ＩＳＳＮ１００２—４９５６实验技术与管理ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ第２６卷第２期２００９年２月Ｖ０１．２６Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２００９ｔ雨『『＝丽丽７ｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔ实验教学中设计性实验的应用及效果邱玲，朱为玄，王京荣（河海大学工程力学系，江苏南京２１００９８）摘要：基于设计性实验在实验教学中的重要性，介绍了设计性实验的思路、实验装置、实验方法以及教学效果。由于设计性实验采用自主设计、自主实验模式，激发了学生的学习兴趣，锻炼了学生的动手能力，培养了学生的创新思维。在实际教学实践中取得了较好的教学效果。关键词：实验教学；设计性实验；创新；教学效果中图分类号：Ｇ６４２．０文献标识码：Ｂ文章编号：１００２—４９５６（２００９）０２—０１２３—０２ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｅｆｆｅｃｔｏｆｄｅｓｉｇｎａｂｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇＱｉｕＬｉｎｇ，ＺｈｕＷｅｉｘｕａｎ，ＷａｎｇＪｉｎｇｒｏｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｄｅｓｉｇｎａｂｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｂｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｄｅａ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｅａｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔｄｅｓｉｇｎａｎｄｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｄｕｅｔｏｕｓｉｎｇｓｅｌｆ－ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｏｄｅ，ｔｈｅｓｔｕｄｅｎｔ’Ｓｌｅａｒｎｉｎｇｉｎｔｅｒｅｓｔｉｓｅｘｃｉｔｅｄ，ｐｒａｃｔｉｃａｌａｂｉｌｉｔｙｉｓｃｉｓｅｄ，ａｎｄｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｔｈｏｕｇｈｔｉｓｔｒａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｂｅｔｔｅｒｔｅａｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｂｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇ；ｄｅｓｉｇｎａｂｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ；ｔｅａｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔ长期以来实验教学与理论教学相比一直处于次要的辅助地位，实验教学的效果好坏没有引起太多的重视，学生对实验感兴趣的也不多。近年来随着教育思想的转变，学生动手能力的培养越来越受到重视。在教育部召开的“提高教学质量、深化教学改革”会议中指出：“人才培养，尤其是创新人才培养，是基础性、全局性的工作，也是战略性和前瞻性的工作。在高等学校人才培养工作中，学生动手实践能力培养是其中的弱项，也是提高高等教育教学质量的重中之重”。基础力学实验是大部分工科专业学生必修之课，也是第一门与工程实际联系较广泛的技术基础课，因此在培养学生动手能力、创新意识以及掌握工程实测方法、手段上起着承上启下的关键作用口］。ｌ实验教学示范中心的标准口］，应该从以下几方面做好工作：（１）坚持以学生为本，以激励学生学习兴趣、开发学习潜能、培养实践能力和创新能力为核心，深化实验教学改革，积极探索培养学生实践能力和创新能力的模式和方法；（２）提高实验课质量，处理好实验教学质与量的关系，注重培养学生创新的激情，引导学生走上创新之路；（３）建立分层次、多模块、相互衔接的科学、系统的实验教学体系，与理论教学既有机结合又相对独立；（４）实验教学内容与科研、工程、社会应用实践密切联系，形成良性互动，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合；（５）引入集成信息技术等现代技术，改造传统的实验教学内容和实验技术方法，加强综合性、设计性、创新性实验；（６）建立新型的适应学生能力培养的，鼓励学生探索的，多元实验考核方法和实验教学模式，推进学生自主学习、合作学习、研究性学习。