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实践教学的设计思想与效果

  一、树立先进的实验教学理念

  正确认识和处理实验教学过程中各种因素的相互影响和制约的关系,实验教学的重点从传授知识向培养能力和提高综合素质转移。实验教学活动改变平推式和填鸭式的模式,充分发挥教师的主导作用,诱发学生的学习兴趣,激活学生的思维,激发学生的动力。

  在实践教学改革中,我们坚持理论与实践相结合,课内与课外相结合,优化课内教学,拓展课外活动,实现师生互动,教学相长。在教学活动中注意提出问题,揭示矛盾,激发学生的强烈的求知欲望,加强学生的联想能力、发散思维的能力的训练,注重培养学生发现问题的能力。力求从简单问题引出复杂问题,从实验现象引出重要概念,从工程背景引出理论问题。

  二、建立实践教学新体系

    加强实验教学, 实验单独设课。在原有实验教学的基础上建立和发展了两个层次、三个模块的综合性的实验教学体系。实验教学按照不同专业的要求,实行层次教学。其中:

    层次一:面向我校机械类、土建类专业,强化实验教学,实验单独设课,提高教学要求;

    层次二:面向我校飞行器环境控制、电类等专业,介绍实验基本原理和测试技术,不单独设立实验课,使得他们能够初步学习力学实验分析方法。

    将实验内容实行模块化整合,分为三个模块:

    1)基本型实验

    我们对传统的基本实验进行较大的更新和改造,提高基本实验的起点,使其不仅具有验证性还具备下列特点:

    a.加强实验的思考性和启发性,增加学生动手、动脑的机会,增强学生通过实验发现问题、研究问题的能力;

    b.引入现代科学技术成果,诸如新材料、新结构、新的力学观点和新的实验技术等,增加基础力学基本实验的新颖性和信息量;

    c.对学生进行现代力学测试方法和现代实验技能的基本训练。

    基本实验是必做实验,占实验总时数的 60-70%。

    已开出的基本型实验包括:

      1.应变测试技术基础实验(包括应变片粘贴、各种测量电桥组桥训练)。

      2.材料拉伸性能实验(包括塑性、脆性材料拉伸时的 s b 、 s s 、 s p 、 s r 、 d 、 c 、E、 m 性能测定)。

      3.材料压缩、扭转性能实验(包括材料压缩、扭转时的 s b 、 t 、 G等性能测定)。

      4.弯曲应力电测实验。

      5.等强度梁应力测定实验。

      6.弯扭组合应力测定实验(复合抗力)。

      7.压杆稳定实验(包括不同约束条件下临界载荷的测定)。

    2)提高型实验

    这类实验主要是培养学生综合能力,设计实验的能力以及在实验中学习,在实验中研究的能力。 提高型 实验具有综合性和设计性,学生在完成教学要求的基础上,可以自己提出问题,设计方案。提高型实验是选做部分, 在实验总时数中的比例达 30-40%。

    已开出的综合型实验包括:

      1.动态应力及应变测量(测定动载系数、动应力大小)。

      2.叠梁、复合梁应力测定实验。

      3.光测基本实验。

      4.复合受力结构的应力应变分析实验。

    工程结构应力分析实验:起落架结构模型,采用多点测试采集系统进行分析。

    3)研究型实验

    这类实验是引入新材料、新的结构形式、新的实验技术的实验,面向优秀学生和在实验方面具有潜能和兴趣的学生,目的是为了开阔眼界,培养学生应用高新技术发挥创造性的能力。

    已开出的研究型实验 为 光纤传感系统的力学量检测。

  三、运用现代测试技术 提高实验教学水平

    实验教学和理论教学是教学过程中的两个重要方面。两者既有区别又有内在联系,既各有侧重又相互补充,是相辅相成的关系。

    面对全校各专业的具体情况,改革和增添实验项目,对本科生开设的基本实验,保证实验设备的台套数为 1~2人一组,每次实验人数为一个基本班级(35~40人)。通过设计性和综合性实验,让学生对用实验方法解决工程问题有较全面的了解,并掌握基本的实验技能。

