力学基础实验独立设课的教学模式研究

一、引言

对于高等院校来说，力学课程是工科专业的基础课程，同时也是主干课程。不同工科专业的学生需要学习不同的力学基础课程[1][2]。一般而言，力学基础课程包含以下三门课程：理论力学、材料力学和工程力学。理论力学主要是研究物体机械运动的基本规律[3]；材料力学主要研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限[4]；而工程力学通常是由理论力学静力学的部分和部分材料力学结合起来的[5]。三门课程均有相应的实验内容，实验课程的内容可以帮助学生更好地学习理论知识，增强动手能力。高质量的实验教学是培养创新人才和实现素质教育的重要环节[6][7]，对提高力学基础实验教学水平具有重要作用，是目前高等院校不可忽视的一项重要任务。

二、力学基础实验教学现状

目前，多数高校的力学基础实验都是与其相应的课程绑定在一起的，实验内容为其课程组成部分，在考评的时候，实验环节最终占其课程的一部分分数，通常实验课程分数占比为10%～20%。实验内容与其课程绑定，此种实验教学模式实验课程拥有班级统一、排课简单、方便管理等优点，但是依然存在如下三点弊端。

（1）实验教学环节重视度不够。三门力学基础课程都是理论性较强的课程，学生学习过程中通常都是重视理论学习，而轻视实验训练环节。将实验内容与其相应的课程绑定在一起，实验内容多数时间被学生看成是理论内容的附属品。在多数学生眼中，即使实验操作不够熟练，实验结果不够精确，最多也仅是影响实验环节分数，对最终整个课程分数的影响不大。此种教学模式下，实验教学环节没有与理论教学环节站在同一高度，实验教学环节没有得到足够的重视。

（2）实验学时不够充足，实验内容不够丰富。由于力学基础实验是与其相应的课程绑定在一起，实验学时也是相应占其课程学时，学时数量有限，实验项目也相应有限。对于工程力学该问题显得更为突出，工程力学课程内容是由理论力学与材料力学组成，理论性相对理论力学与材料力学较弱，整个课程学时相对偏少，实验环节所占学时更少。而且受实验学时所限，目前工程力学实验仅选取部分材料力学中的实验内容，相对缺少理论力学中的实验内容。受实验学时所限，力学基础实验内容不够丰富。

（3）实验设备使用率不够优化。力学基础实验与其相应的课程绑定在一起，学生会根据理论进度选择上实验课的时间。一般来说，每个专业的学生都是跟随自己班级去上课。专业不同，班级人数也不相同，热门专业班级人数相对较多，普通专业人数相对较少，但每個实验项目的实验设备数量固定，实验人数的差异经常出现实验设备闲置或过度使用的现象。班级人数的差异导致实验设备的使用率还未达到最优。

三、力学基础实验独立设课的优势

针对力学基础实验内容与其课程绑定的教学模式，本文提出了将力学基础实验课程独立设课的教学模式。力学基础实验独立设课的教学模式，并不是将三门力学基础实验内容都设立成三门实验课程，而是将三门力学基础实验内容整合为一门实验课程。独立设课后的力学基础实验，相对上述弊端，拥有如下三点优势。

（1）提升实验教学的重要性。力学基础实验独立设课后，最重要的作用就是提升实验教学地位。力学基础实验独立设课后，拥有独立的学分。实验教学内容不再仅仅是力学基础课程的一部分组成内容，而是独立的教学环节。拥有独立的学分后，实验教学与理论教学可以做到平起平坐，得到学生更加的重视。学生在实验环节不过关，不再是仅影响理论课程分数，学生同样面临挂科的风险。实验成绩不合格，学生同样需重修实验课程。力学基础实验独立设课后，提高学生对实验内容的重视度，提升实验教学环节的重要性。

（2）实验学时充沛，实验项目完善。独立设课后的力学基础实验，拥有自己的学时，不再占用理论教学学时，学时充沛，可以进一步完善实验项目。整合后的力学基础实验课程，包括理论力学、材料力学以及工程力学所有的实验内容。而且力学基础实验独立设课后，实验课程以及实验学时都具有可设计性，可以根据不同专业的需求安排不同学时长度的实验，不会因盲目增加学时而导致学生任务量加重。实验教师根据专业情况，指导学生选学实验项目。

对于机械类以及土木类专业的学生来说，学生在力学基础课中需要学习理论力学以及材料力学，实验教师可以安排“长学型”的实验课程，指导学生选学理论力学以及材料力学的实验项目；对于冶金、成型等专业的学生来说，学生在力学基础课中仅需学习工程力学，实验教师可以安排“短学型”的实验课程，指导学生选学相对简单的实验内容，学生也可以根据自身情况，选学理论力学以及材料力学中高阶的实验内容。独立设课后的力学基础实验，学时量增加，实验项目完善，而且具有可设计性，极大地提高了实验教学质量。

（3）实验设备使用率达到最优。力学基础实验独立设课后，实验教师再安排实验课程时，可以不再拘泥原有班级，可根据实验项目情况、实验设备数量安排实验课程人数。实验课程安排更加灵活，保证每次实验课程，不再出现实验设备闲置或者实验设备过度使用等情况，确保每次实验课程中，实验设备均能在最佳的使用人数下进行，优化实验设备使用率。

四、结语

力学基础课程是工科专业的学生必修的专业基础课程，力学基础实验是理论联系实际的重要桥梁，高质量的力学基础实验教学可以为工科专业学生学习后续专业课程提供帮助。力学基础实验内容整合独立设课后，具有提升实验教学的重要性、增加实验学时量以及优化实验设备使用率等优点。力学基础实验独立设课的教学模式，可以更好地帮助学生学习力学基础理论，增强学生解决实际工程问题的能力，实现综合素质人才培养。

参考文献：

[1]邓宗白，周克印，陈建平，等.基础力学实验教学改革[J].中国大学教学，2005（5）：33-34.

[2]邹广平，夏兴有，张学义.材料力学实验教学改革的实践和探索[J].实验技术与管理，2007（10）：317-319.

[3]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2017.

[4]刘鸿文.材料力学（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

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

[6]王彦生，侯中华，郭香平.创建工程力学实验教学示范中心 培养创新型人才[J].实验室研究与探索，2010（8）：75-77.

[7]王建祥，苏 枋，葛倚汀.工程力学实验教学的改革与探索[J].实验技术与管理，2010（1）：130-133.

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