力學(xué)實(shí)驗室-同濟(jì)大學(xué)
2021-01-13 16:28 同濟(jì)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗室的建設(shè)可以追溯到上世紀(jì)50年代中期。當(dāng)時在力學(xué)教研室下設(shè)材料力學(xué)實(shí)驗室和給排水實(shí)驗室。1964年在國內(nèi)實(shí)驗力學(xué)著名教授趙清澄主持下組建了光測力學(xué)實(shí)驗室與電測力學(xué)實(shí)驗室。以后又建立了理論力學(xué)實(shí)驗室和振動力學(xué)實(shí)驗室。后因?qū)W科發(fā)展需要,光測力學(xué)實(shí)驗室、電測力學(xué)實(shí)驗室、振動力學(xué)實(shí)驗室合并成立實(shí)驗力學(xué)研究室,給排水實(shí)驗室發(fā)展成為流體力學(xué)實(shí)驗室。2004年學(xué)校將原隸屬于力學(xué)系的材料力學(xué)實(shí)驗室、流體力學(xué)實(shí)驗室、理論力學(xué)實(shí)驗室與實(shí)驗力學(xué)研究室合并組建同濟(jì)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗中心。
同濟(jì)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗中心以同濟(jì)大學(xué)力學(xué)學(xué)科為依托,是同濟(jì)大學(xué)力學(xué)學(xué)科的重要組成部分。同濟(jì)大學(xué)力學(xué)學(xué)科師資力量雄厚,具有一級學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán)和博士后流動站,其工程力學(xué)二級學(xué)科是全國重點(diǎn)學(xué)科。力學(xué)實(shí)驗中心作為面向全校本科生的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)基地和創(chuàng)新能力培養(yǎng)基地,承擔(dān)了大面積的力學(xué)公共基礎(chǔ)課以及部分土木類、機(jī)械類的力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課的實(shí)驗教學(xué)任務(wù)。力學(xué)實(shí)驗中心還積極參與學(xué)科建設(shè),承接各類科研和社會服務(wù)項目。
力學(xué)實(shí)驗中心以及前身的各力學(xué)實(shí)驗室在長期的建設(shè)與發(fā)展中形成了教學(xué)認(rèn)真、管理嚴(yán)格、服務(wù)規(guī)范的特點(diǎn),得到了學(xué)校的重視與支持,力學(xué)實(shí)驗課程始終受到廣大學(xué)生的歡迎。曾先后被評為國家教委的先進(jìn)集體、國家教委的院校物資工作先進(jìn)集體、上海市高等院校先進(jìn)集體以及校先進(jìn)集體等,并在2006年被評定為國家級實(shí)驗教學(xué)示范中心。
實(shí)驗中心目前共有教職工22人,其中正高級3名,副高級11名,中級7名。擁有實(shí)驗室面積3100M2,設(shè)備總資產(chǎn)約1400萬元。中心近年承擔(dān)與參與的教改項目為21項、發(fā)表的實(shí)驗與教學(xué)論文44篇、開展的工程研究課題22項。其中獲上海市科技進(jìn)步獎8項。
同濟(jì)大學(xué)是一所以工科為主的綜合性、研究型大學(xué),是“211”和“985”的重點(diǎn)建設(shè)高校,學(xué)校十分重視本科生教育,將本科生教育作為立校之本。學(xué)校堅持以學(xué)生為本,傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展,注重對學(xué)生探索精神、科學(xué)思維、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)校十分重視實(shí)驗教學(xué),充分認(rèn)識并落實(shí)實(shí)驗教學(xué)在學(xué)校人才培養(yǎng)和教學(xué)工作中的地位,專門成立實(shí)驗室與設(shè)備管理處,負(fù)責(zé)實(shí)驗室建設(shè)與實(shí)驗教學(xué)的規(guī)劃與管理工作,并制訂了一系列政策,改變了以往實(shí)驗教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)觀念,形成了理論教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的理念和氛圍。
