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同济大学国家级力学实验教学示范中心建设报告
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。学校十分重视实验教学,充分认识实验教学在学校人才培养和教学工作中的重要地位。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会,通过对国家级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,使同济大学实验教学建设有较明显的变化和进展,充分发挥同济大学国家级力学实验教学示范中心的示范辐射作用,加强各方面的交流,促进实验教学改革与实验室建设,培养、提高学生的创新能力。
二、 同济大学国家级力学实验教学示范中心的建设与发展
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。同济大学国家级力学实验教学示范中心以同济大学力学学科为依托,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。
示范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
同济大学国家级力学实验教学示范中心根据国家的建设要求和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体系。
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,同时促进了上海各个高校实验教学向综合性、设计性、创新性实验建设的交流。主要具有三个方面示范与辐射功能:
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。
在大学课程中力学课程是对基础课程和专业课程起到承上启下作用的课程。在同济大学工科类课程中,力学示范中心对全校大部分实验中心建设起到有效的辐射与示范作用,学校在示范中心多次召开实验示范中心建设的现场交流会,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,为同济大学的各实验教学中心建设上海市、国家级实验教学示范中心奠定基础。
2.同济大学国家级力学实验教学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,在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。示范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,以土木工程为应用背景的特色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,同济大学国家级力学实验教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
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,示范中心经过艰苦建设与努力发展,取得如下几个方面的显著成果与效果:
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
受到教学设备的限制,原来力学实验项目基本是演示性实验,每组实验的学生人数也偏多。按照国家对实验教学示范中心的建设要求,示范中心添置了4台新的电子万能拉伸试验机和2台电子扭转试验机设备,还新配置26台DH3818 电阻应变仪和大显示屏幕,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,同时示范中心与一些力学研究所、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)。目前示范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并顺利结题。
示范中心从2007年开始每年向全校优秀学生推荐若干个科研与教学的研究题目,通过导师制的专职教师指导,让同学独立完成这些研究题目,学生立题的研究题目巳有十二项(如:摩擦驱动系统仿真实验,微小飞行器简易风洞的设计与制造,新型光纤传感器研究及检测应用,投影栅线法对结构内部缺陷检测,轻质、环保多功能一体化建筑材料研制,弦索的拉力试验研究,高耸结构静力动力试验研究,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)。学生通过研究,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实验题目,从而能培养学生创新思维,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。
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,示范中心新建设开放性实验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,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。
目前新开放8个具有设计性、创新性的开放性实验项目。这些实验24小时向学生全面开放,学生可随时使用学校一卡通刷卡进入开放性实验室做自己的创新实验。这样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,教师在实验中做到启发式、讨论式教学,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。
3、建设虚拟实验的教学中心,提高学生参与实验的能力
为了有效地让学生们做好相关的实验课程操作的预习,示范中心建立了力学虚拟实验室。通过自行研制的力学实验虚拟软件,可以让学生通过校网络在计算机上应用图、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,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实验教学的盲点。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过程,甚至可以按自己的要求设计新的实验项目。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。
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,示范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,但力学实验设备大都是昂贵的,为满足每套设备实验的学生人数要求,示范中心已添置一些实验设备,提高教学实验的质量,满足不同专业与不同基础力学实验课程、专业力学实验课程的要求。同时添置一些高、精、尖的实验仪器与设备,保证传统实验内容与现代实验内容的渗透融合。示范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示范中心的建设。
5、改革实验教学,研制实验教学的电子教案
示范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,在示范中心的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,利用计算机辅助教学(简称CAI)这项先进的教学技术服务于实验教学,取得了良好效果。同时在某些开放实验点处安置远程视屏监控装置来指导学生的创新实验。
五、今后的发展规划
示范中心将根据国家级实验教学示范中心的建设要求,今后将从加强对外开放、实验室管理、充分发挥示范辐射作用、实验课程建设、人员培养等方面进行重点发展。
(一)加强对国内外高等教育发展趋势的了解,借鉴先进实验教学理念和经验,研究实验教学改革方向,探索实验教学改革新思路。
(二)进一步深化实验教学改革,优化实验教学内容和课程体系,凝练优秀教学成果,建设优质教学资源。
(三)进一步开展实验教学技术和方法的研究与实践,组织创新性实验活动,引领高等学校创新实验教学。
(四)不断更新、丰富网络实验教学资源,为高等学校实验教学示范中心教学资源网络共享平台提供优质资源,并对全国高等学校开放实验教学网站。
(五)开展多种形式的国内外实验教学特色合作与交流,积极承担有关培训任务,加强对实验人员的组织培训。