[科技教育]工程力学实验教学改革与探索

毕晓茜

摘  要：工程力学实验是工程力学课程的重要部分，也是我国目前学习工科专业的学生必修的基础课程。工程力学实验是在学习工程力学理论的前提下进行的巩固操作，可以很好地培养学生的实验操作能力和工程协作意识，同时对学生创新能力的培养也有着非常重要的作用。该文主要从目前工程力学实验教学所存在的问题处罚，提出了促进工程力学教学改革的相关举措，希望能对工程力学实验教学的改革探索，提供一定的参考作用。

关键词：工程力学  实验教学  改革  探索

中图分类号：G64                              文献标识码：A文章编号：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

近年来，工科建设在我国教育建设中占了越来越重要的位置，从最开始的“复旦共识”，到后来的“北京指南”，都昭示着培养具有创新能力和实践能力的高素质人才是目前工科建设最主要的目标。《工程力学》与公开的联系非常密切，而且它具有概念抽象、公式繁多等一些不易理解的特点，这也使得工程力学实验在工科人才培养中，也占据了重要地位。但是目前的工程力学实验教学存在着较多问题，不能适应我国社会目前的发展进度，需要进一步改革与探索。

1  工程力学实验教学中存在的问题

1.1 对工程力学实验课程的重视程度不够

从目前我国工程力学的教学情况来看，很多学校都把理论知识放在了重要位置，而忽视了工程力学实验课程的学习。但是单纯的理论学习并不能完全提高学生的专业能力和工程力学专业知识，只有亲身操作过，才能明白自己有哪些地方不懂、有哪些地方需要提高。学校对工程力学实验课程的忽视主要体现在两个方面：首先是课程的设置。大部分学校的工程力学实验课程都是工程力学理论课程学习的辅助手段，不仅内容过于单一简单，而且课时很少，这就使得学生的实验操作机会非常少，无法满足专业能力提高的需要。其次是有的学校工程力学实验课程的成绩是包含在工程力学理论课程里的。也就是说，实验课程并沒有自己专门的考核方式和考核成绩，这就从根本上限制了学生对实验课程的学习。缺乏正规系统考核规则的工程力学实验课程，自然无法得到学生的重视。但是不可否认的是，缺乏实验操作的工程力学的学习是无法满足学生全面发展需要的，这种方法培养出来的人才综合素质，自然也无法满足当前社会的需要。

1.2 实验内容与时代发展不匹配

仔细对照学校工程力学实验的内容，我们不难发现其内容很多年都没有发生明显的变化。比如，大部分实验都是和扭转弯曲、压缩与拉伸等内容有关的，这些实验的本质都是验证性实验，而且是对基本的理论进行重复性验证。这就会导致工程力学实验没有创新性，整体上无法和当代飞速发展的科技相适应。简单且陈旧的实验内容，无法满足目前共同力学试验的应用性和研究性的需要，基础理论实验的操作，与我们目前提倡的交叉学科不匹配。而且学校工程力学实验的相关内容不涉及其他的相关学科，也不能满足当今时代“新工科”的人才培养要求。

1.3 工程力学实验教学方式单一

目前的大多数工程力学实验都是教师先制定实验课题和实验内容，然后对学生进行实验操作知识的讲授，有些教师可能会进行操作演示，学生会观摩实验操作，然后按照操作步骤完成试验。这种教学手段单一且枯燥，将学生放在了被动地位，进行实验操作丰富，就是完成特定任务。尤其是对于验证性实验来说，单一的教学方式会使实验的必要性，在学生的心中更是大打折扣，学生很多会认为最终的实验结果只是为了证明工程力学的理论知识是正确的就可以了，实验的中间操作步骤和正确操作方法并不是至关重要的。单一的讲授式实验教学方法，会让学生失去对工程力学实验的兴趣，不重视实验过程、不分析实验结果、不总结实验失误，从而丧失了进行实验操作的初衷。

1.4 工程力学实验教学没有目的性

工科人才必须具有的综合能力，是专业知识与技能操作的综合能力，是可以适应当今社会发展的综合性高素质人才。但是目前学校关于工程力学人才的培养，还停留在传统的培养思想中。尤其是在实验教学中，很多学校不能把握工程力学实验教学的根本目的，这就使得学生的知识结构是单一的，知识构架是不完整的，这种方法培养出来的学生自然不能将学会的理论知识转化为实际操作能力，自然也不能满足社会和企业的人才需求。

1.5 工程力学实验教师综合素质有待提高

目前很多学校教授工程力学实验课程的教师是没有丰富的实践经验的，再加上学校的教师能力有限、数量有限，就很容易出现师资力量不足的状况。没有相关实验能力和实验经验的教师是无法承担培养工程力学高素质人才的责任的，这俨然已经成为了制约当今工程力学人才培养的关键因素。所以提高工程力学实验教师的综合素质至关重要。