力學(xué)實(shí)驗中心近年來,根據(jù)同濟(jì)大學(xué)專業(yè)設(shè)置的特點(diǎn),吸收國內(nèi)外實(shí)驗教學(xué)的先進(jìn)經(jīng)驗,結(jié)合現(xiàn)代化的實(shí)驗教學(xué)手段,樹立“以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識為宗旨,以實(shí)驗教學(xué)改革和實(shí)驗教學(xué)隊伍建設(shè)為抓手,以先進(jìn)的實(shí)驗教學(xué)手段、開放的實(shí)驗設(shè)備資源、完善的實(shí)驗室管理制度為保障,全面提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量和設(shè)備使用效益”的實(shí)驗教學(xué)理念,逐漸形成了有同濟(jì)特色的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革思路,總結(jié)起來,主要有如下幾個特點(diǎn):
(1) 基本功訓(xùn)練與創(chuàng)新意識培養(yǎng)并舉
根據(jù)本科生培養(yǎng)的特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)力學(xué)實(shí)驗基本功訓(xùn)練的同時,注意學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。在實(shí)驗課程安排上,既有基礎(chǔ)性的驗證型實(shí)驗內(nèi)容,又有創(chuàng)新性、綜合性的設(shè)計型實(shí)驗內(nèi)容;既有必修課,也有選修課;以學(xué)生為本,因材施教。
(2) 實(shí)驗教學(xué)與理論教學(xué)的和諧統(tǒng)一
力學(xué)是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科。根據(jù)力學(xué)實(shí)驗的特點(diǎn),我們將學(xué)生能力的培養(yǎng)貫穿于整個實(shí)驗教學(xué)過程中,特別是培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)理論知識綜合運(yùn)用能力和解決工程實(shí)際問題的能力。一方面通過實(shí)驗內(nèi)容的精心設(shè)計來闡釋力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識,加深學(xué)生對理論知識的理解;另一方面在實(shí)驗中體現(xiàn)理論的指導(dǎo)作用,培養(yǎng)學(xué)生對理論課學(xué)習(xí)的興趣。達(dá)到實(shí)驗教學(xué)與理論教學(xué)的和諧統(tǒng)一。
(3) 傳統(tǒng)實(shí)驗內(nèi)容與現(xiàn)代實(shí)驗內(nèi)容的滲透融合
力學(xué)是一門古老的基礎(chǔ)學(xué)科,它有很多經(jīng)典的實(shí)驗內(nèi)容,是工程類學(xué)生所必須掌握的;力學(xué)又是一門發(fā)展中的學(xué)科,新興交叉學(xué)科與高新技術(shù)的發(fā)展不斷豐富力學(xué)研究的內(nèi)容,F(xiàn)代力學(xué)實(shí)驗課教學(xué)必須與時俱進(jìn),體現(xiàn)這種特點(diǎn)。我們通過開設(shè)先進(jìn)復(fù)合材料力學(xué)實(shí)驗、生物力學(xué)實(shí)驗等課程和國際力學(xué)前沿研究領(lǐng)域接軌,激發(fā)學(xué)生對力學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣。
(4) 基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗與后繼專業(yè)課程的有機(jī)銜接
根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)要求的不同,吸收相關(guān)學(xué)科的專業(yè)教師參與實(shí)驗室建設(shè)與實(shí)驗教學(xué),做到基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗與后繼專業(yè)課程的有機(jī)銜接。在土木類學(xué)生的培養(yǎng)上已形成有顯著同濟(jì)特色的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)體系。近年來又根據(jù)學(xué)校學(xué)科布局的發(fā)展,探索建立有同濟(jì)特色的汽車類、航空類學(xué)生的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)體系。
(5) 充分利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)改進(jìn)實(shí)驗教學(xué)手段
