中心概况

同济大学力学实验中心简介

    同济大学力学实验室的建设可以追溯到上世纪50年代中期。当时在力学教研室下设材料力学实验室和给排水实验室。1964年在国内实验力学著名教授赵清澄主持下组建了光测力学实验室与电测力学实验室。以后又建立了理论力学实验室和振动力学实验室。后因学科发展需要,光测力学实验室、电测力学实验室、振动力学实验室合并成立实验力学研究室,给排水实验室发展成为流体力学实验室。2004年学校将原隶属于力学系的材料力学实验室、流体力学实验室、理论力学实验室与实验力学研究室合并组建

同济大学力学实验中心。

 

      

 同济大学力学实验中心以同济大学力学学科为依托,是同济大学力学学科的重要组成部分。同济大学力学学科师资力量雄厚,具有一级学科博士学位授予权和博士后流动站,其工程力学二级学科是全国重点学科。力学实验中心作为面向全校本科生的力学实验教学基地和创新能力培养基地,承担了大面积的力学公共基础课以及部分土木类、机械类的力学专业基础课的实验教学任务。力学实验中心还积极参与学科建设,承接各类科研和社会服务项目。

   力学实验中心以及前身的各力学实验室在长期的建设与发展中形成了教学认真、管理严格、服务规范的特点,得到了学校的重视与支持,力学实验课程始终受到广大学生的欢迎。曾先后被评为国家教委的先进集体、国家教委的院校物资工作先进集体、上海市高等院校先进集体以及校先进集体等,并在2006年被评定为国家级实验教学示范中心。

                 

              

  实验中心目前共有教职工22人,其中正高级3名,副高级11名,中级7名。拥有实验室面积3100M2,设备总资产约1400万元。中心近年承担与参与的教改项目为21项、发表的实验与教学论文44篇、开展的工程研究课题22项。其中获上海市科技进步奖8项。

    

    同济大学是一所以工科为主的综合性、研究型大学,是“211”“985”的重点建设高校,学校十分重视本科生教育,将本科生教育作为立校之本。学校坚持以学生为本,传授知识、培养能力、提高素质协调发展,注重对学生探索精神、科学思维、实践能力、创新能力的培养。学校十分重视实验教学,充分认识并落实实验教学在学校人才培养和教学工作中的地位,专门成立实验室与设备管理处,负责实验室建设与实验教学的规划与管理工作,并制订了一系列政策,改变了以往实验教学依附于理论教学的传统观念,形成了理论教学与实验教学统筹协调的理念和氛围。

 

             

 

力学实验中心近年来,根据同济大学专业设置的特点,吸收国内外实验教学的先进经验,结合现代化的实验教学手段,树立以培养学生实践能力和创新意识为宗旨,以实验教学改革和实验教学队伍建设为抓手,以先进的实验教学手段、开放的实验设备资源、完善的实验室管理制度为保障,全面提高实验教学质量和设备使用效益的实验教学理念,逐渐形成了有同济特色的力学实验教学改革思路,总结起来,主要有如下几个特点:

1 基本功训练与创新意识培养并举

  根据本科生培养的特点,强调力学实验基本功训练的同时,注意学生创新意识的培养。在实验课程安排上,既有基础性的验证型实验内容,又有创新性、综合性的设计型实验内容;既有必修课,也有选修课;以学生为本,因材施教。

2 实验教学与理论教学的和谐统一

  力学是理论性和实践性都很强的学科。根据力学实验的特点,我们将学生能力的培养贯穿于整个实验教学过程中,特别是培养学生的力学基础理论知识综合运用能力和解决工程实际问题的能力。一方面通过实验内容的精心设计来阐释力学的基础理论知识,加深学生对理论知识的理解;另一方面在实验中体现理论的指导作用,培养学生对理论课学习的兴趣。达到实验教学与理论教学的和谐统一。

3 传统实验内容与现代实验内容的渗透融合

  力学是一门古老的基础学科,它有很多经典的实验内容,是工程类学生所必须掌握的;力学又是一门发展中的学科,新兴交叉学科与高新技术的发展不断丰富力学研究的内容。现代力学实验课教学必须与时俱进,体现这种特点。我们通过开设先进复合材料力学实验、生物力学实验等课程和国际力学前沿研究领域接轨,激发学生对力学课程学习的兴趣。

4 基础力学实验与后继专业课程的有机衔接

  根据不同专业学生培养要求的不同,吸收相关学科的专业教师参与实验室建设与实验教学,做到基础力学实验与后继专业课程的有机衔接。在土木类学生的培养上已形成有显著同济特色的力学实验教学体系。近年来又根据学校学科布局的发展,探索建立有同济特色的汽车类、航空类学生的力学实验教学体系。

