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摘要：分析了材料力学实验教学中的不足，结合军事院校人才培养需要，阐述了如何以学员创新能力培养为中心，从实验教学内容、教学方法与手段、考核方式等方面进行改革探索。
关键词：实验教学；创新能力；改革
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）24-0078-01
培养具有厚基础、宽口径、高素质、强能力、特别是具有工程实践能力和创新能力的高素质工程技术人才已成为我国高等工程教育改革的重要目标。材料力学实验教学是材料力学教学的重要组成部分，对学员加深对所学理论知识的理解，提高动手能力与科学创新思维能力起着积极和重要的作用。然而长期以来，材料力学实验教学附属于理论教学，重视程度不高；实验教学内容以演示性验证性为主；教学手段与方法单一，学员只要按实验指导书上的步骤去做，就能顺利测出数据，完成实验；实验考核方式以实验报告作为唯一依据。这些传统的教学模式在一定程度上限制了学员的创新思维和学习能动性的发挥，不利于学员的个性发展以及创新意识和创新能力培养，因此对材料力学实验教学进行了一些有益的探索。
一、改革实验内容，注重创新实践能力培养
建立实验教学内容新体系，注重培养学员创新能力。改变传统教学内容，添加更具时代特色的创新实验内容，培养学员的工程实践能力和创新思维能力。针对材料力学实验，保留了一些传统经典的基本实验；考虑到电测应力分析实验理论比较成熟，且在工程结构应力分析中使用广泛，因此进行了加强；另外，也积极开设了一些综合性、设计性、前瞻性的实验项目。内容分为三个层次：
1.基础实验（拉伸、压缩、扭转、冲击）
此类实验主要是让学员了解不同材料的力学性能差异、熟练掌握仪器设备的操作过程，能独立操作完成整个实验过程，在实验过程中巩固深化理论知识。另外，在实验教学中还可以结合工程实际，拓展丰富实验内容。例如，可以把对外试验服务项目中，现场实际工程材料的检测试验（诸如金属、非金属材料力学性能的检测）引入实验室。
2.综合性实验（弯扭组合实验、等强度梁实验、压杆稳定实验等）
此类实验可以强化学员对理论知识的理解和应用，并了解、掌握电测法实验的工作原理及各种电桥的组桥方式和使用方法。借助于多媒体实验教学手段，使实验内容结合工程实际，让学员更生动具体的了解电测应力的测试方法和手段，加深学员对力学实验的正确认识。
3.创新设计性实验（桁架应力综合分析实验、叠梁实验、复合梁实验等）
以现场工程实际情况为背景，模拟现场实际问题，让学员展开探索、开动脑筋。学员可以根据自己的学习兴趣和能力设计不同深度的实验，并亲自动手完成各种实验。例如，根据学校操场主席台的桁架结构，做出相应的桁架模型。学员可以根据现场实际情况，模拟、设计现场各种工况。先进行理论计算，再进行ANSYS的仿真计算，最后进行试验测试并采集数据，把理论数据、仿真数据和试验数据进行对比，发现并分析数据出现异同的原因，结合所学知识开动脑筋解决问题。学员在实验过程中可以锻炼发现问题和解决问题的能力，掌握了电阻应变片的粘贴技术和测试原理以及更多地了解了电桥电路在实际工程中的应用。
二、改进实验教学手段和方法，加强自主能力培养
加强实验教学方法研究，采用多样化实验教学手段和方法。实验教学方法应体现三个方面的转移：
1.从单一的验证性实验转变为综合设计性实验以及开放式实验
如果说演示性实验是理论知识的形象化和感性认识的增加，验证性实验是知识向能力的初步转化，那么综合性、设计性实验则是对学员知识、能力、素质的全面检验和提高，是实验教学“出彩”的地方。这样才能把学员吸引到实验室中来，充分发挥他们的聪明才智，真正在实践中得到锻炼，把实验教学搞活，把所学的知识用活，使实验教学具备不断发展的内在驱动力，从而加强学员自主学习能力的培养。开放实验室是实验教学的一次升华，它不仅延长开放时间，更包括内容、手段、思想等的全面开放；不能孤立地看待实验，应注意开放实验与科技创新相结合，与科研活动相结合。