現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展為實(shí)驗教學(xué)提供了新的手段,也提出了新的要求。我們通過學(xué)校投入和自籌經(jīng)費(fèi),近年已逐步將大部分機(jī)械式的實(shí)驗設(shè)備更新或改造成電子式的實(shí)驗設(shè)備,并利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)手段構(gòu)建實(shí)驗室信息平臺以及實(shí)物實(shí)驗與虛擬實(shí)驗相結(jié)合的教學(xué)平臺。
力學(xué)實(shí)驗中心教學(xué)體系由三部分組成:
(1) 基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗課程,包括材料力學(xué)實(shí)驗(或工程力學(xué)實(shí)驗、建筑力學(xué)實(shí)驗)、理論力學(xué)實(shí)驗、流體力學(xué)實(shí)驗(或流體力學(xué)與流體機(jī)械實(shí)驗、水力學(xué)實(shí)驗)等,(2)專業(yè)力學(xué)實(shí)驗課程,包括復(fù)合材料力學(xué)實(shí)驗、實(shí)驗力學(xué)實(shí)驗(電測、光測、振動測試)等。所有的實(shí)驗課程其內(nèi)容均包括基本實(shí)驗和提高性實(shí)驗(體現(xiàn)綜合性、設(shè)計性、應(yīng)用性等特點(diǎn))。(3) 開放性實(shí)驗,按學(xué)生對力學(xué)實(shí)驗掌握的狀況,推薦優(yōu)秀學(xué)生繼續(xù)選修開放性力學(xué)實(shí)驗項目,目前開設(shè)的有:1. 疊合梁的彎曲設(shè)計實(shí)驗;2. 在機(jī)動荷載條件下桁架橋梁結(jié)構(gòu)的靜、動應(yīng)力測試實(shí)驗,3. 在機(jī)動支座下梁變形的綜合性實(shí)驗,4.雙自由度系統(tǒng)的減振設(shè)計實(shí)驗,5. 不同水工模型的水動力學(xué)實(shí)驗, 6. 工程力學(xué)實(shí)驗設(shè)計等。另外學(xué)生還可通過自選課題或參加教師的科研實(shí)驗項目,在實(shí)驗中心教師的指導(dǎo)下進(jìn)行前沿性的研究創(chuàng)新型實(shí)驗,如納米纖維無紡布力學(xué)性能的測定、植物纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的測定、生物力學(xué)實(shí)驗等。
力學(xué)實(shí)驗中心在保證實(shí)驗教學(xué)的同時,還利用雄厚的科研力量與先進(jìn)的實(shí)驗設(shè)備,積極組織中心人員面向社會承接各類科研和服務(wù)項目,并參與研究生、大學(xué)生的學(xué)位論文指導(dǎo)工作。一方面,中心人員注意從科研和服務(wù)項目中提煉合適的實(shí)例,不斷充實(shí)實(shí)驗教學(xué)的內(nèi)容;另一方面,中心人員參加科研項目研究也有助于提高自身的業(yè)務(wù)水平,促進(jìn)實(shí)驗教學(xué)與科研、工程和社會應(yīng)用實(shí)踐的結(jié)合。
同時,力學(xué)實(shí)驗中心與航空航天與力學(xué)學(xué)院計算中心共同建立了我校力學(xué)虛擬仿真實(shí)驗室,通過前期的建設(shè),目前已經(jīng)和美國MSC公司共同建立CAE/VPD人才培養(yǎng)基地
力學(xué)實(shí)驗中心經(jīng)常組織中心人員進(jìn)行實(shí)驗技術(shù)、實(shí)驗教學(xué)思想與教學(xué)法的討論研究,倡導(dǎo)教學(xué)示范講課,互相學(xué)習(xí),互相聽課,集體討論與備課。鼓勵教師和實(shí)驗人員從培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識出發(fā),開發(fā)新的實(shí)驗項目或改進(jìn)原有的實(shí)驗方案設(shè)計。對于參與綜合性、設(shè)計性和研究型實(shí)驗的學(xué)生,實(shí)驗中心實(shí)行實(shí)驗導(dǎo)師制進(jìn)行指導(dǎo)。條件允許的情況下還吸收優(yōu)秀學(xué)生參加科研項目。
實(shí)驗課程按多元考核方法,考核時注重學(xué)生在實(shí)驗過程中的創(chuàng)新思維與嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。力學(xué)實(shí)驗課程評分一般占總授課評分的20%~30%,其中綜合性、設(shè)計性實(shí)驗與學(xué)生創(chuàng)意小論文占有70%。對按部就班,認(rèn)真填寫實(shí)驗報告的學(xué)生能給到基本的合格分。而有創(chuàng)意的實(shí)驗報告與實(shí)驗小論文可以給高分甚至滿分。這使學(xué)生實(shí)驗興趣得到激發(fā),實(shí)驗?zāi)芰Φ玫教岣摺F渲欣碚摿W(xué)的實(shí)驗課在近二年中幾乎每位同學(xué)都會遞交自己的小論文,將所學(xué)力學(xué)知識運(yùn)用到身邊的實(shí)例中,實(shí)驗教師也積極指導(dǎo)學(xué)生的小論文。這種實(shí)驗教學(xué)考核方法也受到學(xué)生的歡迎。