5 充分利用现代电子信息技术改进实验教学手段

  现代电子信息技术的发展为实验教学提供了新的手段,也提出了新的要求。我们通过学校投入和自筹经费,近年已逐步将大部分机械式的实验设备更新或改造成电子式的实验设备,并利用多媒体和网络等先进手段构建实验室信息平台以及实物实验与虚拟实验相结合的教学平台。

力学实验中心教学体系由三部分组成:

1   基础力学实验课程,包括材料力学实验(或工程力学实验、建筑力学实验)、理论力学实验、流体力学实验(或流体力学与流体机械实验、水力学实验)等,(2)专业力学实验课程,包括复合材料力学实验、实验力学实验(电测、光测、振动测试)等。所有的实验课程其内容均包括基本实验和提高性实验(体现综合性、设计性、应用性等特点)。(3) 开放性实验,按学生对力学实验掌握的状况,推荐优秀学生继续选修开放性力学实验项目,目前开设的有:1. 叠合梁的弯曲设计实验;2. 在机动荷载条件下桁架桥梁结构的静、动应力测试实验,3. 在机动支座下梁变形的综合性实验,4.双自由度系统的减振设计实验,5. 不同水工模型的水动力学实验, 6. 工程力学实验设计等。另外学生还可通过自选课题或参加教师的科研实验项目,在实验中心教师的指导下进行前沿性的研究创新型实验,如纳米纤维无纺布力学性能的测定、植物纤维复合材料力学性能的测定、生物力学实验等。

  力学实验中心在保证实验教学的同时,还利用雄厚的科研力量与先进的实验设备,积极组织中心人员面向社会承接各类科研和服务项目,并参与研究生、大学生的学位论文指导工作。一方面,中心人员注意从科研和服务项目中提炼合适的实例,不断充实实验教学的内容;另一方面,中心人员参加科研项目研究也有助于提高自身的业务水平,促进实验教学与科研、工程和社会应用实践的结合。

   同时,力学实验中心与航空航天与力学学院计算中心共同建立了我校力学虚拟仿真实验室,通过前期的建设,目前已经和美国MSC公司共同建立CAE/VPD人才培养基地

   力学实验中心经常组织中心人员进行实验技术、实验教学思想与教学法的讨论研究,倡导教学示范讲课,互相学习,互相听课,集体讨论与备课。鼓励教师和实验人员从培养学生的科学思维和创新意识出发,开发新的实验项目或改进原有的实验方案设计。对于参与综合性、设计性和研究型实验的学生,实验中心实行实验导师制进行指导。条件允许的情况下还吸收优秀学生参加科研项目。

  实验课程按多元考核方法,考核时注重学生在实验过程中的创新思维与严谨学风。力学实验课程评分一般占总授课评分的20%~30%,其中综合性、设计性实验与学生创意小论文占有70%。对按部就班,认真填写实验报告的学生能给到基本的合格分。而有创意的实验报告与实验小论文可以给高分甚至满分。这使学生实验兴趣得到激发,实验能力得到提高。其中理论力学的实验课在近二年中几乎每位同学都会递交自己的小论文,将所学力学知识运用到身边的实例中,实验教师也积极指导学生的小论文。这种实验教学考核方法也受到学生的欢迎。

   力学实验中心以及前身的各力学实验室始终把建立一支技术水平高、教学效果好、稳定的师资队伍作为工作的重点。近年来力学实验中心以力学学科为依托、发挥作为全校性实验教学平台的作用,吸引不同层次、不同学科背景的教师从事和参与实验教学和教学改革。在学校和学院的支持下,主要采取以下几项措施:

1   出台一系列政策和措施,稳定和扶持一支精干、数量合理的专职实验教学队伍。在职务晋升、岗位评聘时不强调学历,主要看工作实绩;在年终考核时,对于专职实验技术人员,有别于一般教师的考核,主要根据实验教学效果、设备管理水平和学生评价以及在实验中心建设中的贡献进行考核,不考核论文、经费、获奖等,使专职实验教学人员安心于本职工作,以培养学生、上好实验课为首要任务。

2  通过政策引导,吸收力学学科的理论课教师以及其他相关学科的专业教师(包括一部分资深教授、博导)作为兼职人员参与实验室建设与实验教学,以提升实验教学的水平,促进实验教学与学科建设、科研、工程和社会应用实践的结合,以及理论教学与实验教学、专业教学与基础实验教学的有机衔接。

3 鼓励实验教学人员通过参加教改项目、科研和社会服务项目、参加国内外实验教学研讨会等形式提升业务水平,其中有两位教师前年被选送到国外深造(已按期回国)。从政策上鼓励和引导实验教学人员自主研制教学仪器以及开发新的实验教学项目。

   学院在新一论岗位设置中,专门设置了实验教学与实验室管理责任教授岗位,并且普遍提高了实验教学人员的岗位津贴,使从事实验教学的人员与具有同等职称的理论课教学人员的待遇持平。另外每年还设立专项经费对实验教学工作量进行补贴。通过政策导向,保护和鼓励实验教学人员从事实验教学和教学改革的积极性。

