力學基礎實驗獨立設課的教學模式研究

徐香新

一、引言

對于高等院校來說，力學課程是工科專業(yè)的基礎課程，同時也是主干課程。不同工科專業(yè)的學生需要學習不同的力學基礎課程[1][2]。一般而言，力學基礎課程包含以下三門課程：理論力學、材料力學和工程力學。理論力學主要是研究物體機械運動的基本規(guī)律[3]；材料力學主要研究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應變、應力、強度、剛度、穩(wěn)定和導致各種材料破壞的極限[4]；而工程力學通常是由理論力學靜力學的部分和部分材料力學結(jié)合起來的[5]。三門課程均有相應的實驗內(nèi)容，實驗課程的內(nèi)容可以幫助學生更好地學習理論知識，增強動手能力。高質(zhì)量的實驗教學是培養(yǎng)創(chuàng)新人才和實現(xiàn)素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)[6][7]，對提高力學基礎實驗教學水平具有重要作用，是目前高等院校不可忽視的一項重要任務。

二、力學基礎實驗教學現(xiàn)狀

目前，多數(shù)高校的力學基礎實驗都是與其相應的課程綁定在一起的，實驗內(nèi)容為其課程組成部分，在考評的時候，實驗環(huán)節(jié)最終占其課程的一部分分數(shù)，通常實驗課程分數(shù)占比為10%～20%。實驗內(nèi)容與其課程綁定，此種實驗教學模式實驗課程擁有班級統(tǒng)一、排課簡單、方便管理等優(yōu)點，但是依然存在如下三點弊端。

（1）實驗教學環(huán)節(jié)重視度不夠。三門力學基礎課程都是理論性較強的課程，學生學習過程中通常都是重視理論學習，而輕視實驗訓練環(huán)節(jié)。將實驗內(nèi)容與其相應的課程綁定在一起，實驗內(nèi)容多數(shù)時間被學生看成是理論內(nèi)容的附屬品。在多數(shù)學生眼中，即使實驗操作不夠熟練，實驗結(jié)果不夠精確，最多也僅是影響實驗環(huán)節(jié)分數(shù)，對最終整個課程分數(shù)的影響不大。此種教學模式下，實驗教學環(huán)節(jié)沒有與理論教學環(huán)節(jié)站在同一高度，實驗教學環(huán)節(jié)沒有得到足夠的重視。

（2）實驗學時不夠充足，實驗內(nèi)容不夠豐富。由于力學基礎實驗是與其相應的課程綁定在一起，實驗學時也是相應占其課程學時，學時數(shù)量有限，實驗項目也相應有限。對于工程力學該問題顯得更為突出，工程力學課程內(nèi)容是由理論力學與材料力學組成，理論性相對理論力學與材料力學較弱，整個課程學時相對偏少，實驗環(huán)節(jié)所占學時更少。而且受實驗學時所限，目前工程力學實驗僅選取部分材料力學中的實驗內(nèi)容，相對缺少理論力學中的實驗內(nèi)容。受實驗學時所限，力學基礎實驗內(nèi)容不夠豐富。

（3）實驗設備使用率不夠優(yōu)化。力學基礎實驗與其相應的課程綁定在一起，學生會根據(jù)理論進度選擇上實驗課的時間。一般來說，每個專業(yè)的學生都是跟隨自己班級去上課。專業(yè)不同，班級人數(shù)也不相同，熱門專業(yè)班級人數(shù)相對較多，普通專業(yè)人數(shù)相對較少，但每個實驗項目的實驗設備數(shù)量固定，實驗人數(shù)的差異經(jīng)常出現(xiàn)實驗設備閑置或過度使用的現(xiàn)象。班級人數(shù)的差異導致實驗設備的使用率還未達到最優(yōu)。

三、力學基礎實驗獨立設課的優(yōu)勢

針對力學基礎實驗內(nèi)容與其課程綁定的教學模式，本文提出了將力學基礎實驗課程獨立設課的教學模式。力學基礎實驗獨立設課的教學模式，并不是將三門力學基礎實驗內(nèi)容都設立成三門實驗課程，而是將三門力學基礎實驗內(nèi)容整合為一門實驗課程。獨立設課后的力學基礎實驗，相對上述弊端，擁有如下三點優(yōu)勢。