力學(xué)實(shí)驗中心以及前身的各力學(xué)實(shí)驗室始終把建立一支技術(shù)水平高、教學(xué)效果好、穩(wěn)定的師資隊伍作為工作的重點(diǎn)。近年來力學(xué)實(shí)驗中心以力學(xué)學(xué)科為依托、發(fā)揮作為全校性實(shí)驗教學(xué)平臺的作用,吸引不同層次、不同學(xué)科背景的教師從事和參與實(shí)驗教學(xué)和教學(xué)改革。在學(xué)校和學(xué)院的支持下,主要采取以下幾項措施:
1) 出臺一系列政策和措施,穩(wěn)定和扶持一支精干、數(shù)量合理的專職實(shí)驗教學(xué)隊伍。在職務(wù)晉升、崗位評聘時不強(qiáng)調(diào)學(xué)歷,主要看工作實(shí)績;在年終考核時,對于專職實(shí)驗技術(shù)人員,有別于一般教師的考核,主要根據(jù)實(shí)驗教學(xué)效果、設(shè)備管理水平和學(xué)生評價以及在實(shí)驗中心建設(shè)中的貢獻(xiàn)進(jìn)行考核,不考核論文、經(jīng)費(fèi)、獲獎等,使專職實(shí)驗教學(xué)人員安心于本職工作,以培養(yǎng)學(xué)生、上好實(shí)驗課為首要任務(wù)。
2) 通過政策引導(dǎo),吸收力學(xué)學(xué)科的理論課教師以及其他相關(guān)學(xué)科的專業(yè)教師(包括一部分資深教授、博導(dǎo))作為兼職人員參與實(shí)驗室建設(shè)與實(shí)驗教學(xué),以提升實(shí)驗教學(xué)的水平,促進(jìn)實(shí)驗教學(xué)與學(xué)科建設(shè)、科研、工程和社會應(yīng)用實(shí)踐的結(jié)合,以及理論教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)、專業(yè)教學(xué)與基礎(chǔ)實(shí)驗教學(xué)的有機(jī)銜接。
3) 鼓勵實(shí)驗教學(xué)人員通過參加教改項目、科研和社會服務(wù)項目、參加國內(nèi)外實(shí)驗教學(xué)研討會等形式提升業(yè)務(wù)水平,其中有兩位教師前年被選送到國外深造(已按期回國)。從政策上鼓勵和引導(dǎo)實(shí)驗教學(xué)人員自主研制教學(xué)儀器以及開發(fā)新的實(shí)驗教學(xué)項目。
學(xué)院在新一論崗位設(shè)置中,專門設(shè)置了實(shí)驗教學(xué)與實(shí)驗室管理責(zé)任教授崗位,并且普遍提高了實(shí)驗教學(xué)人員的崗位津貼,使從事實(shí)驗教學(xué)的人員與具有同等職稱的理論課教學(xué)人員的待遇持平。另外每年還設(shè)立專項經(jīng)費(fèi)對實(shí)驗教學(xué)工作量進(jìn)行補(bǔ)貼。通過政策導(dǎo)向,保護(hù)和鼓勵實(shí)驗教學(xué)人員從事實(shí)驗教學(xué)和教學(xué)改革的積極性。
經(jīng)過多年努力,力學(xué)實(shí)驗中心現(xiàn)在擁有了一支年齡層次結(jié)構(gòu)合理、高水平、可持續(xù)發(fā)展的實(shí)驗教學(xué)和研究隊伍,基本滿足實(shí)驗中心正常運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。既有專職人員,又有兼職人員的隊伍組成模式,一方面保證了基本隊伍的穩(wěn)定和連續(xù)性,另一方面又保持了隊伍的活力和流動性。
實(shí)驗中心還注重對專職人員的培養(yǎng)和兼職人員的選聘。通過崗位培訓(xùn)和參加國內(nèi)外實(shí)驗教學(xué)交流,鼓勵專職人員在崗學(xué)習(xí),在工作中提高;對于兼職人員則實(shí)行任期制,定期考評。通過這些措施,達(dá)到優(yōu)化實(shí)驗教學(xué)隊伍的目的。
力學(xué)實(shí)驗中心是一個團(tuán)結(jié)奮進(jìn)、愛崗敬業(yè)的集體。中心所有教學(xué)人員教學(xué)認(rèn)真、工作負(fù)責(zé),目前實(shí)驗中心的主要成員都有10~25年以上的教學(xué)經(jīng)歷,有豐富的實(shí)驗教學(xué)經(jīng)驗和研究工作經(jīng)驗?傮w來看,中心人員具有較高的教學(xué)科研技術(shù)能力和水平。
