国家级力学实验教学示范中心建设研究与实践

摘 要 以创建国家级实验教学示范中心为契机，结合大连理工大学力学实验中心建设和改革的具体案例，重点阐述力学实验教学示范中心建设的指导思想、实验教学内容与方法改革、实验教学体系建设、实验教学队伍建设、实验教学效果。

关键词 教学示范中心 实验教学 基础力学

中图分类号：G644.6 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.10.005

Research and Practice on the Construction of

National-level Mechanics Experimental Teaching Demonstration Center

JIN Liqiang， XING Huainian， LIU Zengli， LI Da， SUN Kai， LI Shuhui， ZHANG Xiaopeng

（Department of Engineering Mechanics， Dalian University of Technology， Dalian， Liaoning 116024）

Abstract To construct the national-level experimental teaching demonstration center is regarded as the opportunity， combining with the specific cases of the construction and reform of the laboratory of the mechanics experimental center in Dalian University of Technology， the guidelines， the reform of experimental teaching contents and methods， the construction of experimental teaching system， the construction of experimental teaching team， the effect of experiment teaching.

Keywords teaching demonstration center ；experimental teaching； elementary mechanics

0 引言

国家级实验教学示范中心建设是教育部、财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程建设的内容之一，代表了高校实验教学的先进水平，起到引领实验教学改革方向的作用。大连理工大学力学实验教学中心以我校力学重点学科为依托，充分发挥自己的长处，形成了与工程实际、科学研究紧密结合的教学特色，为培养工程型、创新型、复合型人才发挥了非常积极的作用。①②

1 实验教学理念与改革思路

大连理工大学高度重视实验教学，在课程管理、实验教学内容与方法改革、实验教学体系的建设、师资队伍建设以及实验室基础设施、教学条件的建设等方面制定了一系列相应的政策措施，有关政策已经得到配套落实，真正将实验教学作为促进学生个人素质、能力、知识协调健康发展的重要手段。

本中心教学改革立足于面向21世纪培养创新型高层次人才的需要，加强基础实验教学基地建设，提高本科生一、二年级学生的基础力学实验教学水平和质量，培养学生的创新精神和实践能力。同时注意教学与科研相结合，把国内外有关科研和教学的先进方法和实验手段融入到实验教学中，使学生了解到国内外相关领域的最新前沿。努力把实验中心建设成在实验内容、实验方法、实验设备和实验技术等方面都处于国内先进水平的开放型实验教学中心。

2 实验教学内容与方法改革

2.1 改变教学观念

在新的实验教学中，坚持以学生为主体，以教师为指导，改变过去以教师为中心的传统做法，而是要将学生的积极性、主动性和创造性激发出来，让学生自己来动手操作，增强学生的实验技能和动手能力。

2.2 基础力学实验教学内容的改革

（1）长期以来，理论力学和材料力学实验内容简单、缺乏思考性和创新性，学生的学习积极性不高。因此在新体系中对一些纯验证性和缺乏思考性的实验，进行了内容上的更新和改造。

（2）增加了从工程实际中转化而来的工程模拟实验。一直以来，实验课都被认为只是理论课的“附属”，为了改变这一看法，同时也是为了让学生树立起可以通过用实验课上所学到的知识和方法来解决工程实际问题的能力和信心，让同学学好力学实验的积极性得到激发，在实验教材中增加了全新的工程模拟实验。因为这些实验内容贴近工程实际，可以让学生体验一次准真刀真枪的实验，在实验中了解和感受解决实际工程问题的全过程，让学生感受工程、认识工程，从而达到培养学生的工程意识和工程概念。将来自工程实际的模拟实验简化与提炼，使之能够适合在实验室内完成。③

（3）为了培养学生的综合素质，指导学生写研究性论文，直接参与科研课题。经过改革后的实验教学在内容上丰富了，形式上也多样了，这就给学生写研究论文提供了大量的素材。同学们在实验教学中写研究论文的同时，还能感受到理论知识产生和发展的过程，养成求知精神和创新意识，同时还会影响学生的人生观、价值观、思维方式及解决问题的方法和能力，对学生综合素质的培养起到很大的帮助。通过让学生参加课题研究，可以将其所学的理论知识与实验技能相融合，既增强了实验与研究能力，又培养了科学精神，真正实现了多种能力培养和提高。

