu)點(diǎn)將進(jìn)一步顯現(xiàn)。

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