2.从讲授实验原理、实验步骤转变到传授实验思想和实验方法
在教学方法上应从灌输式转向启发式，倡导以学员为主体的教学理念，改变以往以教员为中心的教学模式。在实验教学中，教员主要讲授实验原理和实验方法，实验方案的选择、实验步骤的确定都由学员完成，这样学员可以自主学习、独立思考、自行设计、自主操作、自由发挥，极大地提高了他们的创新意识、创新思维能力。
3.从理想化的教学实验转变到真实环境的科学实验，实现虚拟实验和实物实验有机结合
在校园网上建立了材料力学网络虚拟实验室，其建立完全改变了传统材料力学实验的教学模式。以前采用集中授课方法讲授新理论、新知识，现在学员通过在网上登录材料力学虚拟实验室就可以完成实验内容的预习；以前总是为繁琐的实验课预约而烦恼，现在学员通过网络预约实验，极大地提高了预约效率。学员可以在自主选择的时间内完成实验，再由教员进行必要的指导、讲评和批复。
三、改革实验教学质量评价体系，体现科学公正性
在实验考核方面，过去评价的唯一标准是实验报告，这样的考核存在很大的弊端。对材料力学的考核方式做了一些大胆的尝试：
1.材料力学实验课可独立设课，单独考核
由于材料力学实验没有独立设课，而是作为材料力学课程的一部分，导致部分学员不重视实验课。为了约束不重视实验课的学员，使实验教学不再流于形式，必须足够重视实验课程。
2.改变过去以实验报告作为实验考核的唯一标准
实行出勤率、实验态度、实验预习、实验操作、实验报告及实验理论考试相结合的综合性考核方法。对于实验考核成绩的记入，考试成绩（包括笔试和实际操作测试）占总成绩的60%，平时成绩（主要是出勤率、预习报告和实验报告）占总成绩的40%。这样的实验考核可以实现实验教学质量的全过程监控。真正体现实验成绩的真实性和公正性，充分反映学员的综合能力和创新能力，并同时具有可比性和可操作性。
3.针对不同类型的实验提出不同的考核标准
目前材料力学实验主要有三大类型：基础性实验、综合设计性实验和开放性实验。因此根据课程特点，以及检验学员的实践动手能力、综合设计、创新开发能力的需要，针对不同类型的实验提出了不同的考核标准。
4.在加强实验课程考核的同时，还须加强学员实践能力的阶段性考核
针对具体专业学员的学习目标，可以在其四年学习过程中设置两到三次实践技能考核，分别考核学员的基本动手能力、综合实践能力与创新开发能力。动手能力考核可以采用实验操作的形式；综合实践能力考核可以采用抽考具体的实验项目的形式；创新开发能力考核可以采用综合创新类实践活动来实现。要求学员大学四年期间必须进行一次综合创新类活动，如全国性的设计类竞赛、科技创新活动等。
总之，这些考核的目的是为了学员在实践类课程教学环节中有明确的目的和任务，促使学员从实践到理论、从感性到理性的转变，提高实践课的层次和实际效果，培养学员的力学素质、工程素质以及创新精神。
四、结束语
通过对材料力学实验教学的改革，提高了学员的动手能力，激发了学员做实验的兴趣，增强了学员的创新能力，受到了学员的欢迎。深化材料力学实验教学改革，注重工程素质教育，培养创新人才，是时代赋予高校教员的历史责任。应该积极转变观念，从实验管理体系、教学方法和手段、课程体系和内容、实验教学质量评价等方面不断探索、实践，为社会培养具有创新实践能力的栋梁之才。
参考文献：
[1]孙建国.关于材料力学教学改革的设想[J].力学与实践，2004，26（3）：88-89.
[2]唐晓雯.材料力学实验中应注重学员工程素质的培养[J].理工高教研究，2003，22（2）：90-91.
