实验教学是材料力学课程中重要的组成部分, 是培养学生动手能力、分析解决问题的能力和提高教学质量的重要实践性环节。在紧紧围绕培养学生能力这一目标设置新的实验项目后, 如何充分发挥学生的主体作用, 提高实验课教学质量成为需要解决的关键问题。我们利用开放实验室的资源, 从加强实验预习、分组分批实验、改变授课方式、增加讲评研讨课等四个方面进行了改革与实践, 使现代多媒体技术与学生动手实验相结合, 学生独立实验与教员指导相结合, 旨在探索实验教学的新模式, 充分发挥学生在实验课程中的主体作用, 提高学生的理论水平和实验课的教学质量。
1 加强实验预习
预习是做好实验的前提和保证, 将实验预习归结为看、查、写。
“看”就是认真阅读实验指导书和观看材料力学实验视频的相关章节, 做到明确实验目的、了解实验原理, 熟悉实验内容、主要操作步骤及数据处理方法, 合理安排实验时间。
“查”就是通过查阅附录或有关手册, 找出实验所需的参数。
“写”就是在“看”和“查”的基础上认真做好预习笔记, 拟定出实验方案, 尤其要写出实验中需要注意的事项。
充分利用开放实验室的材料力学多媒体实验教学系统, 为学生提供良好的预习条件, 以提高预习的效果。该系统将材料力学实验的各种教学资源以不同的方式链接在具体实验中, 单击实验名称即可进入。每个实验给出了具体的实验目的、实验原理、实验方案、实验设备和仪器的连接情况、实验预习报告、实验步骤、实验报告、实验步骤的动画演示、实验过程的视频演示、曲线分析及数据处理、实验注意事项等内容。该系统最大的特点就是采用将实验操作过程与实验数据同步保存的方式制作成视频演示课件, 可以整体观看也可以按实验步骤分段观看, 免去了教员的反复讲解, 有利于进行开放式实验教学。系统中实验操作过程制作的分步演示Flash, 有利于首次接触实验设备的学生了解设备的操作过程, 增加感性认识, 不但提高了学生对实验的兴趣, 而且有利于学生预习实验, 并满足自主学习的需要。另外只要点击相关资料就可以查阅需要的参数, 如果学生有问题只要点击答疑留言板, 就可以在留言板上留言, 指导教员可以及时给予回答, 也可以了解学生在实验中普遍遇到了哪些困难, 从而掌控学生的预习情况, 把握实验教学进程, 有针对性地进行实验指导。
2 分组、分批实验
利用开放实验室的资源和开放时间, 减少实验小组的人数和实验组数, 增加实验的批次。以2人为一个实验小组, 每次6个小组同时实验, 这样不但节约了设备投资, 也有利于教员检查预习情况, 提高教员的指导效果。
在实验开始前, 教员结合相关理论, 有针对性地提出问题, 加深学生对基本理论、基本知识的理解, 提高学生综合运用材料力学知识或其他学科知识分析、解决问题的能力, 并对实验预习情况提问和检查, 如:实验数据测试方案、实验设备的操作方法、软件参数的设定、实验注意事项、原始数据的记录表格和实验现象观察清单等。这种方式可以督促学生认真预习, 有利于培养学生独立思考能力, 提高学习的自觉性。
经提问和检查后, 实验预习合格的小组, 分组进行实验;实验预习不合格的小组, 在教员的指导和监督下, 再次预习, 若在30分钟内经检查重新预习通过可继续完成实验, 其余情况需要预约在其它开放时间完成实验。
3 改变授课方式
传统的材料力学实验是由教员提供实验项目, 以演示操作的方式给学生讲解实验步骤, 学生再按照预定的步骤操作, 这种陈旧的教学模式学生只是重复了一遍实验过程而已, 不但没有兴趣研究和探讨实验结果, 在知识和能力方面也没有多大提高。开放式实验教学树立以学生为核心的教学理念, 提倡以学生为实验教学的主体, 要求学生分组独立完成实验, 以提高实验教学的效果。
我们根据学生的层次和实验的目的和要求, 设计了多种授课方式。对于大专学生和课内的基础实验, 原则上沿用传统授课方式。对于独立开设实验课的学生, 以自主完成实验为主, 但不同类型的实验采用不同的授课方式。基础性实验是对所学理论知识的检验和证明, 既要体现对知识的验证和技能的训练, 又要提供学生获取知识能力的可能性, 在经过预习检查后, 只给学生简单介绍实验内容和实验步骤, 强调注意事项, 由学生分组完成实验, 验证课堂所学的理论, 掌握实验方法和实验技能。综合性实验是内容涉及材料力学课程的综合知识或相关课程知识或综合运用跨学科实验手段的实验, 这类实验既要体现知识内容的综合性, 又应体现能力素质培养的综合性, 在提问和检查后, 着重为学生讲授相关课程的知识和实验手段, 如电阻应变测量技术等, 开阔学生的思路、增长知识, 培养学生的综合运用能力。而设计性实验是给定实验目的、要求和实验条件, 由学员自行设计实验方案并加以实现的实验, 教员主要以审查学生的实验方案能否达到目的、实验方法和步骤是否正确, 准备和选择的实验仪器设备是否合理为主, 采用与学生交流和探讨的方法, 培养学生自主设计实验的能力, 继而提高独立解决工程与技术中实际问题的能力, 使学员在实验中体验创造的乐趣, 获得成功的体验。
4 增加讲评、研讨课
基本的材料力学实验按照实验目的可以分为两大类:一类是材料力学性能的测试实验, 如材料拉伸性能、压缩性能、弹性模量和泊松比以及扭转实验等;另一类是应力测试实验, 如纯弯曲应力实验, 弯扭组合主应力实验、组合变形构件单一应变成分测定、压杆临界力测定等实验。在每一类实验完成后, 增加一次讲评、研讨课, 由教员根据各小组学生的实验情况和实验报告, 对本类实验的情况进行总结, 并由各小组学生对实验现象、实验结果进行分析讨论, 对实验操作和实验结论进行评说, 以达到共同提高的目的。学生也可以将自行研究的相关问题、参加实验室建设或教员科研项目中遇到的问题提出, 供大家研究讨论实验思路、方案和仪器设备, 或对实验结果加以探讨, 为提高学生综合运用所学知识解决问题的能力和创新思维提供一个平台, 提高了学生的综合素质。
5 结语
依托开放实验室的资源和时间, 实验教学新模式的运用, 不但大大减少了设备投资, 提高了设备的利用率, 也较好地发挥了学生在实验中的主体作用, 调动了学生自主学习的积极性, 提高了实验教学的质量。
摘要:依托开放实验室, 从加强实验预习、分组分批实验、改变授课方式、增加讲评研讨课等四个方面对实验教学进行改革, 形成了完整的实验教学新模式, 达到了发挥学生在实验课程中的主体作用, 提高实验课教学质量的目的。
关键词:开放实验室,实验教学改革,实验教学质量
参考文献
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[2] 尹为民, 曹加恒, 曾慧, 等.实验教学的开放与创新策略[J].计算机教育, 2005 (12) :34~36.
[3] 烟台新天地试验技术有限公司.YDD-1多功能材料力学试验机操作手册[S].2007.
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