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工程力学实验(上海市精品课程)
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课程介绍

实践情况

实验中心以先进的实验教育理念为指导,紧密结合理论课程教学,完成了统一规划、集中管理的实验中心体制与机制建设,具备了体系完整、专业覆盖面广、立体化教学、开放型管理、设备技术先进的实验教学条件。实验教学的效果明显提高,主要体现在:

1) 专业覆盖面广,学生受益面大

工程力学实验覆盖了全校17个工科专业,每年参加实验中心教学实验的本科生人数约1500人,4万人时数。同时有机械、动力、材料、微纳米、土木、船舶海洋等专业的硕士、博士生选修相关的实验项目。通过选修工程力学实验,绝大多数同学都感到受益匪浅。

2) 形成了学生科技创新的环境与氛围,科技竞赛活动频繁且屡创佳绩

在全国、上海市组织的与力学有关的各类学生大赛中,同学们屡创佳绩。主要获奖有:首届全国大学生结构设计竞赛一等奖和三等奖;首届全国大学生船舶海洋设计大赛一等奖;第八届挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖;第三届华东地区结构设计邀请赛二等奖、三等奖等。

专家评价

校内外专家评价

教育部高等学校力学基础课程教学指导分委会副主任委员,上海大学副校长 叶志明 教授评价意见

上海交通大学的基础力学课程(《理论力学》、《材料力学》和《流体力学》在 “起点高、基础厚、要求严、重实践” 的办学思想指导下,结合近代科学技术的发展,面向高素质、创新人才培养的需求,在老中青几代人的辛勤耕耘下,各课程承前启后在课程体系、教学内容和方法等方面全方位地通过深化教学改革,特别在课程精品立体化建设方面成果显著,得到了国内同行的首肯。与此同时,在改革理论教学体系的基础上,不断革新基础力学实验教学体系,于 2002 年在工程力学专业开设《工程力学实验》单独课程,并于 2005 年在船建大平台专业、环境科学与工程专业中得到全面铺开。

近几年来,《工程力学实验》课程依托工程力学实验中心,以国家 211 、 985 工程项目建设和世界银行贷款项目建设为契机,围绕创新人才培养为目标,不断深入改革,经过其课程组共同努力,上海交通大学《工程力学实验》精品课程的建设充分体现了以下特色:

以建设“国家实验教学示范中心”为目标,建立了 一支专业与基础结合、教学与科研相结合、教学与实践相结合的教学队伍 ,积极开展教学改革和探索创新的师资队伍;以先进的教学理念,搭建了面向学校工科类专业的《工程力学实验》教学平台,完善实验体系、丰富实验内容、美化实验环境、健全实验管理和运行机制。在教育理念、实践教学模式和方法等方面不断探索与实践,确立了以学生为主体、教师为主导的教学理念,和“多模块分层次”的教学实践体系,加强实践性教学环节的活力,激发学生学习兴趣,培养学生实践动手能力和创新精神。

课程组坚持以引进和自制教学设备,建设突出工程背景的综合性设计性特色实验,编写了高质量的实验教材,自主开发网上选课系统,实现了开放式的教学模式,丰富了整个基础力学教学的内涵,充分显示上海交通大学在工程力学实验方面的改革和建设成果。

综上所述,上海交通大学《工程力学实验》课程的改革和建设,工作扎实、特色突出、成果显著,获得了国内同行的肯定,其很多经验具有推广示范作用。为此,本人谨郑重推荐该课程申报为国家级精品课程。

上海交通大学环境科学与工程学院副院长 贾金平教授 对“工程力学实验”课程评价

环境工程专业培养具有厚实的本学科的基础理论知识、较强的外语和计算机使用能力以及较宽的专业理论知识,且有较熟练的实验技能、工程设计、建设与管理能力,能在环境科学与环境工程领域内从事科研、规划、设计、管理、监测与评价以及教学等工作的德智体全面发展的高级人才为目标,坚持论联系实际,知识、能力、素质协调发展的原则。强化实践性教学环节,以保证学生综合运用所学知识处理环境工程实际问题的能力。强调厚基础、宽专业的理念,在课程设置上强化相关基础、淡化专业,并增加前沿特色内容以适应科技迅速发展和市场对人才的需求。