[3]白雪峰.试谈如何加强机械基础实验教学的改革[J].科教创新，2010，（2）：169.
（责任编辑：孙晴）
关键词：实验教学；创新能力；改革
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）24-0078-01
培养具有厚基础、宽口径、高素质、强能力、特别是具有工程实践能力和创新能力的高素质工程技术人才已成为我国高等工程教育改革的重要目标。材料力学实验教学是材料力学教学的重要组成部分，对学员加深对所学理论知识的理解，提高动手能力与科学创新思维能力起着积极和重要的作用。然而长期以来，材料力学实验教学附属于理论教学，重视程度不高；实验教学内容以演示性验证性为主；教学手段与方法单一，学员只要按实验指导书上的步骤去做，就能顺利测出数据，完成实验；实验考核方式以实验报告作为唯一依据。这些传统的教学模式在一定程度上限制了学员的创新思维和学习能动性的发挥，不利于学员的个性发展以及创新意识和创新能力培养，因此对材料力学实验教学进行了一些有益的探索。
一、改革实验内容，注重创新实践能力培养
建立实验教学内容新体系，注重培养学员创新能力。改变传统教学内容，添加更具时代特色的创新实验内容，培养学员的工程实践能力和创新思维能力。针对材料力学实验，保留了一些传统经典的基本实验；考虑到电测应力分析实验理论比较成熟，且在工程结构应力分析中使用广泛，因此进行了加强；另外，也积极开设了一些综合性、设计性、前瞻性的实验项目。内容分为三个层次：
1.基础实验（拉伸、压缩、扭转、冲击）
此类实验主要是让学员了解不同材料的力学性能差异、熟练掌握仪器设备的操作过程，能独立操作完成整个实验过程，在实验过程中巩固深化理论知识。另外，在实验教学中还可以结合工程实际，拓展丰富实验内容。例如，可以把对外试验服务项目中，现场实际工程材料的检测试验（诸如金属、非金属材料力学性能的检测）引入实验室。
2.综合性实验（弯扭组合实验、等强度梁实验、压杆稳定实验等）
此类实验可以强化学员对理论知识的理解和应用，并了解、掌握电测法实验的工作原理及各种电桥的组桥方式和使用方法。借助于多媒体实验教学手段，使实验内容结合工程实际，让学员更生动具体的了解电测应力的测试方法和手段，加深学员对力学实验的正确认识。
3.创新设计性实验（桁架应力综合分析实验、叠梁实验、复合梁实验等）
以现场工程实际情况为背景，模拟现场实际问题，让学员展开探索、开动脑筋。学员可以根据自己的学习兴趣和能力设计不同深度的实验，并亲自动手完成各种实验。例如，根据学校操场主席台的桁架结构，做出相应的桁架模型。学员可以根据现场实际情况，模拟、设计现场各种工况。先进行理论计算，再进行ANSYS的仿真计算，最后进行试验测试并采集数据，把理论数据、仿真数据和试验数据进行对比，发现并分析数据出现异同的原因，结合所学知识开动脑筋解决问题。学员在实验过程中可以锻炼发现问题和解决问题的能力，掌握了电阻应变片的粘贴技术和测试原理以及更多地了解了电桥电路在实际工程中的应用。
二、改进实验教学手段和方法，加强自主能力培养
加强实验教学方法研究，采用多样化实验教学手段和方法。实验教学方法应体现三个方面的转移：
1.从单一的验证性实验转变为综合设计性实验以及开放式实验
如果说演示性实验是理论知识的形象化和感性认识的增加，验证性实验是知识向能力的初步转化，那么综合性、设计性实验则是对学员知识、能力、素质的全面检验和提高，是实验教学“出彩”的地方。这样才能把学员吸引到实验室中来，充分发挥他们的聪明才智，真正在实践中得到锻炼，把实验教学搞活，把所学的知识用活，使实验教学具备不断发展的内在驱动力，从而加强学员自主学习能力的培养。开放实验室是实验教学的一次升华，它不仅延长开放时间，更包括内容、手段、思想等的全面开放；不能孤立地看待实验，应注意开放实验与科技创新相结合，与科研活动相结合。
