2007年度汇报

学校名称

同济大学

中心名称

力学实验中心

中心主任

仲政

联系电话

021-65983998

E-mail

zhongk@mail.tongji.edu.cn

一、       学校政策与措施

同济大学力学实验中心在2006年12月份申报国家级力学实验教学示范中心获得通过后，学校就同济大学力学实验教学示范中心的长期建设与发展随即拟定相关政策，并通过力学实验教学示范中心的建设与规划来带动全校各实验教学中心的建设，目前已正式启动建设校级的实验教学示范中心的工作，通过有方向、有目标的建设使同济大学实验教学建设有了较明显的变化和进展，从而为今后同济大学的各个实验教学中心申报上海市、国家级实验教学示范中心奠定基础。

同时学校实验室与设备管理处多次在力学实验中心召开全校性的现场交流协调会。从而使该力学实验中心具有可持续性的长期发展能力。

二、       中心建设与发展

同济大学是一所以工科为主的综合性、研究型大学，是“211”和“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，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，固体力学是上海重点学科。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。

实验中心目前共有专职教职工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。

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发展思路，这主要的实验教学发展思路有如下几个方向：

（1）   基本实验训练与创新实验培养并举

根据本科生培养的特点，力学实验中心首先强调完成力学实验基本性训练的同时，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。

同时力学实验中心建设了24小时向全校学生开放的力学开放性实验室，并且建设了可提供学生们做好相关的实验课程操作的预习和按学生个人的要求可反复指导实验学习过程的虚拟实验教学室。

（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述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。

力学实验中心在这个方面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，目前巳固定开设8个具有设计性、创新性的开放性实验项目。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。

（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。

力学实验中心在实验建设与改造建设中始终将现代力学实验技术贯彻在其中，我们在材料力学实验中增加了具有现代工程叠合梁的实验，在实验力学增加了现代光纤维测试实验项目，并在光测实验项目上引进了先进的数据处理系统等等。这些现代的实验技术使传统实验项目发辉着与时俱进的良好实验效果。

（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。

力学实验中心从2007年开始每年向全校学生推荐若干个科研与教学的研究题目，通过专职教师的指导，让同学独立完成这些研究题目，我们目前通过学生立题的研究题目巳有十二项，我们希望学生通过这些研究题目的训练，学生能应用前期基础力学实验所掌握的技能与后继专业课程的知识有机结合来解决这些研究题目，从而能培养学生创新思维与严谨学风，激发学生对力学课程学习的兴趣，掌握国内、国际力学前沿研究领域的知识。

（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。

实验中心组织具有丰富实验教学经验的教师研制了对应各项实验的实验教学电子教案，并在力学实验中心五处实验教学点上安置了大屏幕的投影机和大屏幕的液晶电视机，并通过反复的使用与提高，现已利用这项先进的教学技术服务于实验教学中，并取得良好效果。

同济大学力学实验中心评定为国家级实验教学示范中心后，积极整合实验教学队伍，组合实验教学课程，规范实验教学管理，在继续抓好实验教学内容中的“基本力学实验” 建设的同时，努力建设一批“提高型实验(综合性、设计性、应用性等)”和“研究创新型实验(前沿性实验)”项目，带动实验室向高等学校基础实验教学的国家级示范中心建设标准的要求努力，进一步按照国家级实验示范中心的模范来建设好力学实验中心。

三、       示范与辐射

同济大学力学实验中心被评定为国家级力学实验教学示范中心后带动了同济大学与上海市相关高校实验教学的进一步发展，同时促进了各个高校实验教学项目向综合性、设计性、创新性实验建设的能力与交流的渠道。同济大学力学实验教学示范中心的示范与辐射作用主要具有三个方面功能：

1．力学是一门承上启下的基础技术课，力学实验示范中心的建设经验具普遍的示范意义。

在大学课程中一类是量大面广的基础课程，另一类是工程背景较强的专业课程，而力学课程是可以始终承上启下的课程。在同济大学工科类课程中，力学实验中心建设为上海市、国家级实验教学示范中心后，可以对全校大部分实验中心建设起到有效的辐射与示范作用，学校有关部门已在力学实验中心多次召开实验示范中心建设的交流会，同济大学通过力学实验教学示范中心这个点来推动整个学校的实验中心建设的工作，在2007年已正式启动建设校级实验教学示范中心的工作，从而为今后同济大学的各实验教学中心申报上海市、国家级实验教学示范中心奠定基础。

