对我校力学实验室开放模式的探讨

对我校力学实验室开放模式的探讨

孟巧玲　叶　永

（三峡大学水利与环境学院力学实验室，湖北宜昌443002）

摘　要：通过对我校力学实验室的开放模式进行分析及综合研究，表明：实验室不仅仅是时间和空间的开放，更重要的是教学内容、教学方法和教学手段上的开放，是观念意识上的开放。要提高实验室开放的效果，还必须重视实验室开放的基本条件建设。此研究将为我校院系实验室开放的科学决策和管理提供参考依据。

关键词：实验室开放　模式　高等教育

实验教学是高校实践教学的重要环节之一，在巩固学生理论知识、培养综合能力和创新意识方面发挥着重要的作用。实验教学不同于理论教学，它在素质教育、创新教育中具有其他教学环境和形式不可替代的重要作用。我校开放力学实验室的总体建设内容包含了以下几个方面。

1　力学实验室开放模式的目标和内容

1.1　建设的目标

面向21世纪国家提出了“关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定”，在教学中对学生进行创新精神和实践能力的培养是素质教育的重点。在高等教育中，学生的“创新”和“实践能力的培养”主要是通过实践性教学环节实现的。实验教学是实践性教学的主要形式，是学生获得知识和能力训练的重要途径。学生通过实验这一环节，能更有效地理解、贯通课本知识，因此，实验教学是学好力学知识的重要环节。它与工程实践密切相关，对培养学生的实践能力、创新意识有着极其重要的作用。开放实验室是实验教学改革的有效方式，通过开放型实验，可以摸索出培养学生创新能力的途径，更好地推进素质教育。

1.2　主要内容

目前，我校在力学实验教学上主要存在以下几个方面的问题。

（1）力学实验教学仍然采用传统的教学摸式，把实验教学当成是理论教学的补充和延伸，要求实验课进度紧跟理论课进度，在某种程度上助长了学生重理论轻实验的观点。

（2）实验课一般按整个班学生同时进入实验室组织教学，每次实验即使实验室投入全部的仪器设备，每组人数依然很多，其结果往往是每个小组少数人在动手操作。

（3）实验教学内容平平，实验报告单一，极大地限制了学生对总结和分析问题能力的培养。

（4）理论教师与学生做实验时没有互动联系，这样造成了学生对实验的认识程度不足。

因此，我们打算主要从以下几个方面开展研究。

（1）对《理论力学》、《材料力学》和《结构力学》在实验的内容上进行更新和扩展。例如：《理论力学》目前只能做一个机械振动的实验，我们准备再设计和研究2～3个实验，使实验内容更加丰富。

（2）在实验课的教学方式上进行改革，提出开放实验室，建立开放型实验。原来的实验课主要是以教为主，教学生预习、做实验、写实验报告，现在把它变成以指导为主，指导学生自己来做。以前的实验课是以教师为主，现在是以学生为主。

（3）完善相关的实验报告编制工作，写出符合自己学生的规范实验指导书、实验报告书和学生开放型实验卡，并汇集成册。

2　探讨的意义与现有基础

2.1　探讨的意义

高等学校教学承担着为现代化建设培养高素质创新人才和推动科技进步的重要责任，开放型实验对培养学生的实践能力、创新意识有着极为重要的意义。在高等教育中，学生的“创新”和“实践能力的培养”主要是通过实践教育环节来实现。而实验教学则是实践教学的一种主要形式。所以，本次探讨在某种意义上能够满足人才培养要求，提高人才培养素质，从而更好地推动高校人才素质。其创新的地方就在于怎样完成实验教学走向开放型，并让学生在实验中得到收获、得到锻炼、得到提高。

2.2　现有基础

目前，我校力学实验室规模以承担《理论力学》、《材料力学》和《结构力学》实验教学为主，其中《材料力学》实验相对稳定。由于传统的实验模式，学生实验人数较多，一般每组超过5人，如果进行开放型实验室，有规划地安排实验时间，这个问题就可以得到解决。《理论力学》和《结构力学》按照教学大纲的要求仅开设有关振动方面动力响应方面的实验，我们认为这是不能满足教学要求的。因此在有限的条件下，我们可以研究和设计部分实验内容，或者由教师写出实验指导书，让学生来设计实验操作过程。当然，很多实验研究需要一个周期，在实验中得到体验后方能成熟。