2.3 教学方法的改革

（1）采用多媒体、电视片、幻灯片及网络等多种形式教学。丰富了实验教学内容，扩大信息量，增强学生的学习兴趣，提高教学效果。开通网上选课系统平台，让学生可以根据自己的时间，灵活选择自己的上课时间，大大方便了学生的学习，提高了教学效率。

（2）在实验教学中，充分发挥实验课的特点，采用“四多”的教学方法，即引导学生“多看、多想、多动、多用”。多看，就是观察实验现象。多想，就是动脑思考，培养思考能力。对观察的现象多问几个为什么，引导学生去联想，启发他们灵感、挖掘创造力。多动，就是培养动手能力。动手操作是实验课的特点之一，让学生操作，自己进行实验。多用，就是练习用学过的原理、技术、和方法解决工程问题。多用的另一含义是通过知识融合、贯通，达到知识创新。采用“四多”的教学方法追求的是对学生多种能力的培养，即观察能力、思考能力、解决实验问题能力和创新能力。

（3）采用组合式教学方法，追求科学性、系统性和融合性。科学性——知识学习由低到高螺旋式上升，学用结合，学以致用；系统性——把实验原理操作、应用和总结提高串起来，形成一个系统性的学习过程；融合性——把知识学习、技能训练、能力培养等融合在一起。

（4）采取开放式的实验教学。实验室采用开放式教学，不仅在时间上开放，而且通过网络信息平台实施教学内容上开放，同时还对大连市兄弟院校开放实验教学。④

3 实验教学体系建设

经过几年的不断改革与探索，通过对实验课程的整体框架的调整，对实验项目和内容的重新设计和改革，我中心已经基本建立起了多层次实验教学体系框架下的基础力学实验新体系，并编写出版了相应的基础力学实验新教材。新体系由四个层次构成：基础实验、综合实验、设计实验和研究型创新实验。⑤

（1）基础实验。根据课程的要求，精选几个基本的实验，对学生进行基本知识、基本概念、基本方法和基本技能的系统训练，包括改进后的拉伸实验、电测法基本原理及技术、弯扭组合应力测试、振动实验等，该部分实验占总实验学时数的30%左右。

（2）综合实验。是基础实验的补充和延续，实验内容涉及面较广，具有一定综合性，学生可按自己的兴趣、特长和条件选做。可扩大学生的知识面，并培养学生综合运用基础知识的能力，该部分实验包括组合梁应力分析实验、综合振动实验等，占总实验学时数的20%左右。

（3）设计性实验。由学生完成整个实验过程，具有设计性和研究性。着重培养学生的想象力、创造力、动手能力和研究能力，有利于他们潜力的开发，该部分实验包括传感器制作、船用脚手架应力测试分析、高强螺栓连接板抗滑移系数测定、设计振动实验等，占总实验学时数的40%左右。

（4）研究型创新实验。主要采用两种方法，其一是新材料，新的结构形式和新实验技术的力学实验，让少数优秀学生完成，具有探索性和研究性。其二是由学生自拟题目和内容，在老师的指导下完成，仍然具有探索性和前沿性。对这两种学生实行导师制，有利于拔尖人才培养。该部分实验占总实验学时数的10%。

新体系包含的四个层次不是孤立的，而是一个有机的整体。在内容上不仅前后融合贯通、互相连接，而且逐步向更高层次上引导学生。例如从基础到综合，是补充和延续，从基础到工程模拟，是应用前面知识来解决工程实际问题。从工程模拟到设计实验则是从“用”又回到更高层次的“学”，包含自主性、研究性和创新性。

有机整体还体现在把素质教育作为一条红线贯彻始终，不仅要具有科学的知识结构，而且还要把塑造学生素质的思想寓于教学之中。例如在每一个实验的前面有一“引子”，或说明问题的提出，或说明实验的工程背景，用以指出每个实验不是凭空想象出来的，使学生了解任何科学知识都源于生产实践并且有其历史发展形成过程，这是一种集成的过程，有益于激发学生对实验的学习兴趣与热情。

4 实验队伍建设

力学实验教学中心教学队伍的建设首先得益于学校对实验师资队伍建设的高度重视。为此，学校根据实验中心教学工作量明确实验教师的编制，有计划地为中心引进高水平人才，提高实验师资队伍的整体水平。在工作量考核、教学酬金的发放、职称评定等政策方面，实验教师都与理论课教师享受同等待遇。政策措施的得力，激励了一大批高水平的教师积极投入到实验教学中来。