作为本专业的基础知识之一,力学面向工程,具有完整的科学体系:建模、分析、计算和实验相结合,有利于深化对物理过程和基本运动规律的认识。而本专业开设的《工程力学实验》是一门基础性实践课程,对于培养学生力学思维能力和加强综合和创新能力的有着重要的作用。

近些年来,工程力学实验课程组,不断改革教学理念,通过国家 211 工程、 985 工程和世界银行贷款等项目的建设,通过优质教学平台的建设,建立了“分层次,多模块”的课程体系,根据本专业特点制订了适合本专业的教学内容,通过师资队伍建设、高水平教材建设、课程网站建设、网上实验选课系统的建设,依托工程力学实验中心集中管理高效运行,呈现立体化开放式的教学模式。

该课程注重能力培养,通过合理配置基础实验和综合设计性实验,为学生在动手实践方面打下了扎实基础,本专业的学生是最大的受益者,综合能力和实践能力有了显著的提高。

综上所述,该课程特色鲜明,基础扎实,教师队伍合理,教学理念先进,教学效果良好,特推荐《工程力学实验》课程申报全国精品课程。

学校教学督导评价意见

上海交通大学教学督导 陈雪深教授 对“工程力学实验”课程评价

《工程力学实验》是面向学校工科专业的技术基础课,同时又是独立设课的实践课程。《工程力学实验》的内容包括基础力学课程(理论力学、材料力学和流体力学等)涉及工程问题的实验课程。作为大学本科课程,“工程力学实验”不仅帮助学生深刻掌握基础力学课程的理论知识,更重要的是让学生锻炼动手能力,培养创新思维,提高分析和解决工程实际问题的综合能力。

近些年,工程力学实验中心在国家 211 工程、 985 工程和世界银行贷款项目的建设下,改革传统的教学思想,以“培养学生力学思想,重基础与实践,求综合与创新”的教育理念,构建“多模块、分层次”、全面开放的工程力学实验教学体系,建设面向全校工科专业的《工程力学实验》教学平台,紧密结合理论课程教学,完成了统一规划、集中管理的实验中心体制与机制建设,具备了体系完整、专业覆盖面广、立体化教学、开放型管理、设备技术先进的实验教学条件。实验教学的效果明显提高。实验中心自主开发网上选课系统,改变以往的教学模式,实验室实现全面开放。实验中心不断研发和创新实验,形成了特色的实验教学,在培养力学思维中起到积极的作用。充分利用网络资源,建设网站丰富的教学资源。与相关基础力学课程,相互改革相互促进,在精品化建设中取得了丰硕成果。改革教学内容,出版高层次的实验教材。

校教学督导通过听课、观察学生实验、多次与教师和学生座谈听取意见,大家对工程力学实验利用充足的网络资源,软硬件结合,开发具有独立性,开放性,设计性、时代性的实验及其他实践教学环节 , 培养学生的实验研究能力,分析和解决实际问题的效果给予充分肯定。

工程力学实验课程的成绩是几代教师秉承老交大传统在几十年的岁月中连续努力奋斗取得的,该门课程已全面达到了“精品课程”的各项条件,特推荐将《工程力学实验》课程申报国家“精品课程”。

学生评价

1.对演示实验的评价

在此次理论力学演示之前,总觉得理论力学非常枯燥,可看了之后,我才知道在应用理论力学的世界里,也是多姿多彩,生动有趣。更重要的是给了我许多感性认识。 ——王勇(F0106104班)

从演示实验中我才发现,原来理论力学与我们的生活是如此的接近。 ——黄平(F0106101班)

学以致用,是我们的目标,而能够学以致用,则是我们的欢乐。我喜欢这些演示实验,不仅很有趣很贴近显示生活,更能让我感受到学习知识后能用之于解释这些现象的成功感。——张义积(F0106103班)

理论力学实验,代表着一种全新的理念,于我来讲也是一种全新的体验,曾经做过那么多的实验,但唯独这次理论力学实验给我耳目一新的感觉。什么叫实验,这才叫实验,把所学的理论知识巧妙地与工程实际联系起来。通过一些活灵活现的工程仿真模型,把那高深莫测的理论知识巧妙地运用上去,匪夷所思!一方面通过工程实际让我们很好地理解了理论知识,一方面也向我们展示了基础理论知识在工程实际中的重要性。似乎是一扇窗口,让我们从一个狭小的学习生活空间看到了精彩的大千世界。