    良好的试验条件使学生能做到人人动手,个个参加, 有助于学生掌握“实验-观察-假设-理论”的研究方法(分析、概括、判断推理等认识论、方法论),不仅提高学生的工程素养,而且提高学生的科学素养。

    开设的实验项目、本着结合科研项目、工程实际问题设计实验。在完善基本试验的基础上,以综合性、设计性、探索性实验为主,逐步将现代化测试手段和测试技术运用到教学实验中去。

    学生普遍存在重理论教学轻实验教学的思想,注重看书做题,而忽视动手做实验,造成了在实验中简单应付和马马虎虎。使得培养的学生出现高分低能的现象。为改变这一现象,我们一方面把实验教学放到正确的位置上,同时也对实验内容、教学方法、实验手段进行改革和提高。摆脱传统实验的机械性、枯燥性、简单化,增强实验的趣味性、综合性、研究性,使实验手段信息化、智能化、数字化。变学生“要我做实验为我要做实验”,使学生通过实验思维更加开阔、想象力更加丰富,工程概念得以初步建立。

  四、构架实验教学创新平台 开展多种形式的课外实践活动

    实验室除对学生进行实验开放外,更重要的是实现平台开放。我们鼓励学生充分利用硬件条件,结合我校专业特色,促进学生将在材料力学实验教学阶段所掌握知识与其他课程融会贯通,结合创新大赛、小论文、小制作等第二课堂活动,充分发挥学生的主观能动性,由学生自己提出问题,教师配合,设计实验方案,搭建测试系统,进行自主性强、研究程度高的学习。重点资助:

     学生在学习过程中自己提出的感兴趣的的问题、受教师在教学过程中的启发而希望作进一步探讨和研究的问题或自己从工程和生活中提取的问题。

     从教师的科研课题中分解出来的小问题。

     重点培育和推荐有一定基础的项目申报校大学生科技创新基金。

    近年来,学生的聪明才智在创新实验室得到了充分的发挥和展示,并结出了丰硕的成果。如有些同学从二大学习基础力学课程起,长期参加材料力学任课老师的某型飞机主起落架的科研项目,完成了很有意义的工作,撰写的论文《小车式主起落架车架系统静强度计算》 2003年被评为南京航空航天大学优秀毕业论文。此外,2004年02级有四位同学在学习材料力学时,积极参加课外创新活动,获得了我校大学生科技创新基金的资助。2005年又有03级的三位同学获得了我校大学生科技创新基金(第一批)的资助。

通过调动学生学习的积极性,取得了一定的成绩。许多学生积极撰写有关于“材料力学”课程的小论文或学习体会,并踊跃投稿,近两年来,我们将学生的研究文章汇集成册,分别编辑印刷了两集小问题研究集和两集小论文集受到学生的广泛欢迎。 

  五、改革考试方法,口试笔试结合,培养优秀人才

  实验教学考试的方法必须与教学方法、实验内容与实验技术的改革相适应,是实验教学改革中的一个重要组成部分。考核不仅是要检验须掌握的基本概念,更重要的是一次学习过程。使学生在考试中不是被动思维,而是积极思考。不仅要考教材上的内容,更要给学生创造性思维的空间。

  在考试方法的改革方面,多年来,我们一直坚持实验课独立设课,单独考核。实行口试与笔试相结合、理论概念与实际操作相结合的综合性考试方法。学生先有一段时间的闭卷笔试,接着进行口试,必要时还要进行实际操作。口试题目一般都具有综合性和不唯一性, 需要学生去思考、去研究,以得到简捷、方便、有效的高水平解决方案。它不是一般的习题,而是结合工程背景,提炼简化的问题。这样的考试既考基本概念、基本方法、又考综合能力、表达能力,考学生的综合素质。包括力学素质、工程素质和创新精神。有的同学说:“实验课的口试对我们来说有着与笔试完全不同的意义,口试能检验我们的动手能力,要求能够将基本概念运用到实际工作中,考察了自己的力学建模与分析能力。是对我们综合素质的的一次考察,不仅要求有很强的动手能力,更要有良好的表达能力。是对我们学习能力的一次很好的锻炼、提高。由于口试要求对学习内容深入理解与灵活掌握,促使同学们提高了对理论学习与实验学习的积极性与并提高了学习效果”。


   
   
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