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摘要：根据创新能力培养规律，将自主研发、科研转化的力学教学实验优化、重构，形成了一个能力、知识、素质三维培养的贯穿于高层次工程教育全过程的力学实践体系，强化了高素质人才创新能力培养。
关键词：工程教育；高层次；实验中心；创新人才
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）11-0234-02
一、力学工程教学系统建立的背景
在我国，完善工程创新人才培养体系已成为各高等院校当务之急。达成共识的培养目标是：加强各层次学生的综合素质培养；实施领导力培训计划，培养学生在未来引领本国和世界工程科技发展的能力及具有国际视野和跨文化交流的能力。在实施这些能力的培养中，力学教育为高层次人才培养“搭”出了一座“桥”，即在“知识、能力、素质”方面的得天独厚的作用。众所周知，力学基础课程既是一门基础科学，又是一门技术科学，它是多种科学与工程的基础，长期以来在我国高等工科院校的人才培养中发挥着重要作用。然而，力学课程教育不仅仅只是知识的传授，而更是能力的培养。因此，构建并实施强化学生的实践能力培养的教学体系，是实施高层次人才培养的有效途径。在完成力学基础知识学习的基础上，通过基础型实验模块培养学生基本技能和提出问题的能力，以强化学生工程实践能力；研究型实验模块培养学生的提炼工程问题的能力，即建模能力、工程设计能力与工程创新能力；综合实验模块培养学生解决工程中的科学问题的综合能力；通过各种科技活动和创新实验构成创新实践模块，培养学生创新能力。这样就构成了学生知识、能力、素质的培养主线。
二、实践教学三维体系的建立
为了充分发挥力学文化在培养人才综合能力方面的得天独厚的作用，强化教学过程中注重知识培养和能力培养的有效结合，根据创新能力培养规律，自主研发、科研转换了十大实验、实践教学平台，建立分层次合理的实验课程体系。实验课程设置体现学科专业特点，分层次、多模块，形成以创新实践能力培养为核心的实验课程体系，适应学生工程实践能力和创新能力的培养需要。根据学生在各个学习阶段对实验、实践的需求，将其分成三个维度。
1.第一维度是知识培养主线。加强实验、实践的基础性，主要是基本知识的学习和实验的基本操作、基本技能的训练。通过这一阶段的训练，培养学生逻辑思维能力和良好的实验习惯。
2.第二维度是能力培养主线。即建模能力、工程设计能力与工程创新能力的培养。通过精选综合实验，如材料性能、测试参数和增加使用先进手段、设备的定量的测量内容，融入力学前沿科研成果和与现代的科学技术发展相适应的实验内容；扩大综合性、设计性（并不是复杂的、难度大的实验）、开放性和系统性的实验内容。给学生提供一个在高水平的基础上进行训练的实验教学平台，使实验教学既是学生将其学到的知识用于实际的实践，也是科研培训的一个重要环节。
3.第三维度是强化综合素质培养主线。通过所构成的创新实践模块，培养学生的创新能力。这些综合创新实验是教师的工程研究课题或科学研究课题成果转化过来的，具有较强的工程应用背景，用来培养学生认识工程问题、提炼工程中科学问题和工程设计能力。通过更新和丰富实验教学内涵、实验技术的研究，强化综合素质培养。如科研转化“龙洗动力学综合系列实验”在配备测振系统、激振系统及数字处理系统后，它可以同时做出多种具有典型现象的动力学实验。由于它是科研成果向教学方面转化的结果，是将流固交叉学科的最新科研成果转化为学生实验，因此实验反映了学科前沿成果，综合了高科技的设计手段，实现了实验的电测化、微机化、数字化，提高了实践的高科技含量，将带有神秘和迷信色彩的中华文物，赋予深刻的科学内涵和新意。
三、实践教学三维体系的功能
