应用型人才培养模式下工程力学实验教学改革研究

董 羽 李立峰 史俊伟 刘 刚

山东工商学院管理科学与工程学院 山东烟台 264005

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确指出：“不断优化高等教育结构，优化学科专业、类型、层次结构，促进多学科交叉和融合。重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模。”山东工商学院作为一所应用型本科院校，意在培养高素质应用型人才。所谓的应用型人才，主要是在一定的理论规范指导下，从事非学术研究性工作的人，其任务是将抽象的理论符号转换成具体操作行为或产品构型，将知识应用于实践[1]。

工程力学作为山东工商学院及其他地方应用型高校工科专业普遍开设的一门学科基础课，具有较强的工程应用性，而工程力学的一个重要组成部分是工程力学实验。实验教学是高校本科教学工作中的一个重要环节，通过实验教学可以让学生更好地理解课堂讲授的理论知识，同时，有利于培养学生实验设计创新思维、提高动手能力，通过实验验证理论的正确性，在实验中发现问题、分析问题，更好地应用所学知识解决实际问题[2,3]。因此，对于工程力学实验教学进行探索与改革，更好地培养学生在扎实掌握理论知识的基础上将知识应用于实验及实践的能力，才符合国家及高校对于应用型人才的培养要求，从而培养出高素质的应用型人才。

1 以往工程力学实验教学中存在的问题

1.1 工程力学实验教学课时不足

山东工商学院新版人才培养方案规定，各专业总学分包括理论教学学分和实践(验)教学学分，其中理工类专业不超过170学分。每学分对应16学时(体育类、实验课每32学时1学分)。根据规定，工程力学课程针对不同专业调整至48～60理论学时和16～32实验学时。由于理论学时相对压缩，而课本讲授内容不变，为保证在理论学时内完成课本理论知识的学习，实验课程理论部分内容只能安排在实验学时中，这就造成了学生实践动手实验时间进一步被压缩，而实验室设备数量有限，学生分组实验时，分配到每个学生的实验时间又进一步减少。如何在有限的实验学时内充分培养学生动手及应用创新能力，给教师和学生提出了更高的要求。

1.2 对工程力学实验课程思想认识不足

在工程力学实验课程讲授和学习过程中，教师和学生都存在一定的思想认识不足。

对于教师而言，部分教师认为工程力学课程的主体内容是课程理论知识，学生对于知识掌握的重点主要有两部分：一是静力学篇受力平衡问题的分析与计算，二是材料力学篇杆件的4种基本变形(拉亚、剪切、扭转以及弯曲)及组合变形、应力状态与强度理论及压杆的稳定性问题的分析与计算。而工程力学实验属于力学理论教学的附属或拓展，因此对工程力学实验教学受重视程度不够，投入精力不足。

对学生而言，认为工程力学实验都是由教师事先准备好的验证性实验，实验目的无非是对课堂理论知识的相关验证，所以实验过程往往是应付了事。同时由于实验都是分组进行，分组的学生无明确分工，导致相互存在依赖性，实验课程的目的也只是完成提交实验报告，造成了工程力学实验课程效果较差，学生动手能力、创新能力以及应用理论知识解决实际问题的能力都得不到培养，这与培养应用型人才模式大相径庭。

1.3 工程力学实验教学内容有待改善

工程力学实验教学内容没有更新，还是按照传统的工程力学实验教学进行。实验也大多是验证性、演示性的实验，从而使学生丧失对工程力学实验课程探索的兴趣与热情，实验教学变得程序化、形式化。结合工程实际的设计性、综合性实验几乎没有，因此不能有效地引导学生将所学的理论知识应用于工程实践中，学生缺乏思考，创新动力不足，无法满足培养应用型人才的要求。

1.4 工程力学实验教学方法传统单一

目前，工程力学实验教学过分注重实验流程和实验步骤的讲解，教师在教学过程中起主导作用，在教学过程中基本采用灌输式教学方法，学生被动地接受知识，完全按照教师的讲授按部就班地进行实验操作，从而导致了学生只会动手模仿，不会动脑，对于如何进行实验设计、实验后有何结论、实验结果与理论产生的误差如何分析一概不知，学生参与实验的主动性和积极性差。

1.5 工程力学实验课程考核有待改革

以往的工程力学实验考核主要是以提交的实验报告为考核方式给予评定，这造成了学生当中普遍存在着“重报告，轻过程”的不良作风。学生在工程力学实验过程中，实验操作往往敷衍了事，实验数据跟实验报告严重不符，加之实验分组进行，学生之间产生相互依赖性，往往一个学生完成实验报告，其他学生进行“复制拷贝”，使得实验报告抄袭现象日益加重。对学生的实验考核，不仅需要关注实验成绩，更要重视发掘学生的潜能。

2 工程力学实验教学改革

基于学校对于应用型人才的培养要求，为培养出高素质的应用型人才，针对以往山东工商学院工程力学实验教学中存在的上述问题，对工程力学实验教学进行改革势在必行，教研室分别从教学优化设计、转变思想认识、更新实验课程内容、丰富教学方法和改革考核方式等方面入手，进行了一系列探索性改革。