2．同济大学力学实验示范中心具有显明的土木类实验教学辐射作用

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、实验力学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。

同济大学力学实验中心被评定为国家级示范中心后，许多具有土木类特色的学校、学院纷纷上门学习与交流，因此同济大学力学示范中心建设也带动了全国土木类学校的实验教学示范中心的建设。

3．同济大学力学实验教学示范中心具有上海地区的实验教学辐射作用

上海地区是高校聚集的区域，百年建校的同济大学在上海地区又是名列前茅的高校，同济大学力学实验中心被评定为国家级示范中心后，上海地区许多学校、学院纷纷上门学习与交流，并且在2007年10月份而上海市教育委员会有关领导的主持下在同济大学召开了首届上海高等学校力学实验教学会议，在这个实验教学会议上建立了上海高等学校力学实验教学协作委员会，同时推举同济大学为协作委员会的主任与秘书长单位，这样使同济大学力学示范中心建设也起到向上海地区的实验教学辐射作用。

四、成果与效果

同济大学力学实验中心被评定为国家级力学实验教学示范中心后更加引起了学校领导对实验教学的重视与投入，力学实验中心经过近一年来艰苦的建设与努力的发展，现巳取得如下几个方面的成果与效果：

1、提高实验教学课程中综合性、设计性、创新性实验所占的比例

同济大学力学实验中心建设可以追溯到上世纪50年代中期，早期的力学实验由于受到教学设备的限制，它的实验项目基本是演示性实验，而且有些需配置大型试验设备的实验项目中每组实验的学生人数也偏多。按照国家实验教学示范中心的建设要求，实验中心巳通过添置新的3台电子万能拉伸试验机和2台电子扭转试验机设备以及新配置26台DH3818 电阻应变仪、大显示屏幕与增加实验时段来减少某些实验项目的学生人数，增加每个同学动手参与实验的条件，同时力学实验中心也与一些力学研究所、加工厂共同研制了一批综合性、设计性、创新性的实验设备（如新添的6台光纤实验装置，2台具有图像处理的光弹实验装置），并对实验中心人员加强了实验教学的能力培训。目前力学实验中心按教学大纲要求向全校、全院所承担的实验项目开出率达到100％，其中所有的实验课程内都包含有一定比例的综合性、设计性、创新性的实验项目。其中有三个实验项目已通过2007年校的综合性、设计性、创新性的精品实验项目评选。

2、结合工程背景与研究项目来建立开放性实验室

同济大学是一所工科类的综合大学，力学实验中心又以力学学科为依托，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，力学实验中心长期积极参与学科建设，承接着各类科研和社会服务项目。因此力学实验中心新建设的开放性实验室内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，甚至有些新建的开放实验教学项目就是具体工程项目委托的科研内容。

目前已新开放的8个具有设计性、创新性的开放性实验项目：

a)           叠合梁的弯曲设计实验；

b)           工程力学创新设计性实验；

c)           在机动荷载条件下桁架桥梁结构的静、动应力测试实验；

d)     在机动支座变移下梁变形的综合性实验；

e)     双自由度系统的减振设计实验；

f)      不同水工模型的水动力学实验；

g)      塔桅结构动、静测试的创新实验；

h)     桥梁结构动、静测试的创新实验。

这些实验安排在力学实验中心楼101室（48.1平方米），103室(49.8平方米)建设的开放实验室内，并且力学实验楼一楼西侧门作为开放学生的独立通道，门锁为学校一卡通刷卡起闭，24小时向学生全面开放，学生可随时进入开放性实验做自己创新的实验。学生可以自己动手操作，自主进行设计，拓展课堂知识，启发创新思维。