1.在体系构成上，坚持“加强基础，循序渐进，因材施教，全面提高”的方针，形成了教学实验体系，实施了实验基本能力的培养；创新、研究意识的培養；综合实验能力的训练；科学研究能力的培养。其特点为：学生多、专业广、课程宽。
2.在实践模式上，有三种模式：计划安排实验教学；半开放式实验教学；全开放式实验教学。实验教学安排能够满足学生自主训练和个性化发展的需要。
3.在训练层次上：①计划实验项目。将实验项目分为“必做实验”和“选做实验”。“必做实验”使用课内学时；“选做实验”使用课外时间（采用时、空开放）。在实验中，学生采用自主式、研究式和合作式的方式，进行实验、观察、分析实验现象。例如，学生在“科氏力实验台”进行实验过程中，利用了该装置的易操作和研究性功能，改变了原来的实验及写实验报告的做法，要求学生以撰写科技研究论文的形式拟写实验报告。因此，在实验中学生自己设计实验方案，他们多次到实验室及工程现场，开展实验、观察现象、提炼数据、分析结果、得出结论。在撰写实验报告时，他们搜集资料、查阅文献，为自己的结论佐证。在研讨会上学生们思想活跃，积极发言，各抒己见，使实验成为学生获取知识的第二课堂。②开放实验项目。通过建立学生自主实验、个性化学习的实验环境及课外开放的实验室，使学生利用课外时间，有组织地、井然有序地开展科技创新活动，为他们提前接受较系统的科研训练提供学术环境和条件。做到：①实验时间的开放。即非教学工作时间的全天候开放。②实验内容和项目的开放。学生可根据自己的情况，在网上选课，打破多年来一个年级学生一张课表的做法，做到一个学生一张课表，满足个性化教育，激发学生的主动学习的热情，提高实验教学水平。实践教学平台在“以教师为主导，学生为主体”的教育、教学理念的指导下，实施知识传授、能力培养、素质提高的全方位的综合型实践过程。在综合实验中采用学生自主设计的教学模式，学生自主设计，自主实验，自主分析，求同存异，体现个性发挥与个人创新能力培养。另一方面，在实践项目选题上给学生提供更多的机会，使其深入到工程一线，并主动地运用所学的力学知识去思考、去创新。通过这一过程也使我们对如何调动学生的创造性、动手能力、集成创新能力得到了启发。
关键词：工程教育；高层次；实验中心；创新人才
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）11-0234-02
一、力学工程教学系统建立的背景
在我国，完善工程创新人才培养体系已成为各高等院校当务之急。达成共识的培养目标是：加强各层次学生的综合素质培养；实施领导力培训计划，培养学生在未来引领本国和世界工程科技发展的能力及具有国际视野和跨文化交流的能力。在实施这些能力的培养中，力学教育为高层次人才培养“搭”出了一座“桥”，即在“知识、能力、素质”方面的得天独厚的作用。众所周知，力学基础课程既是一门基础科学，又是一门技术科学，它是多种科学与工程的基础，长期以来在我国高等工科院校的人才培养中发挥着重要作用。然而，力学课程教育不仅仅只是知识的传授，而更是能力的培养。因此，构建并实施强化学生的实践能力培养的教学体系，是实施高层次人才培养的有效途径。在完成力学基础知识学习的基础上，通过基础型实验模块培养学生基本技能和提出问题的能力，以强化学生工程实践能力；研究型实验模块培养学生的提炼工程问题的能力，即建模能力、工程设计能力与工程创新能力；综合实验模块培养学生解决工程中的科学问题的综合能力；通过各种科技活动和创新实验构成创新实践模块，培养学生创新能力。这样就构成了学生知识、能力、素质的培养主线。
二、实践教学三维体系的建立
为了充分发挥力学文化在培养人才综合能力方面的得天独厚的作用，强化教学过程中注重知识培养和能力培养的有效结合，根据创新能力培养规律，自主研发、科研转换了十大实验、实践教学平台，建立分层次合理的实验课程体系。实验课程设置体现学科专业特点，分层次、多模块，形成以创新实践能力培养为核心的实验课程体系，适应学生工程实践能力和创新能力的培养需要。根据学生在各个学习阶段对实验、实践的需求，将其分成三个维度。