理论力学似乎不再那么枯燥而深奥,它时时刻刻伴随着实验,让我们时时刻刻学以致用,动手动脑去体验科学,领悟科学。如果有那么一条金光大道,理论力学演示实验就是轻轻地揭开了蒙在我们眼上的布,让我们从黑暗中走出来,看到那灿烂的金光,看到自己已经站在了道口,接下来的任务就是准备好,启程! ——李檀(F0210201班)

在实验以前,做过的同学就告诉我说,实验过程很无聊,根本就是幼儿园的小朋友玩玩具。当时听到这些挺惊讶,不过在自己看了演示实验以后,却是另一番完全不同的感受。如果我说自己从实验中体验到了科学有多么伟大,或诸如此类的话,很空洞,也很无聊,不过在演示实验中,自己确实有一些切身的体会。

给我印象最深的是那个消振装置。不需要多复杂,多昂贵的设备,却最大限度地将目标物的振动减小,于是才有了各种巨型跨江大桥,才出现了各种摩天大,以及一些其他的高层宏大的建筑物,将这个世界点缀得更加精彩。说起来原理非常简单,但却是一代一代前人的不懈努力,使知识得以不断沉积的结果,我们是踩在巨人的肩膀上,当然能看得很远。平时人们强调得很多的是文化需要沉淀,其实科学也是离不开沉淀的。 ……     正确地认识实验,积极认真参与实验,我们会受益无穷。——林嘎(F0106101班)

2.对自主设计性实验评价

本次实验操作较简单,但却是第一次完全自主的实验,充分利用了课堂上所学的知识与实践相结合,解决实际问题。这对于了解课本知识有很大的帮助,也提高了学习的积极性。但由于实验的条件较简陋,应该开发出更为精密的实验,提高其实际应用程度。 ——赵重琦(F0106106班)

本次实验由于是自主设计的实验,有很多自己动手的部分,跟以前老师指导的实验大不一样,同学们的积极性非常高,充分地发挥了大家的主观能动性。但由于实验仪器不够精密,在很多时候无法达到期望的实验精度,希望以后能够有更好的仪器,让同学们做到更好。 ——薛亮(F0106106班)

本次实验是几次理论力学实验中唯一的一次自由性实验,从策划到最后的数据记录都需要自己来按计划进行。更是需要几位同学进行人力安排,能够充分利用时间,有效地完成实验的全过程,希望将来仍有这样的机会。 ——杨颖(F0110201班)

本次实验真正体现了学以致用,给人留下了深刻的印象,比起有现成实验方法、步骤的各种实验,这种放宽大家思路的实验势必更受欢迎。 ——徐宇喆(F0106106班)

可以说这是我进入大学后第一个真正称得上实验的实验。以往不论是大学物理实验,还是材力实验,大都是老师一步步教你怎么操作,学会后在操作,其实只是按部就班罢了,而这次的理力实验则完全不同,老师只给出实验原理及器具,具体的实验步骤全凭学生自己设计操作,真正做到了既动手又动脑。
虽然说比起现成的其它实验麻烦了点,但我也确实学到了更多,很高兴能做到这样的实验。 ——冯斌(F0106105班)

3.对实验教学的评价

这次的实验考核,有必要。让我们重新复习了一下对整个课程,也对实验有了很好的掌握。——吴澄(F0416101班)

工程力学实验考核是我第一次以操作实验和数据计算作为考核的一门实验课。个人认为这种方式很好,真正能够检验出我们一个学习是否有效,实验的技能是否有所提高。——连海燕(F016101班)

实验考核的形式我认为很好,真正使我们自己亲手操作并理解了实验的意义,并且由于考核的随机性,使我们对每个实验都认真对待,达到了考核的目的。 ——石慧(F016101班)

这次实验考核比较严格,能够考察出学生的真实水平,我认为很不错的,就是希望能够有一个可选做的创新题目,为我们提供一个发挥的空间 ——孙政(F016102班)

