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浅谈工程力学实验中心开放综合性、设计性实验室的初步探索

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  摘要:针对石家庄铁道大学重点培养一线工作的工程技术人员的学校特色,结合学校的定位与力学学科特点,工程力学实验中心创建了"综合性设计性实验室",为全校本科生搭建研究创新型实验平台。为了让综合性设计性实验室更好地发挥作用,现拟向部分在校本科生开放,本文对"开放综合性设计性实验室"做出了初步研究和探索,并对开放后实验室的定位、政策与运行管理、研究综合性设计性实验的实施方式、以及学生的考评办法和预期取得的成果进行了一系列的探讨。

  石家庄铁道大学是河北省重点院校,工程力学实验中心作为院重点建设的教学示范中心,于2006年被评为河北省精品教学示范中心。在高校中,实验教学环节是学生能力素质培养的重要环节,国内外高校都非常重视。首先工程力学实验中心主要是为全校的本科生提供实验教学场所及仪器设备,他们都是高考时成绩优秀的考生,毕业以后会在施工一线或者设计一线从事工程技术工作,在学校期间学习的专业课程会发挥很大的作用。而力学类课程作为工科专业的专业基础课,显得尤为重要。近几年,经过实验教学的不断积累,以及教学方法的不断探索,工程力学实验中心设立了专门的"综合性、设计性"实验室,来重点培养学生的创新能力和实践能力。根据目前的需要,拟面向部分学生进行开放,提出一些适合学生能力培养的、具有研究创新特色的实验教学新模式,并进行初步的探索和研究。

  一、开放"综合性、设计性实验室"的定位
  石家庄铁道大学作为教学研究型的地方性大学,要想提高学校的整体办学水平,跻身国内一流大学行列,同样需要研究型教学,依学校的定位则需要研究创新型的实验教学,加强综合性设计性实验的建设。工程力学实验中心的定位为:"以学生为本、培养高素质的创新型人才",重在启迪学生的创新思维、开发创新潜能、培养创新能力、强化工程训练、提高学生运用现代科学技术解决工程实际问题的能力,体现办学特色。开放综合性设计性实验室的定位为:为力学教学中综合性设计性实验的创新和建设工作搭建平台,营造面向全校高年级学生的探索环境,同时为学生的各种竞赛提供实验条件。

  二、开放综合性设计性实验室的特点与研究创新型实验的实施方式
  目前工程力学实验中心主要开设了15个实验项目,其中综合性设计性实验项目的数量较少,开设综合性设计性实验室不仅可以提高学生的设计能力和创新能力,而且可以扩充综合性设计性实验的数目。综合性设计性实验室主要是面对材料力学提高教学中进行大规模综合研究性实验的学生开放。进入实验室的学生,需要自主制订实验题目、实验方案,并鼓励学生提出自己的创意,经指导教师批准后,自行制作小型装置并进行试验。重点体现在一是综合运用所学的力学知识,二是设计出创新性的实验项目。研究综合性设计性实验主要有三大环节:①实验选题、论证环节:实验中心提供一定数量的有创新性的实验项目供学生选择。学生在进入实验室后进行周密思考和调研,写出实施计划书,明确做什么,怎么做,意义在哪里,预期目标是什么。②实验过程环节:分为实验准备与实验测试两方面,实验准备是指学生需要为自己的实验目标进行大量准备工作,包括实验所用的试件及所需要的实验设备和相应的耗材;要自行制作小型实验装置,自己解决实验中的技术装备问题。实验测试是指对自制的实验装置进行实验,包括方案设计与实际测试得到准确数据。③总结提高环节:即整个实验项目完成后的工作。主要包括论文写作与论文演讲过程,此阶段重点体现研究型特色,学生在完成实验项目的设计并得出实验结果后,要提交规范的实验报告,并进行演讲,向老师和其他同学展示自己的实验结果,在演讲过程中,要求学生全部使用PPT形式,这对学生的表达能力是一种训练,也是对所研究成果的公开考核。

  三、对学生的考核与评价
  实验项目完成后,学生应根据实验过程和实验结果,以实验小组为单位,将所研究的问题从工程背景、力学模型、实验方法、结果分析及研究结论方面写成正式的学术论文,同时以多媒体形式进行大课堂演讲,并回答老师及同学的质疑。实验中心设置评委会,由3~5位老师组成,对学生的实验结果进行综合评定,考查的内容包括实验项目的难易程度,工作量的大小,运用的知识量的多少以及对实验设备的熟悉程度等。综合性设计性实验项目的研究是一项繁重的工作,涉及到的知识面宽,实验过程繁琐,工作量大,如果学生能够取得预期的成果,一定要给予一定的奖励和相关的支持。对实验的考核评价,如果学生对自己成绩不满意,在时间允许的情况下,可以重新进行实验,修改论文,重新提交材料进行考核评价。

  四、预期取得的成果
  1.开放综合性实验室提高了实验设备的利用率。工程力学实验中心拥有价值四百多万的实验设备,除了正常的教学工作以外,实验设备大多处于闲置状态,开放综合性设计性实验室可以使设备的利用率提高,一些废旧的小型实验设备可以交给学生自由使用,还可以对废弃的设备进行拆装,以便更好地了解设备的工作原理和性能。
  2.研发成功一些小型环保的实验设备。学生的想象能力和创造能力是无限的,在实验的过程中,会有一些新的思维和创意融入实验,这就对一些中小型实验设备的改进工作有一定的突破,例如在某高校就曾经有学生在老师的指导下完成了"不坏型电子万能试验机",这项成果使得实验过程更为安全方便,大大的减轻了老师的工作量,提高了工作效率。
  3.大大提高了学生的动手能力和独立思维的能力,明白学有所得、学有所用。开放综合性设计性实验室可以拓宽实验内容的广度,增加实验内容的深度,充分调动学生学习的主动性和积极性。通过自己查阅资料,制订实验方案到独立完成实验内容,这种成功感可以激发学生的学习兴趣,培养他们的合作精神。完成好一个实验,需要小组成员相互帮助,并集合大家的智慧,强调了团队的配合;独立完成实验,包括粘贴应变计、安装百分表、惠斯登电桥的设计和利用、分析误差等等,培养了学生的动手能力和实验技能;对实验结果的分析和讨论,将理论知识和工程实践相结合,提高了综合分析和研究能力,为将来进一步的学习和研究创新打下坚实基础。
  4.学生会取得一定的创新成果,对后期的深造和就业都有一定的优势。石家庄铁道大学培养的本科生大多数是到工程施工或者是设计一线从事相关工作,这就要求学生的动手能力和实践能力较强。在实验室待过的学生经过较长时间的训练,实验技术已经很娴熟,创新能力也有很大程度的提高,而且其完成的综合性设计性实验项目是很有说服力的,这样就容易受到用人单位的青睐,到工作单位后可以更好地开展工作。

  参考文献:
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  [2]陈华,王春生,梁平,等.论工程训练与创新人才培养[J].合肥工业大学学报:社会科学版,2002,16(3).
  [3]蔡永国,周贤良,刘志和,等.工程教学和工程训练相结合的人才培养模式的研究与实践[J].南昌航空工业学院学报:社会科学版,2002,4(3):20-24.
  [4]左伟清.中美创新型人才培养机制比较[J].嘉应大学学报,2002,20(2):89-62.
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