河海大学力学实验中心作为国家级力学实验教学实验教学改革与创新的几个方面根据当前高等教育的形式以及教育部建立国家级收稿日期：２００８—０４—０７修改日期：２００８—０６—２３作者简介：邱玲（１９６６一），女，湖南省湘潭市人，本科，高级实验师，主要研究方向：材料的力学性能实验基金项目：国家级力学实验教学示范中心及工科力学教学基地资助项目．万方数据 实验技术与管理１２４示范中心之一，以及工科力学教学基地之一，在实验教学的改革与创新方面已做了一些工作。为进一步加强实验教学以便给学生有更多的动手机会，将大面积工科专业的基础力学实验课由原来的课内８学时增加到２４学时（一个学分），单独授课。实验内容由原来只有材料力学实验，增加了理论力学实验和结构力学实验。实验教学方式改变原来的灌输式，改革实验项目，开发了综合性、设计性实验，共有２６个实验可供选择，同时增加实验设备台套数，保证了学生动手的机会。实验考核更加注重学生综合能力的考核，增加了当场测试、当场完成并提交实验报告的环节，真正让学生自觉消除依赖性，感到上实验课可学到更多实用性的东西，从而激发了学生学习的兴趣和积极性。其中为了更好地培养学生自主学习的能力，重点放在了开发综合性、设计性实验。２设计性实验的教与学设计性实验从教学方式上改变了过去由教师拟定实验方案、给出具体的实验步骤、有相同的实验结果和标准的实验报告等程式化教学模式。作为设计性实验，没有现成的实验步骤和具体方法，完全由学生自己动脑、自己设计、自己操作完成，充分发挥学生的主观能动性，变被动学习为主动学习。首先，要求学生上课前必须事先预习相关的理论知识和实验目的，否则在课堂上不能按时完成。其次，将设计性实验的测试结果作为成绩考核的一部分，因此绝大多数学生都能认真对待，并且比较全面、细致地思考问题。课后要求每个学生都写出感想或总结。以下用三角支撑梁的测试实验为例进行分析与说明。图１为多功能加载架的示意图［３］。通过在加载架上安装不同类型的试件进行加载，可实现多种组合的实验形式。例如：三角支撑梁的内力和弯矩的测试实验；单梁或叠合梁的纯弯曲应变分布规律的实验；槽型铝梁弯曲中心的测试实验；压杆临界荷载的测试实验等。图１中的虚线部分为三角支撑梁的示意图，具体尺寸如图２所示。在梁的上、下两面共粘贴了７个电阻应变片。应变片的粘贴方向与梁的轴向平行。在装置旁有２个温度补偿片。完成该设计性实验所需课时为４学时，根据实验装置的台套数基本上２～３个学生为一组，测试时以小组为单位可以互相讨论。实验数据处理、实验结果分析和实验报告则要求每个学生自己完成。实验重点是自主确定测试内容，并在规定的时间内实现实验要求，如测ＡＢ段的轴力、最大弯矩、剪力等。实验时首先自主设计实验方案，梁上粘贴的７个电阻片可任意选取，根据需要采用不同的桥路形式，分别进行测试、分析。万 方数据图１多功能加载架示意图２０囫碥图２三角支撑梁尺寸分布图在做设计性实验前，学生已做过的电测实验有梁的纯弯曲正应变分布规律测试和圆管受弯扭组合变形主应力测试，已经掌握了几种基本的组桥方法，如１／４桥、半桥、全桥的接线和测量［４巧］，为设计性实验打下了一定的基础。设计性实验与前面做过的实验相比难点为：（１）梁的ＡＢ段中应变片１、２产生的应变既有弯矩引起的，同时又有轴力引起的，是一个综合数值，如何测出轴力，必须知道轴力所引起的应变大小；（２）剪力产生的方向与应变片粘贴的方向垂直，应变片产生的应变是轴向变形的大小，不能直接测出剪力；（３）设计思路及测试方法正确与否要学生自己进行分析判断；（４）测试相同的参数有多种方法能实现，但测试结果及产生的误差要有分析、说明与比较。教师上课时可以先提示学生难点所在，以便引起（下转第１３２页）１３２实验技术与管理进行质量管理和持续改进，从而有针对性地培养学生的能力。做好对学生的学习监控，是在实验教学质量监控中应用６ａ质量管理，追求卓越质量的重要保障。６ｄ质量管理注意发现潜在的、隐藏的问题，而不是事后发现问题再采取措施，它是去寻找潜在的可能发生的问题，预先处理，不给问题发生的机会。对学生进行监控，就是要不断地发现学生的弱点和问题，然后对实验教学过程进行管理和提高，使毕业生走向社会后不缺乏实践能力，目的是培养出能力好、素质高的具有卓越质量的高水平的人才。４实践中不断地进行探索和总结。应以６ｄ质量管理理念为核心，灵活运用６ｄ质量管理的方法，注重结合高校自身的特点开展质量监控，避免生搬硬套和不切实际。