力學(xué)實(shí)驗中心作為面向全校本科生的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)基地和創(chuàng)新能力培養(yǎng)基地,經(jīng)過連續(xù)幾年的投入和建設(shè),力學(xué)實(shí)驗中心的實(shí)驗教學(xué)資源得到了很大的改觀,實(shí)驗條件和環(huán)境有了明顯改善,能較好地滿足不同專業(yè)與不同基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗課程、專業(yè)力學(xué)實(shí)驗課程、提高性力學(xué)實(shí)驗課程的需要。一些高、精、尖的實(shí)驗儀器與設(shè)備,保證了傳統(tǒng)實(shí)驗內(nèi)容與現(xiàn)代實(shí)驗內(nèi)容的滲透融合。中心在為本科生開設(shè)教學(xué)實(shí)驗的同時,還能為本科生、研究生和廣大教師從事科學(xué)研究提供強(qiáng)有力的支撐,這進(jìn)一步放大了資源效益。反過來科學(xué)研究又促進(jìn)了實(shí)驗教學(xué)工作的發(fā)展和實(shí)驗中心的學(xué)科建設(shè)。
力學(xué)實(shí)驗中心及其前身的力學(xué)實(shí)驗室在長期的發(fā)展過程中,形成了有同濟(jì)特色以及學(xué)科特點(diǎn)的實(shí)驗教學(xué)體系、實(shí)驗教學(xué)方法、實(shí)驗教學(xué)隊伍和實(shí)驗室管理模式,具體體現(xiàn)在如下幾個方面:
(1)顯明的土木類力學(xué)實(shí)驗教學(xué)特色
同濟(jì)大學(xué)的土木學(xué)科門類齊全,在全國處于領(lǐng)先地位,每年招收土木類學(xué)生數(shù)居全國之首,而土木類學(xué)生的培養(yǎng)計劃中,力學(xué)基礎(chǔ)課和力學(xué)專業(yè)課占有很大的比重,理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、振動力學(xué)、實(shí)驗應(yīng)力分析等是必修課和選修課,其中的實(shí)驗教學(xué)部分占有相當(dāng)?shù)谋壤。同?jì)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗中心承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)三分之二以上是為土木類學(xué)生開設(shè)的,因此在力學(xué)實(shí)驗教學(xué)項目的安排上,具有顯明的土木類力學(xué)特色,以土木工程為應(yīng)用背景的材料力學(xué)性能測試和結(jié)構(gòu)力學(xué)特性實(shí)驗在實(shí)驗項目中占有很大的比例。
(2)緊密結(jié)合工程實(shí)際的能力培養(yǎng)模式
同濟(jì)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗中心的許多實(shí)驗教學(xué)項目設(shè)置都強(qiáng)烈地體現(xiàn)著培養(yǎng)學(xué)生研究與解決工程實(shí)際問題能力的特色,使學(xué)生在實(shí)驗操作能力提高的同時,盡早建立工程概念和學(xué)以致用的思維方式。比如材料力學(xué)的拉、壓、扭轉(zhuǎn)與疲勞振動的學(xué)生實(shí)驗項目,全安排在可滿足現(xiàn)代工程檢測要求的大型試驗機(jī)和材料力學(xué)綜合測試分析實(shí)驗臺,機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)飛輪調(diào)速創(chuàng)新組合實(shí)驗臺等力學(xué)實(shí)驗裝置上進(jìn)行,而不是安排僅滿足教學(xué)示范要求的小型組合試驗裝置上進(jìn)行。同樣在流體力學(xué)的課程上,實(shí)驗中心也建造了近30米長的工程水槽與幾百米的管道來實(shí)現(xiàn)真正的工程狀況流態(tài)實(shí)驗,而不是僅做些模擬水槽演示,使學(xué)生真正了解水工工程知識。這種緊密結(jié)合工程實(shí)際的實(shí)驗同樣體現(xiàn)在光測實(shí)驗、電測實(shí)驗、振動實(shí)驗等實(shí)驗項目中。
(3)教學(xué)科研融為一體的實(shí)驗隊伍建設(shè)
長期以來,同濟(jì)大學(xué)的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)隊伍除了在基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗教學(xué)方面不斷總結(jié)經(jīng)驗,提高教學(xué)水平外,在實(shí)驗力學(xué)研究方面,其水平也在國內(nèi)名列前茅,承擔(dān)了大量的科研和社會服務(wù)項目。這既有利于中心實(shí)驗教學(xué)人員提高自身的業(yè)務(wù)水平,還可從科研和服務(wù)項目中提煉合適的實(shí)驗范例,充實(shí)教學(xué)的內(nèi)容,促進(jìn)了實(shí)驗教學(xué)與科研、工程和社會應(yīng)用實(shí)踐的結(jié)合。
