第１０卷第４期 ２０１２年８月 实验科学与技术 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＶｏＬ ｌ０ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１２
材料力学实验课程建设与教学改革研究
赵国臣，徐文娟，杨德生，程玲，胡 丹
（黑龙江科技学院 工程训练与基础实验中心，哈尔滨１５００２７）
摘要：材料力学实验是理工科高校采矿、机械、土建、力学、材料等相关专业的一门重要的基础或专业基础实验课程。以 课程建设为契机，黑龙江科技学院对材料力学实验课程进行了一系列的教学改革。丈中从实验项目分类设置、分层次教 学、网络教学平台建设、素质教育、开展对外服务等方面进行了系统的探讨。实践证明这些做法有助于实验教学质量的提 高，为学生专业课程的学习打下了良好的基础。 关键词：课程建设；教学改革；基础实验；网络平台 中图分类号：Ｇ６４２．４ ｉ ０３ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—４５５０．２０１２．０４．０３８
Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｒｅｆｏｒｍ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｃｏｕｒｓｅ
ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ
ＺＨＡＯ Ｇｕｏ—ｃｈｅｎ，ＸＵ Ｗｅｎ－ｊｕａｎ，ＹＡＮＧ Ｄｅ—ｓｈｅｎｇ，ＣＨＥＮＧ Ｌｉｎｇ，ＨＵ Ｄａｎ
（Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｂａｓｉｃ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００２７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ＣＯＵｌｅｅｓ ｏｒ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒ－ ｉｎｇ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ，ｃｉｖｉｌ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｒｅｌａｔｅｄ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａ１．Ｏｎｅ ｇｒａｓｐｅｄ ｔｈｅ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ｏｆ ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ ｒｅｆｏｒｍ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｍａｎｙ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｉｔｅｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｓｅｔ ｕｐ，ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｏｎｌｉｎｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｑｕａｌ— ｉｔｙ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ｅｎｇａｇｅ ｉｎ ｆｏｒｅｉｇｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔｓ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｈａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｓｅ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ ａｒｅ ｕｓｅｆｕｌ ｆｏｒｕｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｃｏｕｒｓｅｓ ｏｆ ｓｔｕｄｙ ｈａｓ ｌａｉｄ ａ ｇｏｏｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｔｕｄｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｕｒｓｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ；ｂａｓｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ；ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｌａｔｆｏｒｍ
为了落实教育部有关教学质量、教学改革和建 设精品课程的文件精神…，结合学院内涵建设的需
要，分别于２００３年和２００８年启动了两轮的精品课