2.1 对工程力学实验教学进行优化设计

鉴于工程力学实验教学课时不足，对工程力学实验教学进行优化设计。要在有限的课时内完成实验教学任务，推行电化教学就可以很好地解决这一问题。电化教学的手段包括多媒体课件、与实验有关的视频图片、模拟实验、现代化的实验设备等，通过图文、声音来学习，增强了学生的感性认识，扩大了知识面[4]。利用互联网可以获取与实验相关的知识，培养学生自主学习的能力；通过课后的网络互动平台，突破固定时空的限制，使学生与教师之间、学生与学生之间及时地交流，互相解答疑问。

2.2 提高工程力学实验课程思想认识 转变传统观念

转变教师在工程力学教学过程中“重理论、轻实验”的教学观念，投入更多精力在工程力学实验教学中，尽管工程力学理论课时远大于实验学时，教师在教学过程中应扭转理论教学高于实验教学的思想，紧密结合学校对于应用型人才的培养要求[5]。与此同时，教师在实验教学授课之初，就应给学生阐明工程力学实验在工程力学教学过程中的地位与作用，使学生在一开始学习工程力学的过程中就对工程力学实验引起重视，让学生懂得工程力学实验过程是检验培养学生应用理论知识解决实际问题的重要途径，通过工程力学实验，学生的应用动手能力与设计创新能力得以施展和提升。

2.3 更新工程力学实验课程教学内容

基于应用型人才培养模式的工程力学实验教学仍采用以往的经典实验内容显然已不能满足应用型综合素质人才的培养目标，只有通过课程改革，增设具有工程应用背景和实用性强的实验内容，才能使学生充分掌握主要的教学内容，激发学生的学习兴趣。因此，为了既能发挥学生的主观能动性，又能使学生将主要的实验教学内容掌握好，满足工程实践的要求，我们根据工程力学实验内容的特点，对实验内容作了适当的更新和分类。实验内容主要划分为两个层次，对于不同的实验内容采用不同的实验方式进行教学。第一层次为验证性实验，第二层次为设计性实验。验证性实验主要包括钢筋拉伸实验及矩形梁纯弯曲正应力分布规律实验等；设计性实验主要包括材料弹性模量及波松比测定、压杆稳定实验欧拉临界里测定等。例如在钢筋拉伸验证性实验过程中，学生通过观察钢筋在拉伸过程中的应力应变曲线，掌握钢筋“弹性阶段→屈服阶段→强化阶段→径缩破坏阶段”过程中各阶段变化特征，结合实验具体过程，从而进一步掌握实验。在材料弹性模量及波松比测定设计性实验过程中，要求学生根据实验目的独立设计实验方案，自选装置，自选测点，自选应变片，设计电桥，测取实验数据，完成实验。通过验证性实验及设计性实验相结合的教学内容，使学生在学习的过程中可以更有效地将理论知识进行消化吸收，并提升学生动手能力、应用理论知识解决实际问题的能力以及设计创新能力，也更符合学校关于应用型人才培养的要求。

2.4 丰富工程力学实验教学方法

传统的灌输式教学方式不利于学生主体性地位的体现，也不利于学习主动性的充分发挥。教师可采用启发式教学方式，例如在测定欧拉临界力实验中，教师可以积极引导学生设计实验测定欧拉临界力，同时对实验过程中压杆稳定现象进行解释和分析，这既让学生初步体验到了科学实验研究和探索的乐趣，又增强了学生对实验课的兴趣。另外，必须建立以学生为中心的实验教学方法，激发学生实验操作的兴趣和激情，从而改变学生被动参与实验的状况。例如，教师可以根据实验课时的安排，有选择性地将材料弹性模量及波松比测定实验内容通过翻转课堂的形式完全交由学生自己完成。学生尝试着按照自己对实验的理解进行设计，不仅充分发挥了学生的主观能动性，还调动了学生参与实验的积极性。

2.5 改革工程力学实验考核方式

改革以往传统的工程力学实验考核方式。以往的考核方式以提交的实验报告为主，而根据应用型人才培养的要求，不仅需要考核学生对于知识的掌握，更需要考核学生动手能力及创新能力的培养情况。因此对于工程力学实验考核应更加注重过程考核。改革学生实验成绩由出勤→实验过程→动手操作→实验报告等内容构成，将其分为平时成绩和考核成绩[6]。我们对两个层次实验的难度和综合性设置加权系数，考核占实验总成绩的40%；考核成绩根据实验的出勤、实验报告及实验设计、动手操作等内容进行加权求和占实验总成绩的60%。最终，工程力学实验成绩按一定比例计入工程力学期末总成绩。

3 结语

在学院提出了以培养高素质应用型人才为目标、突出强化应用型人才培养特色的前提下，工程力学实验课程作为工科专业的一门重要的实验课，课程教学改革势在必行。以山东工商学院工程力学教学存在的问题为例，进行了分析研究，在紧密结合应用型人才培养模式的基础上，提出了实验课程优化、实验观念转变、课程内容更新、教学方式方法丰富以及考核方式改革五方面的措施。其中部分改革措施已应用到本学期工程力学的课程教学中，初见成效。在学校倡导培养应用型人才的大环境下，工程力学实验课程的改革还需长期探索，不断改进，为培养所需的应用型人才发挥重要作用。