力学实验课面向的学生较多，开放型实验将要求实验教师投入更多的时间和精力，但是，目前实验教师太少，因此，建立一支稳定的、高素质的实验队伍是非常有必要的，只有这样才能保障实验教学的正常进行，从而满足不同层次人才的培育要求。

为了解决以上问题，我们计划做到：①让理论教师扩充到实验室来，这样不仅解决了实验教师的紧缺问题，还充分体现了理论与实践的完整结合；②更新和添置实验设备，在现有的条件下，解决以上设备的不足，以实现每一位学生都有动手参与的机会。

3　阶段性的实施方案

从2005年开始，我们就开始准备对力学实验室进行开放，并对力学实验课程进行改革：首先，调整力学课程实验教学体系；其次，改革力学摸式，将传统的实验方式向开放型转变，注重培养学生的创新能力；再次，完善力学课程实验报告的编制工作，通过教师和学生的共同研究，设计出规范化的实验，再经过实践中的检验以达到完善，制定出相应的实验指导书和报告。整个探讨规划时间为5个学期，具体实施步骤如下。

第一个阶段为准备阶段（第一、二学期）：主要指熟悉《理论力学》、《材料力学》和《结构力学》目前的实验情况，寻找存在的问题，如哪些需要调整、哪些需要更新、哪些需要扩充，以至拿出实施方案。

第二个阶段为准备阶段（第三、四学期）：主要指将设计好的方案应用于实践中，并与开放型实验结合起来，在实验中突出学生的主要地位，充分发挥学生的想象力和创新能力，在实验中不断探索，完成开放型实验的各项管理制度和各项指导书。

第三个阶段为准备阶段（第五学期）：这一阶段也可以称为规范阶段，主要指完善三大力学课程的实验内容，规范各项实验指导书、验报告、学生开放型实验卡及各项规章制度。这项工作需要理论教师和实验教师投入大量的精力，做好这项工作将会使学生受益匪浅。

4　开放型力学实验室建设的初步成效

4.1　预期效果

我校的力学课程面向土木与建筑学院、水利与环境学院、机械与材料学院、科技学院、成人教育学院等。目前实验课开设人数较多，本项目的研究主要实施范围仍然是面向土木与建筑学院、水利与环境学院、机械与材料学院，若真正建立起开放型实验室，必将使参加实验的学生对力学概念、力学原理有更深刻的了解，既可以有力地促进其对专业课程的学习，又可以利用有限的资源最大程度地满足学生对实验的需求。因此在有限的条件下，研究和设计出合理而又可操作性强的实验，将增强学生的好奇心和实验热情，学生的实验主动性也会提高。这样，学生学习理论知识的劲头也会加大，学习的习惯自然也会进入从理论到实践再理论的良性循环。

4.2　成效

（1）该项目经过了5个学期的研究和实践充分证实了此项目研究的必要性，并已经形成了一套完整的《理论力学》、《材料力学》和《结构力学》的实验内容和实验方法，包括实验指导书和实验报告；建立了开放型实验的管理制度和规章制度；充分利用了实验室各方面的功能，提高了实验室的利用率；把在探索中获得的体会形成文字，发表了相关论文4篇。

（2）购置了新的仪器设备，软件升级，扩大了实验室场地。

（3）利用淘汰的设备开发出《材料力学》综合实验项目，如“弯扭变形综合性实验”。此实验是在对圆筒弯扭组合实验装置的实验过程中，根据已学习的理论知识确定被测点位置，对其进行打毛、酒精清洗、画线、涂胶水、再粘贴电阻应变花，并对应变花布置方式进行了调整，从过去的已知点变化到未知点，由学生自己找点并且粘贴电阻应变花，重新设计了弯曲切应力和扭转切应力的实验方案，同时增加了测量附加弯曲正应力的实验内容，从而增加了实验的思考性和难度，加深了学生对应力状态分析和电测桥路原理及方法的理解与掌握，达到了实验教学开拓学生思维和动手能力的良好效果。

5　小　结

从高校实验室的发展历史来看，教学实验室的开放已成为历史的必然。但是，不同类型的高校实验室开放模式各具特色，尽管如此，其共同趋势为：实验室开放不仅仅是时间和空间的开放，更重要的是教学内容、教学方法和教学手段上的开放，是观念意识上的开放。要提高实验室开放的效果，还必须重视实验室开放的基本条件建设。

我院在实验室开放方面的起点低、进程慢，即使在实验室开放的时间层面上也不尽人意。因此，希望本研究能为我院实验室开放的科学决策和管理提供参考依据。