（1）提升實驗教學的重要性。力學基礎實驗獨立設課后，最重要的作用就是提升實驗教學地位。力學基礎實驗獨立設課后，擁有獨立的學分。實驗教學內(nèi)容不再僅僅是力學基礎課程的一部分組成內(nèi)容，而是獨立的教學環(huán)節(jié)。擁有獨立的學分后，實驗教學與理論教學可以做到平起平坐，得到學生更加的重視。學生在實驗環(huán)節(jié)不過關，不再是僅影響理論課程分數(shù)，學生同樣面臨掛科的風險。實驗成績不合格，學生同樣需重修實驗課程。力學基礎實驗獨立設課后，提高學生對實驗內(nèi)容的重視度，提升實驗教學環(huán)節(jié)的重要性。

（2）實驗學時充沛，實驗項目完善。獨立設課后的力學基礎實驗，擁有自己的學時，不再占用理論教學學時，學時充沛，可以進一步完善實驗項目。整合后的力學基礎實驗課程，包括理論力學、材料力學以及工程力學所有的實驗內(nèi)容。而且力學基礎實驗獨立設課后，實驗課程以及實驗學時都具有可設計性，可以根據(jù)不同專業(yè)的需求安排不同學時長度的實驗，不會因盲目增加學時而導致學生任務量加重。實驗教師根據(jù)專業(yè)情況，指導學生選學實驗項目。

對于機械類以及土木類專業(yè)的學生來說，學生在力學基礎課中需要學習理論力學以及材料力學，實驗教師可以安排“長學型”的實驗課程，指導學生選學理論力學以及材料力學的實驗項目；對于冶金、成型等專業(yè)的學生來說，學生在力學基礎課中僅需學習工程力學，實驗教師可以安排“短學型”的實驗課程，指導學生選學相對簡單的實驗內(nèi)容，學生也可以根據(jù)自身情況，選學理論力學以及材料力學中高階的實驗內(nèi)容。獨立設課后的力學基礎實驗，學時量增加，實驗項目完善，而且具有可設計性，極大地提高了實驗教學質(zhì)量。

（3）實驗設備使用率達到最優(yōu)。力學基礎實驗獨立設課后，實驗教師再安排實驗課程時，可以不再拘泥原有班級，可根據(jù)實驗項目情況、實驗設備數(shù)量安排實驗課程人數(shù)。實驗課程安排更加靈活，保證每次實驗課程，不再出現(xiàn)實驗設備閑置或者實驗設備過度使用等情況，確保每次實驗課程中，實驗設備均能在最佳的使用人數(shù)下進行，優(yōu)化實驗設備使用率。

四、結(jié)語

力學基礎課程是工科專業(yè)的學生必修的專業(yè)基礎課程，力學基礎實驗是理論聯(lián)系實際的重要橋梁，高質(zhì)量的力學基礎實驗教學可以為工科專業(yè)學生學習后續(xù)專業(yè)課程提供幫助。力學基礎實驗內(nèi)容整合獨立設課后，具有提升實驗教學的重要性、增加實驗學時量以及優(yōu)化實驗設備使用率等優(yōu)點。力學基礎實驗獨立設課的教學模式，可以更好地幫助學生學習力學基礎理論，增強學生解決實際工程問題的能力，實現(xiàn)綜合素質(zhì)人才培養(yǎng)。

參考文獻：

[1]鄧宗白，周克印，陳建平，等.基礎力學實驗教學改革[J].中國大學教學，2005（5）：33-34.

[2]鄒廣平，夏興有，張學義.材料力學實驗教學改革的實踐和探索[J].實驗技術與管理，2007（10）：317-319.

[3]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2017.

[4]劉鴻文.材料力學（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

[5]北京科技大學，東北大學.工程力學（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2008.

[6]王彥生，侯中華，郭香平.創(chuàng)建工程力學實驗教學示范中心 培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實驗室研究與探索，2010（8）：75-77.

[7]王建祥，蘇 枋，葛倚汀.工程力學實驗教學的改革與探索[J].實驗技術與管理，2010（1）：130-133.