1、开放型实验在理论力学教改体系中的应用探究摘要：针对普通高等院校的实际情况，分析理论力学课程设立实验的可能性及必要性，对比了开放型实验模式与传统实验模式的优缺点，提出现阶段实施开放型实验的必要性及可行性，并简单做了实施方案说明。 关键词：传统实验模式；开放型实验模式；自主创新 中图分类号：O3 文献标识码： A 理论力学是一门理论性较强的专业基础课，它是材料力学、结构力学、机械原理等课程的基础，是研究物体机械运动一般规律的学科，与工程实践联系的也很紧密，在开发学生智力、培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力和创新能力以及解决工程实际问题的能力方面有重大影响。 然而，理论力学的内容
2、极其广泛，理论性太强，力学概念抽象，内容繁杂，分析研究对象多，而传统的理论力学教学多以课堂讲授为主，强调数学推理和力学论证的严谨性，讲求解题的技巧性，使学生领会其基本原理、基本概念和基本方法，可谓是“纸上谈兵” ，都是“镜中看花,越看越花” 。学生不能亲身动手去“采拮” ，未能从根本上改变重理论轻实践的传统模式，其主体意识难以得到发挥。所以，开设理论力学实验教学不仅是适应新的教改形势的需要，更是有效调动学生学习主动性的切实可行的基本途径1。 在新课程改革的理念下，强调以学生的学习为中心，使学生会学习，自主学习、自主发展，促进学生的全面发展和创新能力。充分重视学生质疑能力、创造能力、合作探究的培
3、养，具有全面、优质、可持续发展，具有创新意识和创新能力的要求。这一切都要求学生的主动学习能力，实践动手能力加强，后者则被普遍认为是创新人才培养中的关键环节之一。 但作为创新人才培养的重要环节，一直以来理论力学实验教学显得十分薄弱甚至备受忽略，很多高校只有少量甚至根本没有理论力学实验。实际上，理论力学实验不应视为是理论力学课的附属，它的根本任务是培养学生的智能和技能，增强分析工程实际的能力，它是理论力学理论知识的实践化，具象化。但在现阶段的课程学制下，从本已很紧张的理论力学理论学时中，再分出一部分作为常规实验，这显然不太现实，也会使得学生的理论学习更为困难。因此，通过对国内国外许多高校的调查了解
4、，建立开放型实验则是一个解决这一难点的很好途径。 理论力学开放型实验，是从简单生活现象引出复杂力学问题进而揭示理论力学原理, 从工程设计和研究对象的要求引出适于求解的理论力学理论与方法, 将教学与科研、工程应用相结合, 把理论力学实验引进理论力学教学中, 强化学生的实验技能训练和创新精神培养, 激发学生的联想和发散思维, 培养他们活用知识的能力2。 所谓开放型实验，是相对于传统实验模式而言，两者之间的区别主要在于： 1）实验方式的选择 传统实验模式中，实验作为课程教学的一个有机组成，无论实验学时多少，所有学习该课程的学生都必须参与完成实验，通过才能拿到学分，是一种被动逼迫式的学习，属于必修环节
5、。而开放型实验，采取额外计算学分的方式，设立为选修课，让实验本身也具有选择性。 2）实验主体的变化 传统实验中，实验主导是教师，而开放型实验，实验主体则为学生。由学生主导整个实验进程和结果。教师在整个实验过程中，不再对整个实验起决策作用，而是做好实验教学引导工作。从实验选题，流程安排，所需仪器的使用操作，所涉及到的专业理论之外的知识，实验最终结果证明，全程都需要教师的指导参与，最终对学生实验过程、实验结果和质量作出客观和公正的考核评价3。 3）实验主体的选择 传统实验模式中，实验只作为课程的一部分，只对该专业或相关专业的学生开放，学生无论愿不愿意，都必须完成实验；而开放型实验，对所有学生包括非