程建设工作。材料力学实验作为理工科高校采矿、 机械、土建、力学、材料等相关专业的一门重要的 基础或专业基础实验课程，也进行了一系列的教学
改革，并取得了一定的成绩。在２０１０年４月，材料 力学实验成功申报黑龙江科技学院校级精品课程。
１ 实验项目分类设置
力学实验室早在１９９０年，就开始对材料力学 实验教学进行了一系列的改革，其内容是：创新实
收稿日期：２０１１—１１—２８ 基金项目：黑龙江科技学院教学研究课题：“实验项目分类 与设置的理论与实践研究”（ＪＹ１０—８９）；“基础 实验中心教学网站开发与建设”（ＪＹ１０—９２）； “实践教学质量管理体系的研究”（ＪＹｌ０—９３）； 黑龙江科技学院教学研究青年项目：基础实验 开放式教学改革的实践研究（ＪＹＩ２—１８４）。 作者简介：赵国臣（１９７８一），男，硕士，讲师，研究方向： 实验力学。 验内容，改进教学方法，并以实验兴趣小组的形式
积极开展实验教学的第二课堂活动。随着力学实验 教学的进一步改革，从１９９２年开始，材料力学实
验课独立设课，计划学时３２学时，作为一门考查 课单独评定成绩。实验项目按验证性实验、综合性 实验以及设计性实验进行分类Ｌ２］。随着课程建设
的深入和教育教学理论的发展，我们发现：这种分 类方法过于笼统，没有从实验的本质上进行界定，
导致教师在教学过程中，教学目标不明确，对实验
目的认识不深刻，缺乏对实验项目的内涵和外延的 探究，往往孤立地就实验而讲实验，停留在简单肤
浅的完成实验教学任务的层次上。由于不同专业、 不同层次学生人才培养方案中，每个实验项目对学
生知识体系和综合素质建构都具有特定的作用。学
生层次不同、专业不同、培养目标不同，实验项目 的设置也应不同。因此，根据材料力学实验课程本
身的特点，各实验项目的本质属性，从认知、应用 和创新三大层次对实验项目的性质进行重新界定，
分成了验证性、技术性、综合性、设计性以及创新
性５个类别。认真分析了各实验项目之间的内在联
系后，根据学生层次和专业人才培养需求，以学生 第ｌＯ卷第４期 赵国臣，等：材料力学实验课程建设与教学改革研究 ・ｌ１１・
能力培养为切人点，以提高服务专业能力为目标，
对实验项目进行了重新设置，按必做实验和选做实 验，合理确定了各类实验针对不同专业、不同层次 学生设置所占的比例。通过对实验项目进行重新分
类与设置，构建了多功能、多层次、开放型材料力 学实验教学新体系，同时进行了相应的教学内容、 方法、手段、考核方式等教学改革 ｊ。
２分层次教学
２．１分类教学的背景分析 由于高校扩招后，我校二、三本学生并存，三 本学生占５０ 左右。加之学生的个性不同，其文 化基础水平和知识结构不同，学生在学习的兴趣、
主动性、效果等方面存在较大差异，造成了学习需 求和发展方向的多样化，因而统一的教学活动无法 顺利开展。在实验教学中要真正做到面向全体学
生，全面提高学生的实验技能，需要解决整齐划一
的教学内容、教学要求、教学方法、考核要求与参 差不齐的学生学习可能性之间的矛盾。必须明确学 生是有差异的，教也要有差异；明确包括学习困难
学生在内的所有学生都是有充分发展潜能的。实验 教学中，要形成一种促使全体学生都能在各自原有
基础上得到良好发展的机制。我们在材料力学实验 教学中采取分类的教学方法，着眼使各类学生都能
在各自原有基础上得到较好的发展，把解决教学要 求和学生学习可能性之间的矛盾作为推动教学过程
展开的动力。在教学中，针对不同类型层次学生的 实际，从教学指导思想、内容、过程、方法和考核 上都做到有所区别，即充分体现因材施教的原则。
２．２分类教学的实施 ２．２．１ 编写新实验教学大纲 学校对实验课程教学大纲有统一的格式要求， 主要由课程简介及基本要求、课程实验目的要求、
适用专业、主要仪器设备、实验教学方式与基本要 求、考核与报告、实验项目设置与内容、说明等组 成。实验项目按验证性、综合性与设计性３个层
次，各类学生的实验项目分开设置。另外在选做项 目里留有１个自拟项目实验（３学时），以提供学生
创新的机会。实验项目设置以表格的形式给出，３２ 学时，其中必做项目占２Ｏ学时。另外，学生应在 每学期提供的２１学时选做实验项目中，选择完成
ｌ２学时。针对不同类别的学生，安排项目的难易 程度及具体要求有所不同。大纲每年可以进行修
订 ２．２．２对学生进行分类 实验前先将学生分为２类：以Ａ代表高层次、
Ｂ代表低层次。分类的基本要求是尊重学生，上绪 论课时教师讲明Ａ、Ｂ类学生在各个方面的不同要 求，学生按照自己的实际情况选择，一旦选择后中
途不变更。学生选定后再根据Ａ、Ｂ类学生的人数， 安排指导教师和实验时间。指导思想：针对学生的
２个类别，确定了２个层次教学目标的指导思想： 对Ｂ类学生采用低起点，小步走，抓反馈，多鼓励；
对Ａ类学生采用多变化，主动走，促能力。教学方 法不同：对Ａ类学生只稍加指点，强调注意事项，
学生自己动手完成实验；对Ｂ类学生，教师先交代 实验原理、器材、步骤及注意事项、关键步骤，进 行操作示范，然后才让学生操作。
２．２．３成绩考核 Ｂ类学生期末考试时，在自己完成的必做实验
项目中随机抽查一个实验参加期末操作考试。而Ａ 类学生除了在自己完成的必做实验项目中随机抽查
一个参加操作考试外，还要在一周时间内选择自己 拓展的实验内容完成一篇课程论文，格式与科技论 文格式要求一样。
２．３分类教学的成效与问题 分类教学最大限度地考虑了学生的个体差异和 内在潜力，充分体现了因材施教的原则，有利于转
