應用型本科院校工程力學實驗教學改革探索

王麗霞 張榮

摘 ?要：工程力學實驗課程是機械工程專業的一門重要專業基礎課程，也是培養學生創新性思維和動手能力的一個重要實踐環節。該文以筆者所在的應用型高校為例，以培養應用型人才為目的，從工程力學實驗教學出發，探尋有效的教學方式、合理的實驗教學內容以及考核方式，從而提高學生的創新思維能力和動手能力，為學生走向社會參加社會實踐打下良好基礎。

關鍵詞：應用型人才 ?工程力學實驗 ?教學改革 ?創新思維

中圖分類號：G642 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）06（b）-0151-02

為了主動應對國家的一系列政策，如：新一輪科技革命與產業變革、中國制造2025等，國家教育部提出了“新工科”概念，換言之，新工科是適應新經濟、新產業發展的時代需要，因此，新工科行動迫在眉睫。在新工科建設大背景下， 應用型本科院校結合地方經濟的發展特色，開始積極探索工科發展的新范式，實現從學科導向，轉向以經濟產業需求為導向，同時考慮學生發展志趣，建立滿足行業發展需要的實踐課程資源，強化進行工程實踐的訓練，只有這樣才能為社會培養創新、實用、全方位的綜合應用型人才，即應用型新工科人才。在新工科背景下，應用型本科院校如何構建合理的人才培養模式和體系，需要不斷嘗試、實踐和探索，任重而道遠。作為高校的一名教師，應結合新時代下的培養方針，不斷地在教學中改革與探索，為培養應用型新工科人才添磚加瓦。

工程力學課程是所有應用型高校工科專業普遍開設的一門具有較強工程應用性的學科基礎課，其中包含了一個重要的實踐環節就是工程力學實驗。實驗教學是高校本科教學工作中的一個重要環節，通過實驗教學不僅讓學生進一步加深理解和掌握課本所學理論知識，還有利于培養學生的創新性思維，增強動手能力，提高發現問題、分析問題以及應用所學知識解決實際問題的能力。因此，我們需要與時俱進地對工程力學實驗教學進行探索，改革現有的教學方式、教學內容、考核評價機制，培養具有扎實理論基礎和較強動手能力的學生，從而滿足社會對應用型人才的需求[1]。

1 ?工程力學實驗教學改革

1.1 工程力學實驗教學內容的改進

以筆者所在院校為例，目前工程力學實驗內容包含必開實驗課和選開實驗課，必開實驗課包含低碳鋼和鑄鐵的拉伸與壓縮、梁的有限元仿真;選開實驗課包括梁的正應力測定實驗和材料扭曲性能實驗。這些實驗主要是力學性能測試和驗證性實驗，缺乏具有工程實用背景的實驗內容，不利于學生創新思維和和動手能力的培養，同時，這些實驗內容與應用型人才培養方針也是相悖的，因此，必須改善現有的工程力學實驗教學內容，增設具有工程應用背景和實用性強的實驗內容，不斷激發學生的探索興趣，從而加深掌握工程力學理論內容，同時夯實工程基礎。

為此，根據工程力學實驗教學內容的特點，嘗試將實驗內容進行改革，將實驗內容主要設置為兩類。第一類是基本力學性能測試和驗證性必開實驗，其主要包括了常用工程材料（低碳鋼Q235）拉伸實驗、（HT150）壓縮實驗以及矩形梁純彎曲正應力分布規律實驗，通過這些實驗，使學生加深理解塑性材料在拉伸過程中經歷的4個階段，掌握脆性材料的壓縮曲線，掌握矩形梁橫截面正應力的分布規律;第二類是設計性必開實驗，主要包括金屬材料的楊性模量測定、細長軸旋轉時的剛度測定，這類設計性實驗只給學生設定實驗目的和實驗要求，讓學生自由組隊，自行設計實驗方案完成。在實驗過程中，學生需要利用所學知識開動腦筋，大膽探索，彼此啟發，互相協作。設計性實驗的開設強化了學生在實驗教學中的主體地位，同時加強了學生對理論知識的理解，提高了學生的創新能力和動手能力[2]。綜上，通過將驗證性和設計性兩類實驗相結合，使學生在學習的過程中可以更有效地將理論知識進行消化吸收，提高創新思維能力和動手能力，也更符合社會對應用型人才的需求。