2  工程力学实验教学的改革手段

2.1 提高工程力学实验课程的重要程度

实验教学在工程力学的人才培养中占据着越来越重要的地位，在实验操作中培养学生的动手能力和创新能力，引导学生将理论知识转化为实际操作能力，从而加深对复杂的工程力学概念的理解，全面提高学生的综合能力是目前学校在工程力学实验教学改革中需要着重注意的方面。学校一定要认识到工程力学实验课程的重要性，要转变传统的“理论至上”的教学观念，建立一套完备合理的工程力学教学体系。比如，增加实验的课时，给学生提供更多的实验操作机会和实验操作想法，让学生在进行理论学习的同时加强自己的动手能力和实践能力，从而更好地体现工程力学实验的教学效果。另外，学校也需要给工程力学实验课程设置专门的考核方式和学分绩点，让学生从专业计划的培养方面也重视对实验的学习。从物质的需求出发，渐渐开发自己的专业兴趣，把工程力学实验从理论学习中提取出来，不再是理论的附属品，也不再是理论教学的辅助工具，而是一门与工程力学;理论学习并驾齐驱的实验课程，从而更好地提高学生对实验能力的重视程度，培养出与社会需求相匹配的专业人才。

2.2 更新实验内容，拓展教学手段

由于传统的工程力学实验内容都是对相关理论的验证，缺乏了实验该有的创造性和设计性，也无法培养学生的综合能力。所以，将工程力学实验与其他学科进行交叉学习，准确把握课程改革的发展趋势，制定与行业与企业需求相匹配的多层次实验教学系统，对提高工程力学实验的教学质量以及高素质专业人才的培养都具有重要意义。学校可以用原有的工程力学实验课程作为基础，将其设为专业必修课，然后再根据学校的教学特色，增加工程力学实验的相关选修课程。学校可以将不同学科以不同专业的实验课程区分开来，按照学科重点和专业方向制定不同的专业性实验、设计性实验、创新性实验和综合性实验，打造独一无二的实验教学内容和教学模式。但是学校在进行实验课程体系的设置与内容优化时，要注意突出专业重点，将工程力学实验的核心进行强调，建立具有系统性，拓展性而且有层次的学科知识体系。

专业性实验应结合具体的专业特色进行设计，在基础的工程实验内容基础上，参考理论学习的相关内容，增加具有特色的专业实验内容。比如，在土木工程的专业性实验中，就可以结合该专业特有的《土木工程材料》理论知识，将该行业中常用到的弯曲实验、混凝土的抗压试验和钢筋的拉伸试验加入到实验教学中。全面的实验教学内容，不仅能使学生掌握扎实的专业理论知识，还可以让学生在实际的建筑选材和设计构建形状等方面提供专业的实验数据，从而支撑其建筑工程中所需要考虑的的强度、稳定性、刚度等性能。将多门学科应用到同一实验过程中，提高学生的综合专业能力，也体现了学科交叉的教学特点。设计性实验这是让学生根据所学的理论知识和所做的基础实验进行实验设计，自主探究出一套合理有可行性的实验方案，从而提高自己的科研能力。创新性实验则是和多种科学研究竞赛联系在一起的，是在竞赛的大背景下进行实验方案的设计和实验操作的进行，这种实验能大幅度提高学生的创新意识和创造能力，比如，我们常见到的大学生“互联网+”创新比赛。而综合性实验的重点则是培养学生对知识的综合把握和运用能力，引导学生将所了解的多种专业知识融会贯通，进行实验内容的进一步探究。多种实验内容与多种教学手段结合，使得多种实验在有区别的同时又紧密联系在一起，从而打造出系统、全面、创新的工程力学实验教学体制。

2.3 进行校企合作

工程力学实验教学的改革重点是培养学生的创新意识和创造能力，培养学生的动手能力和实践能力，让学生在掌握基础工学理论知识的同时，通过团队协作和友谊竞争培养自己的专业综合能力，从而适应社会和企业的人才需求。为了保证学校的人才培养与社会的发展是同步的，也为了使学校的教学效果更加显著，学校可以和相关企业进行资源共享，将学校的优势与企业的优势互相融合在一起，打造“1+1>2”的教学效果。学校比较重视的是学生专业能力的培养和科研成果，而企业则将重心放在了工程的科研合作和技术提升方面，两者的目的并不冲突。学校和企业可以组建一支共同的教学团队，来打造高质量的教学效果。具有相关工程力学知识的企业一线人员可以参与到工程力学实验教学中来，这不仅能帮助学校和学生准确把握最新的人才需求和市场需求，也能改善工程力学实验时的严肃氛围，提高学生对实际行业操作的了解程度，也增加自己对该专业的学习兴趣。另外，工程力学实验的教学内容和教学方式也可以由学校和企业共同制定，这样能更好地落实以行业需求为导向，以培养人才为目标的教学模式，向学生传播新思想、介绍新技术、提供新方法。让学生对前沿的工程力学技术进行一定的了解，借助企业的平台，组织丰富多样的实验项目，通过实地参观考察、实际动作操作、社会实践等一些形式激发学生对工程力学的学习兴趣。

3  结语

培养高素质的工程力学人才需要良好的实验教学条件，而我国目前的工程力学实验教学还存在一些问题，所以学校要重视实验教学，改进实验内容，进行校企合作，努力打造一支高素质的教学团队，这对工程力学实验教学的改革具有很大的积极意义。

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现代物业杂志社

2021/06/28