由于精心设计的开放性力学实验教学项目融合了力学基本理论知识与工程实践背景，教师在实验中又做到启发式、讨论式的教学方式，所以学生对这些力学实验兴趣浓厚，主动性、创新性都得到较好发挥。按实验中心的建设规划下一进在中心其它实验室内再选三个开放性的实验点来再继续加大实验项目向学生开放的力度。

3、建设虚拟实验的教学中心，提高学生参与实验的能力

在力学教学中开展实验教学是极其重要的教学环节，为了有效地让学生们做好相关的实验课程操作的预习，以免学生们在实际的实验过程中盲目的完成操作。通过研制的力学实验虚拟软件可以让学生在实验课外在计算机上应用了图、文、音并茂的计算机动态技术来模拟实验教学的整个操作过程，并在操作中配有相应的理论指导，通过这个环节来较好解决这个教学盲点。并且学生可不受时间约束、不受地点限止按个人的要求反复使用虚拟实验来指导自己的实验学习过程，甚至可以按自己的要求设计新的实验项目。同济大学力学实验中心巳建立了专职服务的虚拟实验的教学中心，教学中心内新配置26台dell电脑与大显示屏幕教学设备，目前的教学内容为：

1．和目前常规实验相匹配的材料力学虚拟实验。

2．和目前常规实验相匹配的理论力学虚拟实验。

3．流体力学典型虚拟实验。

4．其它力学虚拟实验。

这些虚拟实验建设后，可补充常规实验的学时与项目，提高学生设计性、创新性实验的能力，学生也可以通过网络通讯予以学习这些实验项目，巩固所学的理论知识。按建设规划这个虚拟实验的教学中心将与全校各实验中心、校图书馆联网，实现资源共享的条件。

4、添置实验的设备，增加实验设备套数，提高学生实验动手能力

通过学校的连续资金的投入和建设，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，但力学实验的设备大都是昂贵的大型设备，为满足示范中心每套设备的实验学生人数要求，实验中心已在适当的添置一些实验设备套数，提高教学实验的质量，在增加实验设备论证时，应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。添置一些高、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，还要为本科生、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。今年学校已投入105万元的专项设备建设基金作为建设资金。

5、改革实验教学，研制实验教学的电子教案

计算机辅助教学（简称CAI）是本世纪五十年代末兴起的一种现代教育技术，随着计算机技术，教育理论及教育的发展，CAI应用已经深入到学校的教育环节，从而促进了教育的发展、教育技术和教育观念的变革。使用电子教学的手段可使每个实验教学版面是以动态形式按学生理解的能力逐段逐块显示实验教学内容，在显示不同实验教学内容时可用不同字体与色彩来突出各种实验教学要求，以加深学习者第一视觉的影响，对重点难以讲解的实验内容可以配合图、文、音并茂的图像演示系统来提高讲解的实验教学质量与学习者理解的层次，在讲解中采用三维动态图形来表达工程背景的实例，因此可以有效地起到动静结合，图文并茂，语音混插的全方位实验教学效果。学习者可全方位的掌握力学的实验教学环节，从而有效的学习力学实验教学知识。

为了利用这项先进的教学技术服务于实验教学，力学实验中心在五处实验教学点上安置了大屏幕的投影机和大屏幕的液晶电视机，并且实验中心自己研制了对应的实验教学电子教案实践于各教学环节，已取得良好的效果。

6、实验教学与科研、工程和社会应用实践结合情况

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，对于参与综合性、设计性和研究型实验的学生，实验中心继续实行实验导师制进行指导。条件允许的情况下尽可能吸收优秀学生参加科研项目。中心人员还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。今年吸收本科生参与教师的实验研究项目为：

五、创新性实验建设经费使用情况

本年度经费

教育部拨付

学校配套

其他

合计

50万元

105万元

155万元

经

费

使

用

情

况

80万元的基础力学实验教学建设基金已到位，并完成80%的建设。

15万元的示范中心环境建设费已到位，并完成建设。

10万元的校级示范中心建设费已到位。

从教育部下拨的50万元校级示范中心建设费已到位。

中心主任（签名）

                                                            年   月   日

学校意见

学校负责人（签名）                        （学校公章）

                                                                  年   月   日