2.从讲授实验原理、实验步骤转变到传授实验思想和实验方法
在教学方法上应从灌输式转向启发式，倡导以学员为主体的教学理念，改变以往以教员为中心的教学模式。在实验教学中，教员主要讲授实验原理和实验方法，实验方案的选择、实验步骤的确定都由学员完成，这样学员可以自主学习、独立思考、自行设计、自主操作、自由发挥，极大地提高了他们的创新意识、创新思维能力。
3.从理想化的教学实验转变到真实环境的科学实验，实现虚拟实验和实物实验有机结合
在校园网上建立了材料力学网络虚拟实验室，其建立完全改变了传统材料力学实验的教学模式。以前采用集中授课方法讲授新理论、新知识，现在学员通过在网上登录材料力学虚拟实验室就可以完成实验内容的预习；以前总是为繁琐的实验课预约而烦恼，现在学员通过网络预约实验，极大地提高了预约效率。学员可以在自主选择的时间内完成实验，再由教员进行必要的指导、讲评和批复。
三、改革实验教学质量评价体系，体现科学公正性
在实验考核方面，过去评价的唯一标准是实验报告，这样的考核存在很大的弊端。对材料力学的考核方式做了一些大胆的尝试：
1.材料力学实验课可独立设课，单独考核
由于材料力学实验没有独立设课，而是作为材料力学课程的一部分，导致部分学员不重视实验课。为了约束不重视实验课的学员，使实验教学不再流于形式，必须足够重视实验课程。
2.改变过去以实验报告作为实验考核的唯一标准
实行出勤率、实验态度、实验预习、实验操作、实验报告及实验理论考试相结合的综合性考核方法。对于实验考核成绩的记入，考试成绩（包括笔试和实际操作测试）占总成绩的60%，平时成绩（主要是出勤率、预习报告和实验报告）占总成绩的40%。这样的实验考核可以实现实验教学质量的全过程监控。真正体现实验成绩的真实性和公正性，充分反映学员的综合能力和创新能力，并同时具有可比性和可操作性。
3.针对不同类型的实验提出不同的考核标准
目前材料力学实验主要有三大类型：基础性实验、综合设计性实验和开放性实验。因此根据课程特点，以及检验学员的实践动手能力、综合设计、创新开发能力的需要，针对不同类型的实验提出了不同的考核标准。
4.在加强实验课程考核的同时，还须加强学员实践能力的阶段性考核
针对具体专业学员的学习目标，可以在其四年学习过程中设置两到三次实践技能考核，分别考核学员的基本动手能力、综合实践能力与创新开发能力。动手能力考核可以采用实验操作的形式；综合实践能力考核可以采用抽考具体的实验项目的形式；创新开发能力考核可以采用综合创新类实践活动来实现。要求学员大学四年期间必须进行一次综合创新类活动，如全国性的设计类竞赛、科技创新活动等。
总之，这些考核的目的是为了学员在实践类课程教学环节中有明确的目的和任务，促使学员从实践到理论、从感性到理性的转变，提高实践课的层次和实际效果，培养学员的力学素质、工程素质以及创新精神。
四、结束语
通过对材料力学实验教学的改革，提高了学员的动手能力，激发了学员做实验的兴趣，增强了学员的创新能力，受到了学员的欢迎。深化材料力学实验教学改革，注重工程素质教育，培养创新人才，是时代赋予高校教员的历史责任。应该积极转变观念，从实验管理体系、教学方法和手段、课程体系和内容、实验教学质量评价等方面不断探索、实践，为社会培养具有创新实践能力的栋梁之才。
参考文献：
[1]孙建国.关于材料力学教学改革的设想[J].力学与实践，2004，26（3）：88-89.
[2]唐晓雯.材料力学实验中应注重学员工程素质的培养[J].理工高教研究，2003，22（2）：90-91.
[3]白雪峰.试谈如何加强机械基础实验教学的改革[J].科教创新，2010，（2）：169.
（责任编辑：孙晴）