同时６０质量管理的良好实施需要全员参与，因而实施组织和教师、学生等要积极配合，齐心协力，才能完善实验教学质量监控体系，不断地改进实验教学质量，完成培养新世纪高素质创新人才的历史使命。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１３饶洪德．对实验教学的思考与探索［Ｊ］．实验室研究与探索，２００７，２６（６）：１０９－１１１．［２］吴新开，朱承志，钟义长．综合性实验的综合原则ｌ－Ｊ］．实验室研究与结束语在实验教学质量监控体系中应用６０质量管理要探索，２００７，２６（６）：８９－９１．［３］熊腊森．６ｄ质量管理理念与技术［Ｊ］．电焊机，２００５，３５（７）：４８—５３．［４］谢主兰．改革实验教学培养学生的实践与创新能力［Ｊ］．实验室研究与探索，２００７，２６（６）：９５—９７．［５］周嗥．六西格玛管理的理论与实践Ｉ－Ｄ］．上海：同济大学硕士学位论文，２００６．［６］周合兵，祝凤荣，陈琦，等．构建实验教学质量保障体系的实践与探索［Ｊ］．实验室研究与探索，２００６，２５（６）：７１３－７１６．Ｅ７］肖建富，肖亚芹，王涛．实验教学管理体系的改革与创新［Ｊ］．实验技术与管理，２００６，２３（５）：２２—２４．将管理文件制定、信息收集（检查、听课、抽查、教学例会、座谈、毕业生跟踪调查等）、对实验教师和学生的评价与监控等各个环节放在一个系统中进行管理和提高，不可以疏漏和忽略任何一个环节，这样才能提高实验教学质量，培养出优秀人才。但６ａ质量管理理念在实验教学质量监控中尚处于探索阶段，还需要我们在（上接第１２４页）３学生的重视，使其少走弯路，也可以举些实例进行分析，加强学生对桥路连接的理解运用，形成以教师为主导、学生为主体、师生互动的实验指导模式。根据实验教学的需要，力学实验中心开发的设计性实验共有１０个，可供学生任意选做，或有兴趣的学生课后选做。设计性实验对学生自主学习的要求相对较高，同时可以训练学生独立思考、综合分析、动手测试的能力，也提高了学生的实验兴趣。课后学生交来的感想和总结中，有学生这样写到：“这次实验比我们平常只是照葫芦画瓢按书上具体实验步骤一步步操作难多了，从设计实验方案、确定实验步骤、使用实验仪器到分配实验时间，无不需要认真思考和合理安排，否则，将直接导致实验失败以及实验时间的浪费。刚开始觉得很迷茫，无从下手，后来静下心来慢慢琢磨，同学们都提出了各自的测试思路。经过综合比较后，我们采用了２种不同的组桥方法。通过这次实验，我加深了对力学知识的掌握，实验还锻炼了我的逻辑思维，激发了我对实验的兴趣，可以受益终生。”在培养学生动手、动脑能力方面，力学实验中心还配合学校开展“大学生创新实验计划项目”，鼓励学生申报，为他们提供指导和实验场地设备。学校对申报的项目进行评审后，立项并给予经费支持，学生自己设计并实施完成。结语在实验教学越来越受到重视的今天，实验教学应该改变平推式和填鸭式的模式，倡导研究性学习，充分激发学生的学习兴趣，激活学生的思维，激发学生的动力，压缩讲授时间［６］。开设设计性实验是实验教学改革和创新的一种举措，体现了以人为本的教育思想，有利于创新人才的培养。设计性实验打破了实验依附理论的传统教学模式，使实验教学真正成为学生学习知识、培养能力的基本方法和有效途径［７］。教学实践也证明设计性实验可取得较好的教学效果。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］张天军，屈钧利．材料力学实验教学与学生综合创新能力的培养［Ｊ］．实验技术与管理，２００７，２４（１０）：２０３—２０５．［２］教育部高教司．国家级实验教学示范中心建设标准［Ｚ］．２００６．［３］邱玲，王山山，陈玉泉，等．基础力学实验［Ｍ］．南京：河海大学出版社．２００６．［４］刘鸿文，吕荣坤．材料力学实验［Ｍ］．北京；高等教育出版社．２０００．［５］范钦珊，王杏根，陈巨兵，等．［Ｍ］．北京：高等教育出版社．２００６．［６］邓宗白．基础力学实验教学改革ＥＪ］．中国大学教学，２００５，６（２）：３７—３９．［７］徐飞鸿，陈浩军，喻小明，等．构建材料力学系列“三性”实验，培养学生创新意识和综合实践能力［Ｊ］．实验技术与管理，２００７，２４（１０）：】９７—２００．万方数据 实验教学中设计性实验的应用及效果
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
邱玲， 朱为玄， 王京荣， Qiu Ling， Zhu Weixuan， Wang Jingrong河海大学,工程力学系,江苏,南京,210098实验技术与管理
EXPERIMENTAL TECHNOLOGY AND MANAGEMENT2009,26(2)2次
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