1.第一维度是知识培养主线。加强实验、实践的基础性，主要是基本知识的学习和实验的基本操作、基本技能的训练。通过这一阶段的训练，培养学生逻辑思维能力和良好的实验习惯。
2.第二维度是能力培养主线。即建模能力、工程设计能力与工程创新能力的培养。通过精选综合实验，如材料性能、测试参数和增加使用先进手段、设备的定量的测量内容，融入力学前沿科研成果和与现代的科学技术发展相适应的实验内容；扩大综合性、设计性（并不是复杂的、难度大的实验）、开放性和系统性的实验内容。给学生提供一个在高水平的基础上进行训练的实验教学平台，使实验教学既是学生将其学到的知识用于实际的实践，也是科研培训的一个重要环节。
3.第三维度是强化综合素质培养主线。通过所构成的创新实践模块，培养学生的创新能力。这些综合创新实验是教师的工程研究课题或科学研究课题成果转化过来的，具有较强的工程应用背景，用来培养学生认识工程问题、提炼工程中科学问题和工程设计能力。通过更新和丰富实验教学内涵、实验技术的研究，强化综合素质培养。如科研转化“龙洗动力学综合系列实验”在配备测振系统、激振系统及数字处理系统后，它可以同时做出多种具有典型现象的动力学实验。由于它是科研成果向教学方面转化的结果，是将流固交叉学科的最新科研成果转化为学生实验，因此实验反映了学科前沿成果，综合了高科技的设计手段，实现了实验的电测化、微机化、数字化，提高了实践的高科技含量，将带有神秘和迷信色彩的中华文物，赋予深刻的科学内涵和新意。
三、实践教学三维体系的功能
1.在体系构成上，坚持“加强基础，循序渐进，因材施教，全面提高”的方针，形成了教学实验体系，实施了实验基本能力的培养；创新、研究意识的培養；综合实验能力的训练；科学研究能力的培养。其特点为：学生多、专业广、课程宽。
2.在实践模式上，有三种模式：计划安排实验教学；半开放式实验教学；全开放式实验教学。实验教学安排能够满足学生自主训练和个性化发展的需要。
3.在训练层次上：①计划实验项目。将实验项目分为“必做实验”和“选做实验”。“必做实验”使用课内学时；“选做实验”使用课外时间（采用时、空开放）。在实验中，学生采用自主式、研究式和合作式的方式，进行实验、观察、分析实验现象。例如，学生在“科氏力实验台”进行实验过程中，利用了该装置的易操作和研究性功能，改变了原来的实验及写实验报告的做法，要求学生以撰写科技研究论文的形式拟写实验报告。因此，在实验中学生自己设计实验方案，他们多次到实验室及工程现场，开展实验、观察现象、提炼数据、分析结果、得出结论。在撰写实验报告时，他们搜集资料、查阅文献，为自己的结论佐证。在研讨会上学生们思想活跃，积极发言，各抒己见，使实验成为学生获取知识的第二课堂。②开放实验项目。通过建立学生自主实验、个性化学习的实验环境及课外开放的实验室，使学生利用课外时间，有组织地、井然有序地开展科技创新活动，为他们提前接受较系统的科研训练提供学术环境和条件。做到：①实验时间的开放。即非教学工作时间的全天候开放。②实验内容和项目的开放。学生可根据自己的情况，在网上选课，打破多年来一个年级学生一张课表的做法，做到一个学生一张课表，满足个性化教育，激发学生的主动学习的热情，提高实验教学水平。实践教学平台在“以教师为主导，学生为主体”的教育、教学理念的指导下，实施知识传授、能力培养、素质提高的全方位的综合型实践过程。在综合实验中采用学生自主设计的教学模式，学生自主设计，自主实验，自主分析，求同存异，体现个性发挥与个人创新能力培养。另一方面，在实践项目选题上给学生提供更多的机会，使其深入到工程一线，并主动地运用所学的力学知识去思考、去创新。通过这一过程也使我们对如何调动学生的创造性、动手能力、集成创新能力得到了启发。