(4)嚴(yán)格規(guī)范的實(shí)驗室管理和教學(xué)質(zhì)量保證體系
同濟(jì)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗中心在長達(dá)半個世紀(jì)的發(fā)展過程中,形成了嚴(yán)格規(guī)范的管理氛圍,這種氛圍不僅僅是管理制度的建立,它已經(jīng)成為一種作風(fēng),甚至是一種文化,它不隨人員的更迭而改變。許多實(shí)驗中心人員對待實(shí)驗室工作的關(guān)心遠(yuǎn)勝過對自己家庭的關(guān)心。特別是對實(shí)驗室的設(shè)備精心管理與保養(yǎng),幾十年如一日。實(shí)驗中心內(nèi)至今還完好保存著由美國Tinius Olsen公司100多年前生產(chǎn)的萬能材料試驗機(jī),這臺機(jī)器在長期的精心維護(hù)下,仍能正常使用,國內(nèi)外參觀者無不稱奇,這種長期對實(shí)驗設(shè)備的精心管理成為力學(xué)實(shí)驗中心的一個特點(diǎn)。將實(shí)驗教學(xué)納入同濟(jì)大學(xué)教學(xué)質(zhì)量保證體系,進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)督,確保了實(shí)驗教學(xué)的質(zhì)量和水平。
在同濟(jì)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和支持下力學(xué)實(shí)驗中心在2006年分別被評定為上海市實(shí)驗教學(xué)示范中心和國家級力學(xué)實(shí)驗教學(xué)示范中心。力學(xué)實(shí)驗中心被評為國家級實(shí)驗教學(xué)示范中心后引起了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對實(shí)驗教學(xué)的重視與投入。目前學(xué)校正在建設(shè)一批校級的實(shí)驗教學(xué)示范中心,通過有方向、有目標(biāo)的建設(shè)使同濟(jì)大學(xué)實(shí)驗教學(xué)建設(shè)有較明顯的提高。
力學(xué)實(shí)驗中心以及前身的各力學(xué)實(shí)驗室在長期的建設(shè)與發(fā)展中形成了教學(xué)認(rèn)真、管理嚴(yán)格、服務(wù)規(guī)范的特點(diǎn),得到了學(xué)校的重視與支持,力學(xué)實(shí)驗課程始終受到廣大學(xué)生的歡迎。曾先后被評為國家教委的先進(jìn)集體、國家教委的院校物資工作先進(jìn)集體、上海市高等院校先進(jìn)集體以及校先進(jìn)集體等,并在2006年被評定為國家級實(shí)驗教學(xué)示范中心。
實(shí)驗中心目前共有教職工22人,其中正高級3名,副高級11名,中級7名。擁有實(shí)驗室面積3100M2,設(shè)備總資產(chǎn)約1400萬元。中心近年承擔(dān)與參與的教改項目為21項、發(fā)表的實(shí)驗與教學(xué)論文44篇、開展的工程研究課題22項。其中獲上海市科技進(jìn)步獎8項。
同濟(jì)大學(xué)是一所以工科為主的綜合性、研究型大學(xué),是“211”和“985”的重點(diǎn)建設(shè)高校,學(xué)校十分重視本科生教育,將本科生教育作為立校之本。學(xué)校堅持以學(xué)生為本,傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展,注重對學(xué)生探索精神、科學(xué)思維、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)校十分重視實(shí)驗教學(xué),充分認(rèn)識并落實(shí)實(shí)驗教學(xué)在學(xué)校人才培養(yǎng)和教學(xué)工作中的地位,專門成立實(shí)驗室與設(shè)備管理處,負(fù)責(zé)實(shí)驗室建設(shè)與實(shí)驗教學(xué)的規(guī)劃與管理工作,并制訂了一系列政策,改變了以往實(shí)驗教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)觀念,形成了理論教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的理念和氛圍。