本中心的建设在很大程度上得益于我校力学重点学科建设的有力依托与支持。力学实验教学中心承担了世界银行高等教育发展与改革项目，工程力学系有一大批高水平教师积极参与该项目，并得到了学校、系、兄弟院系及大连市部分兄弟高校的大力支持。材料力学、理论力学、工程力学、光弹性力学、流体力学等教研室的授课老师多次与实验室教师一起探讨实验教学的改革及其与理论课程的贯穿与协调问题，使实验课真正成为与理论课相互支持相互印证的重要课程。

为了保障实验教学队伍的建设本中心制定了完善的措施与制度，其中包括专职教师必须参加相关理论课程的听课、考试制度，组织全体教师定期的教学研讨制度，新参加工作人员的培训考核制度及与外校老师定期进行学习交流制度等。实验中心还积极为教师科研创造条件，制定相应奖励政策，并且鼓励中心专职人员参加理论课教学工作，鼓励参与教材、教学参考书的编写以及教学软件的研发等工作，使他们自身的科研能力和教学水平得到不断提高。同时还鼓励新留校工作的年轻教师继续深造，攻读更高的学位，至今已有6人攻读博士、硕士学位。

5 实验教学效果

力学实验教学中心从优化学生的知识，培养学生能力和素质的角度，从加强创新精神，提高实践能力和综合素质的高度，建立了基础力学实验课的新体系，对原有实验项目和内容进行了更新和改造，增加了设计性和研究型的实验，增加了工程模拟实验和工程课题转化实验。实验内容和方法改革的实验项目占总项目的20%以上，新增设的工程模拟实验有4项，转化工程课题实验5项，设计性或综合性的实验达到30%以上，极大地丰富了实验教学内容。

多层次实验教学体系和开放式实验教学模式的实施有效地提高了实验教学质量。学生对实验内容的理解更加深刻了，对实验学习的兴趣提高了，课上所提的问题增多（下转第67页）（上接第11页）了而且思维更加开阔了，学生开始主动学习，学习质量明显提高，对实验中深层次的问题进行探究。从学生的评价和体会中看出教学效果。“以前看老师做实验，现在自己动手做实验，参与设计和操作，体会很深。做完实验似乎有种成就感，使自己更有激情投入到学习当中。”

从学生的实验报告中看到教学效果。通过对动力系三个班级的统计，改革前学生在实验报告中提出自己的想法和观点的占10%左右，而改革后在报告中提出创新见解的占70%；改革以前只有个别同学写小论文，现在写小论文的达30%。

6 结语

根据大连理工大学建设研究型大学的总体目标，结合国家级实验教学示范中心建设标准，配合并依托我校力学重点学科建设目标，以实验教学改革促进实验中心建设，在培养学生能力和提高学生素质等方面实验教学发挥了重要作用，使实验中心在实验教学质量、软硬件建设、管理模式和师资水平等各方面均达到国内同类实验中心一流水平。

在力学实验教学示范中心的建设中，将实验教学与科研课题、工程实际相结合，充分发挥现代教育技术在创新型人才培养中的重要作用，完善开放式实验教学的管理模式和各项规章制度，形成了一整套实验指导教师队伍建设的可供推广的经验。基本技能训练实验和综合性实验以现有的教学内容、师资队伍、管理模式为主体，确保大多数学生的实验教学质量。研究设计性实验和创新性实验以高水平教师为主要指导力量，发挥教研室、科研团体在实验教学中的作用，为优秀学生的成长创造条件。配合学校力学重点学科的建设，充分发挥我校力学学科雄厚的教学与科研师资力量，使我中心的教学与科研工作更上一层楼，为培养现代科研创新型人才提供深厚的土壤。

注释

① 杜明辉，叶朝良，刘鹏.国家级实验教学示范中心建设的研究与实践[J].实验技术与管理，2011（7）：130-133.

② 张亦良，张伟.突出地方大学特色，建立“开放创新试验室”[J].实验技术与管理，2008.25（2）：16-19.

③ 徐红玉，王彦生，刘宗发，梁斌.工程力学实验教学示范中心建设实践[J].实验科学与技术，2010（12）：133-135.

④ 邢怀念，张小鹏，刘增利，金立强.示范性实验教学体系建设的探索与尝试[J].科教导刊，2011（1）：16-17.

⑤ 闫小青，张纯，黄模佳，兰志文，熊拥军.建设国家级实验教学示范中心 培养学生创新能力[J].实验室研究与探索，2012（12）：101-103.

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