化差生，培养优生，大幅度提高教学质量，提高了 学生实验兴趣和实验学习积极性。但也存在一些需 要解决的问题，比如，对Ａ类学生实验项目内容
的拓展深度和广度有待加强；教学实施过程中出现 的一些矛盾如实验方案的多样性与仪器设备的局限
性，层次化教学要求与学生成绩评定的公平性等都 有待认真研究并加以解决。
３ 网络教学平台建设
黑龙江科技学院基础实验中心于２００７年被省
教育厅批准为黑龙江省高等学校基础实验教学示范 中心。中心下设《大学物理实验》、《电工与电子技
术实验》以及《材料力学实验》３门课程。黑龙江科 技学院基础实验网络平台于２００９年下半年开始开
发，２０１０年２月开始投入使用，开展网络化教学。 平台以课程为重点，每门实验课程都具备独立的学 习区、交流区、考试区、管理区 。我们制作的
课件黑龙江科技学院基础实验网络平台在“第十届 全国多媒体课件大赛”中荣获高教理科组一等奖的
好成绩。本网络平台基于省级实验教学示范中心的 ・ｌｌ２・ 实验科学与技术 ２０１２年８月
角度，内容涵盖全部３门课程。本网络平台设置 ［教学文件］、［虚拟实验］、［网络课堂］、［教学 指导］、［学术交流］、［教师队伍］、［课程建设］、 ［素质教育］、［拓展资源］和［资源下载］共计 １０个专栏 Ｊ。我们根据需要，专门开发了适合３
门实验的考试系统，到目前为止有近６ ０００人次通 过本网络平台实现了在线考试。基础实验中心每学
年涉及采矿类、机械类、土建类、电气类、材料类 等近３０个专业，３ ０００名学生，学生、教师受益面
广、覆盖面宽、能够引领我校教育教学改革更深入 开展，具有很强的实用价值。基础实验网络平台的 开发与建设，拓展了学校的基础实验教学空间，提
高了学校的整体基础实验教学质量和水平。达到了
推进学校课程改革，促进资源共享，构建优秀的基 础实验课程网络教学平台的目的。为了建设省级精
品课程，本网络平台发挥着重要的支撑作用，是迈 向更高水平课程建设的基石。 量等组成，最终评定出竞赛获奖等级。力学创新实
验竞赛不仅激发了学生的创新意识，同时也培养了 学生在挫折与失败冲击下的团队协作精神。我们经
过努力创造条件，为学生搭建一个工程实践平台，
通过这个平台使学生在工程结构的综合设计、工艺 制作、实验分析、实验操作、综合分析与解决问
题等方面的能力上得到全面锻炼。竞赛作品已用于
结构应力分析实验教学中，为学院增添了２０台实
验设备，节省教学设备经费１５万元＿９］。
２０１０年力学实验室教师指导学生在“首届黑龙
江省大学生基础力学实验竞赛”中获团体二等奖。
２０１ １年，力学实验室还选择部分优秀学生开展现 场实测特色实验，如对松浦大桥、龙塔的现场实
测，以及其他工程设施中典型建筑物的实地测试。
根据学生能力，选择优秀学生结合大学生素质教育
活动，在创新这个层次上进行教学改革，使素质教 育活动常态化。
４ 组织创新实验设计大赛加强素质教育 ５ 开展对外服务
材料力学实验室实行全天候对学生开放。实验
室采用“预约登记”方式进行，实验室从上午８：３０ 到晚９：Ｏ０实行开放，学生可以根据实验内容和时
间进行“预约”，同时可以提高实验设备的利用率。 作为开放的重要内容之一就是组织创新实验设计大
赛。为了进一步创新材料力学实验课的教学方式， 实验室在现有实验设备条件下，于２００５年、２００７
年和２０１０年举办了三届大学生力学创新实验设计 大赛。创新实验竞赛给大学生提供了一个自行组 织、设计、制作、测试、分析、论证，全方位工程
实践锻炼的机会。首先，由学生以小组为单位提供 设计方案，根据设计方案绘制出工程结构设计图， 结构设计图上要标明结构制作的材料型号和尺寸大
小。然后，整个参赛项目的设计方案要以书面的形
式上交到竞赛组委会进行审核，项目设计方案经审 定后方可参赛。实验室提供活动场地，学校提供制 作材料。学生以５—６名一组为单位独立完成竞赛
的各项工作。即从工程结构的设计、制作、实验、 强度要求来论证工程结构设计的合理性，并提出工
程结构的改进方案，最后以书面形式提交项目竞赛 的总体报告参加答辩。答辩委员会对每项参赛作品
的设计、制作、实验、分析、答辩等综合质量进行 评审。评审内容由作品设计创新性、作品制作质 量、测点分布合理性、加载方案合理性、结构的实
验应力分析、结构的改进方案、报告质量、答辩质 实验室开放的另外一个重要内容就是积极开展
对外服务。对外服务分校内和校外两个层面。校
内，力学实验室主要是结合各个专业的需要，配合 学生做好课程设计和毕业设计，配合教师搞好科学
研究。如为材料学院的毕业设计做常温、低温冲击
试验２００多件，为机械学院的研究生毕业设计做弯
曲疲劳试验，测试试件８０多件等。力学实验室对
安全学院李凤仪教师有关煤矿回填科研项目的压块 试样进行了力学性能测试，实验试样４００个，历时
三个月（２０１０年ｌ２月～２０１１年３月）。对外服务：
力学实验室为哈尔滨北仓粮食仓储工程设备有限公 司提供了有关钢板焊接性能测试、钢板铆接性能测
试和特种钢板性能测试，测试了１８０个试样，历时
两个月。同时为该公司提供了测试仪器和技术人员
（有学生参与完成），完成了关于钢构框架式保温 粮仓（主要技术参数：０１５、总容量为２０１２ ｔ）的结
构安全性能测试。测试地点：巴彦县兴隆镇粮库，
历时１个月。该公司负责人认为力学实验室测试技
术先进，测试数据理想，完全达到了预期目标。教
师测试水平高，数据分析准确，为该公司自行研制 的具有自主知识产权的大型粮食仓储设备——钢结
构框架式保温粮食筒仓提供了安全保障。学生参与
完成项目测试，得到了充分锻炼，增强了科研服务
社会的意识和社会责任感。