 经过多年努力,力学实验中心现在拥有了一支年龄层次结构合理、高水平、可持续发展的实验教学和研究队伍,基本满足实验中心正常运转的需要。既有专职人员,又有兼职人员的队伍组成模式,一方面保证了基本队伍的稳定和连续性,另一方面又保持了队伍的活力和流动性。

实验中心还注重对专职人员的培养和兼职人员的选聘。通过岗位培训和参加国内外实验教学交流,鼓励专职人员在岗学习,在工作中提高;对于兼职人员则实行任期制,定期考评。通过这些措施,达到优化实验教学队伍的目的。

力学实验中心是一个团结奋进、爱岗敬业的集体。中心所有教学人员教学认真、工作负责,目前实验中心的主要成员都有10~25年以上的教学经历,有丰富的实验教学经验和研究工作经验。总体来看,中心人员具有较高的教学科研技术能力和水平。 

     力学实验中心作为面向全校本科生的力学实验教学基地和创新能力培养基地,经过连续几年的投入和建设,力学实验中心的实验教学资源得到了很大的改观,实验条件和环境有了明显改善,能较好地满足不同专业与不同基础力学实验课程、专业力学实验课程、提高性力学实验课程的需要。一些高、精、尖的实验仪器与设备,保证了传统实验内容与现代实验内容的渗透融合。中心在为本科生开设教学实验的同时,还能为本科生、研究生和广大教师从事科学研究提供强有力的支撑,这进一步放大了资源效益。反过来科学研究又促进了实验教学工作的发展和实验中心的学科建设。

力学实验中心及其前身的力学实验室在长期的发展过程中,形成了有同济特色以及学科特点的实验教学体系、实验教学方法、实验教学队伍和实验室管理模式,具体体现在如下几个方面:

1)显明的土木类力学实验教学特色

   同济大学的土木学科门类齐全,在全国处于领先地位,每年招收土木类学生数居全国之首,而土木类学生的培养计划中,力学基础课和力学专业课占有很大的比重,理论力学、材料力学、流体力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、振动力学、实验应力分析等是必修课和选修课,其中的实验教学部分占有相当的比例。同济大学力学实验中心承担的教学任务三分之二以上是为土木类学生开设的,因此在力学实验教学项目的安排上,具有显明的土木类力学特色,以土木工程为应用背景的材料力学性能测试和结构力学特性实验在实验项目中占有很大的比例。

2)紧密结合工程实际的能力培养模式

     同济大学力学实验中心的许多实验教学项目设置都强烈地体现着培养学生研究与解决工程实际问题能力的特色,使学生在实验操作能力提高的同时,尽早建立工程概念和学以致用的思维方式。比如材料力学的拉、压、扭转与疲劳振动的学生实验项目,全安排在可满足现代工程检测要求的大型试验机上进行,而不是安排仅满足教学示范要求的小型组合试验装置上进行。同样在流体力学的课程上,实验中心也建造了近30米长的工程水槽与几百米的管道来实现真正的工程状况流态实验,而不是仅做些模拟水槽演示,使学生真正了解水工工程知识。这种紧密结合工程实际的实验同样体现在光测实验、电测实验、振动实验等实验项目中。

3)教学科研融为一体的实验队伍建设

   长期以来,同济大学的力学实验教学队伍除了在基础力学实验教学方面不断总结经验,提高教学水平外,在实验力学研究方面,其水平也在国内名列前茅,承担了大量的科研和社会服务项目。这既有利于中心实验教学人员提高自身的业务水平,还可从科研和服务项目中提炼合适的实验范例,充实教学的内容,促进了实验教学与科研、工程和社会应用实践的结合。

4)严格规范的实验室管理和教学质量保证体系

同济大学力学实验中心在长达半个世纪的发展过程中,形成了严格规范的管理氛围,这种氛围不仅仅是管理制度的建立,它已经成为一种作风,甚至是一种文化,它不随人员的更迭而改变。许多实验中心人员对待实验室工作的关心远胜过对自己家庭的关心。特别是对实验室的设备精心管理与保养,几十年如一日。实验中心内至今还完好保存着由美国Tinius Olsen公司100多年前生产的万能材料试验机,这台机器在长期的精心维护下,仍能正常使用,国内外参观者无不称奇,这种长期对实验设备的精心管理成为力学实验中心的一个特点。将实验教学纳入同济大学教学质量保证体系,进行统一管理和监督,确保了实验教学的质量和水平。

 在同济大学领导的关心和支持下力学实验中心在2006年分别被评定为上海市实验教学示范中心和国家级力学实验教学示范中心。力学实验中心被评为国家级实验教学示范中心后引起了学校领导对实验教学的重视与投入。目前学校正在建设一批校级的实验教学示范中心,通过有方向、有目标的建设使同济大学实验教学建设有较明显的提高。