6、本专业学生开放，由于设为选修课，学生可以自主选择自己感兴趣的内容，促使学生主动参与进来，以此激发学生的主动参与性和积极性。 4）实验内容的设定 作为传统实验模式，实验内容、实验步骤、实验仪器，实验结果都是预先设定并已知的，学生只需按照程序走下去即可。而开放型实验，这些全部由学生提出，由学生推导得出最终结果。 5）实验时间的改变 传统实验模式中，实验内容提前安排好，实验时间是直接安排在课程表中，时间地点人物一旦确定，一般不会发生变动；而开放型实验，由于实验内容无法提前确定，导致时间不能预先设定，也无法对实验地点人物做出具体安排。 综上所述，在传统教学中，实验作为课程内的一个组成部分，从实验的提出
7、，实验的准备，直至最后的实验完成，教师在其中占据主导地位，学生被动接受。即使有学生自主动手部分，也是在教师的讲解指导下完成。其中，学生对该实验真正理解多少，接受多少，能由此推及到实践部分多少，可想而知。而造成这种情况最根本的原因，是由于缺少了学生的自主思考，自主动手阶段。但是作为创新性人才，能自主思考，设计，并且完成预定项目，这是必须要具备的能力，否则，所谓的创新性人才培养最终只是一句空话。而开放型实验的最大特点是:学生可以自行设计实验题目、实验方案，确定所需实验器材、测量仪器和操作步骤，学生的实验方案需经答辩后方可实施。设立开放型实验的目的就是为了激发学生的兴趣，促使学生将理论力学理论知识延
8、伸到课堂外，应用到生活实践中，锻炼学生的动手能力，培养学生的创新意识4。 目前，高等院校的实验大部分是封闭式的，即学生只能在安排好的固定时间到实验室做规定的实验项目，这种“抱着走“的实验教学方法，不能充分发挥学生对实验的积极性和主动性，不利于培养学生的动手能力和创造精神，不利于学生综合素质的提高。为此，教育部在年以号文件颁发了关于加强本科教学工作的若干意见 ，正式提出要在高校中建设开放性实验室，并在本科教育评估体系中也将开放性实验室作为一个评估指标。 当前，国内只有为数不多的高校进行了理论力学开放型实验的研究和实施。理论力学课程特点的特殊性决定了理论力学教学实验建设方法的特殊性，它不象材料力学
9、实验主要是实验设备。理论力学实验没有现成可直接购买的仪器设备，需要投入相对多的精力进行理论力学模型与实验装置的构思设计及应用实例的搜集整理上。理论力学实验在国内基本上属于空白，几所高校虽已开始建设，但均尚处于起步阶段。其中大部分都是展示、讲解、观摩实验，可动手操作、专业性强的实验并不多，并且精确度和操作没有体现出现代科技水平。在这方面，清华大学于2002 年就开始实施进行，并且对于理论力学课程，建立开放型实验，设立开展以下 7 种类型的实验5，主要为： 测量型实验侧重掌握测量技术和技巧； 演示型实验侧重对概念的理解及表达； 原理型实验侧重对复杂现象的理解及简化； 虚拟型实验侧重计算机的应用；
10、黑箱型实验侧重逆向思维； 兴趣型实验侧重开阔视野和动手能力； 创造型实验侧重综合能力和发明创造。 理论力学开放型实验从多方面考量设计，每种实验以力学知识为基础，各有侧重，着重于培养学生的动手能力、创造能力及处理问题的综合素质。强化学生的实验技能训练和创新精神培养, 激发学生的联想和发散思维, 培养他们活用知识的能力。 项目编号：江汉大学机建 JZ0072013 参考文献： 1 王虎，别永顺，郑碧玉，商泽进.浅谈理论力学实验课教学.交通高教研究 2001，2：56-57 2 吴秀娥，崔青竹.理论力学实验课教学改革实践.辽宁科技大学学报 2011,6 3 王秘刚. 浅谈实验教学的作用.学周刊 2011.1（135） 4 王月梅理论力学实验教学的探索与实践 EJG华北工学院学院：社科版，2004，20(1)：7980 5高云峰. 关于清华大学理论力学开放实验室的设想. 力学与实践 2002，24：64-65