1.2 工程力學實驗教學方法的優化

教學方法是教師為了實現教學目的和完成教學任務而采取的一種手段，因此一套行之有效的教學方法對于調動學生學習積極性、引導學生進行創新型思維發揮重要作用[3]。特別是對于實踐性較強的實驗教學而言，應堅持“學生為主體，教師為主導”，增強學生的動手實踐。以筆者所在高校為例，目前在工程力學實驗教學中，通常是教師先講授實驗目的、實驗原理并進行實驗操作演示，而后學生依照教師演示的實驗步驟完成操作。在此過程中，大部門同學按部就班完成實驗操作，完成的實驗報告千篇一律，同時在實驗過程中沒有思考空間。綜上，目前的這種教學方法中教師處于主動地位，學生通常是被動接受，這種灌輸式教學方式不利于學生學習主動性的充分發揮，沒有體現出學生的主體地位。因此，作為教師，在實驗課教學中應用較短時間給學生講清楚實驗原理和要領，而后對學生進行有效引導與啟發學生進行實驗設計與操作。例如，在測定“歐拉臨界力”的實驗中，教師可以積極引導學生自主設計實驗測定歐拉臨界力，同時引導學生觀察實驗過程中壓桿穩定現象。在實驗過程中，學生通過討論引起壓桿失穩的原因，加強了對理論知識的理解。可見，設計性實驗既讓學生初步體驗到了科學實驗研究和探索的樂趣，又增強了學生對實驗課的興趣。因此，通過教學方法的優化，建立以學生為中心的實驗教學方法，改變學生被動完成實驗的現狀，從而激發學生的創造性思維。

1.3 工程力學實驗考試方式的改革

目前，工程力學實驗考核方式以學生提交的實驗報告作為實驗課成績，這種一次性終結考試決定成績的考核方式不利于對學生能力的考查與評判。基于高素質應用型人才培養的要求，我們不僅需要關注學生對于理論知識的掌握程度，更需要考核學生動手能力及創新能力的培養情況。因此，對于工程力學實驗課程的考核應更加注重過程考核，不能單純地以實驗報告作為判定成績的依據，需要綜合考慮學生在實驗過程中的思維能力、動手能力、分析與解決問題的能力而進行成績評定。另外，合理設置實驗難度加權系數，適當降低驗證性實驗的難度系數，提高設計性實驗的難度系數，鼓勵學生積極參與設計性實驗，提高分析問題和解決問題的能力。綜合上述，我們對工程力學實驗的考試方式進行了改革：首先，將實驗成績在工程力學期末成績中的占比提高至40%;其次，將工程力學實驗的考核成績將根據學生出勤、實驗預習報告情況、實驗設計能力、動手操作能力、實驗報告完成度、等進行加權求和[4]，改變了以往只注重最終實驗報告、不重視實驗過程的考核評價方式，鞭策學生不僅要掌握基本力學知識，更要學會積極思考、努力解決問題，為今后的社會實踐打下良好基礎。

2 ?結語

學生的創新思維和工程意識是需要開發和積極培育才能逐步形成的，一直以來都是應用型本科院校人才培養的側重點。為了培養出具有創新思維和應用實踐能力的高素質應用型人才，同時緊密結合當地經濟的發展特色，我們針對工程力學實驗教學課程中存在的問題和不足，圍繞教學方法、教學內容和考核方式3個方面進行了探索與改革。在國家倡導培養應用型人才的大環境下，工程力學實驗教學的改革還需要教師們進行不斷的摸索與改進，這也是培養應用型人才的重要保障。

參考文獻

[1] 楊春生，孫琴，吳偉.創新型工程應用本科人培養新模式探索[J].江蘇高教，2010（1）：82-84.

[2] 顧國慶，佘斌.地方應用型高校工程力學實驗教學改革探索[J].教育教學論壇，2016（5）：217-218.

[3] 王慶，王艷云.在《工程力學》實驗教學中加強能力培養的研究與實踐[J].石河子大學學報：哲學社會科學版，2009（6）：16-17.

[4] 彭雅軒，王建國.以工程力學課程為平臺培養應用型人才的科學思維能力[J].教育教學論壇，2015（3）：133-134.