考试的形式很好,比原先预定的形式正规,答疑很受同学欢迎,因为平时动手少的同学可以进行实验。
建议考试不一定选一些只一个人完成的项目,也可以选一些由多人合作完成的项目,因为实验也需要多人合作的,老师可以根据同学合作的效率及动手能力,数据处理能力给分。——李侃(F016101班)

4.部分学生实验报告

辐射影响

1. 举办实验教学及与其相关的全国性会议

(1)全国非力学专业力学教师培训班和研讨会,2001.12,上海,参加代表200人

(2)全国基础力学教学成果交流研讨会,2003.12,上海,参加代表100人

(3)全国材料试验机技术培训班,2005.11,上海,参加代表46人

(4)全国基础力学实验教学协作组2006年年会暨全国基础力学实验教学改革成果交流研讨会,2006.5,上海,参加代表130人

2. 参加实验教学及与其相关的全国性会议

(1)全国基础力学实验改革成果交流研讨会,2000,12,北京;大会报告:“立足基本实验教学,逐步实现全面开放”

(2)世界银行贷款“高等教育发展”项目建设成果与经验交流会,2003,9,武汉;大会报告:“基础力学实验教学的思考”

(3)全国基础力学实验教学工作协作组04年年会暨实验室建设经验交流会,2004,10,南京;大会报告:“网上选课系统与实验教学的全面开放”

(4)全国基础力学实验教学工作协作组05年年会暨实验室建设经验交流会,2005,5,武汉;大会报告:“综合性、创新性实验项目的开发与实践”

3. 示范中心标准编写

从2001年8月至2004年1月,作为主要编撰人员,起草了“全国基础力学实验教学示范中心”的标准。

4. 仪器设备

(1)光弹显示仪,1套,上海交通大学物理实验中心

(2)理论力学运动机构演示仪,清华大学美术学院(原中央美术学院),5套;华南理工大学教学学院,4套

5. 接受兄弟院校来访人员

范钦珊、付朝华等5人,清华大学

蒋持平等5人,北京航空航天大学

唐俊武等4人,北京科技大学

张亦良等5人,北京工业大学

亢一澜、赵志刚、候振德、张文德等7人,天津大学

韩健等3人,太原理工大学

王来贵,辽宁工程技术大学

张小鹏等3人,大连理工大学

王修斋,石油大学

常宗瑜等2人,中国海洋大学工程学院

刘德志等3人,山东东营职业学院

刘钊、樊久铭等4人,哈尔滨工业大学

缪红,中国科技大学

贾贤安等3人,合肥工业大学

何小元,东南大学

徐志洪等,南京理工大学

骆英、李建康等4人,江苏大学

邱玲,河海大学

袁健、浦奎英、金栋平等5人,南京航空航天大学

孙培林,江苏科技大学

涂强,重庆大学

戴振羽,西南交通大学

王蕴珊,山东大学

宋汉文等6人,复旦大学

张若京等5人,同济大学

程昌钧、朱怀亮等7人,上海大学

陈国豪等8人,华东理工大学

朱继梅,上海理工大学

孙渊,上海电机学院

梁美训等3人,东海大学

沃国伟等3人,上海应用技术学院

鲁阳、庄表中,浙江大学

陈乐生,福州大学

王杏根、李誉等3人,华中科技大学

蒋丽忠,中南大学

黄小清、汤立群、贺玲凤等5人,华南理工大学

戴振羽等3人,西南交通大学

屈本宁、文宏光等3人,昆明理工大学

卢智光等7人,西北工业大学

赵玉成等2人,西安交通大学

宋建夏等6人,宁夏大学

余同希,香港科技大学

土木系10余人,台湾成功大学

Fu-pen Chiang, Ta-Yung Hsu,纽约STONY BROOK大学机械系

Gordon D Mallinson等3人,新西兰AUCKLAND大学机械系

Gregory. S. Hancock等3人,澳大利亚 Sydney 大学工程学院

系主任等5人,荷兰Delft大学土木工程系

F. Ginesu等3人,意大利Cagliari大学机械系

校长等5人,俄罗斯KANSAN大学

6. 为上海周边地区高校承担教学任务

上海东海学院,每学期40人

上海应用技术学院,每学期50人

上海东方文化职业学校,每年30人