基于校園網的材料力學實驗教學平臺建設

張焱

南京工程學院材料工程學院 南京 211167

作者： 張焱，本科，實驗師，主要從事力學實驗的教學與管理工作。

材料力學是工科專業的重要專業基礎課，理論課和實驗課相輔相成，缺一不可。力學實驗作為力學課程中不可分割的重要實踐性教學環節，可以使學生學到力學實驗的基礎知識、基本技能和基本方法，對學生鞏固基礎理論、強化基本操作技能、培養思維能力十分重要[1],同時對培養工科學生用科學的方法來研究處理實際問題的能力，培養學生的實踐能力和創新精神，提高學生的綜合素質也有著極其重要的作用[2]。

隨著網絡技術的發展，以及校園網建設的完善，為實驗室的網絡化平臺建設提供了條件。以校園網為依托，建設材料力學網絡化實驗教學平臺，通過該平臺有力地提高了材料力學實驗的教學組織能力，同時加強了實驗室的綜合服務能力。

1 建設思路

信息技術的發展為教學改革提供了有力保障，實驗教學的信息化建設能夠提高工作效率和管理水平，是目前教學改革的一個發展趨勢。針對南京工程學院實際情況，材料力學實驗教學的改革主要在增進教學管理水平、增強教學效果等方面下工夫。

材料力學作為學校的一門重要的專業基礎課，學生分布在各個院系，教師根據各個上課班級的課表情況組織實驗，同時實驗室的接待能力有限，時間安排上容易沖突。因此，要求網絡化實驗教學平臺能夠有效地進行實驗課表的安排，提高教學管理水平。

如果學生能夠在做實驗前對實驗內容和步驟進行深入了解，學生帶著問題和想法進行實驗，則能夠大幅增強實驗效果。這樣就要求教學平臺能夠提供詳盡的關于實驗的電子資料，并促進學生實驗前進行充分的預習，同時提高學生的學習興趣。

培養學生分析和解決實際問題的能力，只有按教材章節安排的單科目實驗是不夠的，必須有接近工程實驗的綜合性、設計型實驗[3]。針對一些對力學要求高的專業，以及對力學特別有興趣，想進一步深入學習的這部分學生，應建立開放式的實驗教學環境[4]，多組織綜合性、設計性實驗。網絡化實驗教學平臺應能夠提供學生自主選擇、申請實驗的機制，教師組織一些綜合性、設計型實驗，學生可以根據自身情況和興趣自由選擇，同時學生也可以申請開展某個實驗。通過這樣一種教與學的深度結合與互動，能夠有效提高學生的自主學習能力、工程實踐能力以及創新能力。

2 平臺建設

針對建設思路，結合學校實際網絡建設情況，基于校園網搭建B/S架構的材料力學實驗教學平臺，同時外網可以訪問，擴大平臺的使用范圍。教學平臺的功能設計在面向教師和學生充分調研的基礎上形成，主要的功能模塊如圖1所示。

2.1 學生子系統

學生子系統涉及的模塊提供學生使用，本文僅對主要模塊進行簡要說明。

1）資源庫瀏覽。將材料力學及其相關知識以資源庫的形式組織起來，通過對資源庫中各種資源的學習，學生可以強化課堂學習內容，拓展知識面。平臺還允許學生新增資源，或者對已有資源進行修改和補充，類似于維基百科，鼓勵學生參與到資源庫的維護中，提高學生的學習興趣，同時豐富了資源庫。

圖1 力學實驗教學平臺模塊圖

2）實驗預習。實驗前的預習是一個很重要的環節，為提高學生的積極性，預習資料按照實驗內容、實驗步驟、實驗動畫演示、實驗心得進行分類。已做過實驗的學生可以將實驗心得發表在平臺上，進行實驗預習的學生可以通過實驗心得獲取做此實驗的經驗或者教訓。為鼓勵已做實驗的學生發表實驗心得，可以在實驗成績上予以體現。

3）報告提交。以往的實驗報告都是紙質的，既浪費資源，又增加了實驗教師的工作量。現在學生的實驗報告可以通過平臺提交給實驗教師，教師可以在線批改報告，并提交成績，大大提高了工作效率。

4）實驗申請。對材料力學要求較高的專業以及學習興趣較濃的學生，做完課程規定內的實驗之外，還想進一步多做些綜合性、設計型的實驗。為此平臺開放了一批該類型的實驗，全校學生都可以申請，根據申請的人數以及申請的實驗時間，平臺進行統一安排，盡可能地滿足學生、教師、實驗室等各方面的要求，提高管理水平。

學生在深入學習的過程中，往往會產生各種想法，通過實驗進行嘗試或驗證，學校應該鼓勵這種自主學習，這樣才能鍛煉和提高學生的創新意識。通過實驗申請功能，學生可以申請平臺實驗庫中沒有的實驗，實驗教師對學生提出的實驗進行評估，對實驗申請進行反饋，并盡可能提供實驗環境。

2.2 教師子系統

教師子系統涉及的模塊提供教師使用，本文僅對主要模塊進行簡要說明。

1）課表生成。需要進行材料力學實驗的學生分布在各個院系，進行實驗安排時，需要充分考慮學生課表、實驗室的接待能力等各種因素，因此手動安排實驗課表比較繁瑣，通過課表生成功能可以輕松生成實驗課表，并可以進行微調。

2）報告批改。學生在平臺上提交實驗報告后，實驗指導教師可以在線批改，批改后的實驗報告反饋給學生，學生接收到批改后的報告可以向實驗教師提問。通過針對實驗報告的相互反饋，促進教學相長。

3）成績錄入。實驗教師可以針對學生的預習情況、實驗情況、實驗報告以及平臺互動情況進行成績評定，平臺會自動收集平臺中學生的相關信息，輔助實驗教師打分。教師錄入成績后，學生可以通過平臺查詢成績。

4）實驗管理。平臺維護一個實驗庫，包括單科目實驗、綜合性實驗、設計型實驗、學生自主設計實驗。通過實驗庫的建設和管理，能夠有效積累實驗資源。

5）資源庫管理。平臺中的資源庫是開放的，鼓勵學生參與，學生可以補充、新增資源，力爭將資源庫建設成本校的材料力學“維基百科”。

3 結束語

建設材料力學網絡化實驗教學平臺，是利用網絡信息技術進行材料力學實驗教學改革的一次有益的實踐。實踐證明，通過基于校園網的材料力學實驗教學平臺的使用，提高了學生的學習興趣，增強了學習中的參與和創新意識，從而改善了學生的學習效果。同時學校的材料力學實驗教學管理水平也得到大幅提高。

[1]宋克志,周慶坡,吳江龍.材料力學開放實驗教學平臺建設探討[J].高等建筑教育,2012(2):115-117.

[2]賈賢安,劉一華,詹春曉,等.力學實驗教學改革的探索與實踐[J].合肥工業大學學報:社會科學版,2003(5):88-90.

[3]官邑,劉偉綱,袁蘇潔.材料力學實驗教學改革與實踐[J].實驗技術與管理.2007,24(10).

[4]李順才,蔡瑜瑋.材料力學實驗教學若干思考[J].實驗技術與管理,2010,27(12):158-160.