力學(xué)實(shí)驗中心近年來,根據(jù)同濟(jì)大學(xué)專業(yè)設(shè)置的特點(diǎn),吸收國內(nèi)外實(shí)驗教學(xué)的先進(jìn)經(jīng)驗,結(jié)合現(xiàn)代化的實(shí)驗教學(xué)手段,樹立“以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識為宗旨,以實(shí)驗教學(xué)改革和實(shí)驗教學(xué)隊伍建設(shè)為抓手,以先進(jìn)的實(shí)驗教學(xué)手段、開放的實(shí)驗設(shè)備資源、完善的實(shí)驗室管理制度為保障,全面提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量和設(shè)備使用效益”的實(shí)驗教學(xué)理念,逐漸形成了有同濟(jì)特色的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革思路,總結(jié)起來,主要有如下幾個特點(diǎn):
(1) 基本功訓(xùn)練與創(chuàng)新意識培養(yǎng)并舉
根據(jù)本科生培養(yǎng)的特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)力學(xué)實(shí)驗基本功訓(xùn)練的同時,注意學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。在實(shí)驗課程安排上,既有基礎(chǔ)性的驗證型實(shí)驗內(nèi)容,又有創(chuàng)新性、綜合性的設(shè)計型實(shí)驗內(nèi)容;既有必修課,也有選修課;以學(xué)生為本,因材施教。
(2) 實(shí)驗教學(xué)與理論教學(xué)的和諧統(tǒng)一
力學(xué)是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科。根據(jù)力學(xué)實(shí)驗的特點(diǎn),我們將學(xué)生能力的培養(yǎng)貫穿于整個實(shí)驗教學(xué)過程中,特別是培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)理論知識綜合運(yùn)用能力和解決工程實(shí)際問題的能力。一方面通過實(shí)驗內(nèi)容的精心設(shè)計來闡釋力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識,加深學(xué)生對理論知識的理解;另一方面在實(shí)驗中體現(xiàn)理論的指導(dǎo)作用,培養(yǎng)學(xué)生對理論課學(xué)習(xí)的興趣。達(dá)到實(shí)驗教學(xué)與理論教學(xué)的和諧統(tǒng)一。
(3) 傳統(tǒng)實(shí)驗內(nèi)容與現(xiàn)代實(shí)驗內(nèi)容的滲透融合
力學(xué)是一門古老的基礎(chǔ)學(xué)科,它有很多經(jīng)典的實(shí)驗內(nèi)容,是工程類學(xué)生所必須掌握的;力學(xué)又是一門發(fā)展中的學(xué)科,新興交叉學(xué)科與高新技術(shù)的發(fā)展不斷豐富力學(xué)研究的內(nèi)容,F(xiàn)代力學(xué)實(shí)驗課教學(xué)必須與時俱進(jìn),體現(xiàn)這種特點(diǎn)。我們通過開設(shè)先進(jìn)復(fù)合材料力學(xué)實(shí)驗、生物力學(xué)實(shí)驗等課程和國際力學(xué)前沿研究領(lǐng)域接軌,激發(fā)學(xué)生對力學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣。
(4) 基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗與后繼專業(yè)課程的有機(jī)銜接
根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)要求的不同,吸收相關(guān)學(xué)科的專業(yè)教師參與實(shí)驗室建設(shè)與實(shí)驗教學(xué),做到基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗與后繼專業(yè)課程的有機(jī)銜接。在土木類學(xué)生的培養(yǎng)上已形成有顯著同濟(jì)特色的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)體系。近年來又根據(jù)學(xué)校學(xué)科布局的發(fā)展,探索建立有同濟(jì)特色的汽車類、航空類學(xué)生的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)體系。
(5) 充分利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)改進(jìn)實(shí)驗教學(xué)手段
現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展為實(shí)驗教學(xué)提供了新的手段,也提出了新的要求。我們通過學(xué)校投入和自籌經(jīng)費(fèi),近年已逐步將大部分機(jī)械式的實(shí)驗設(shè)備更新或改造成電子式的實(shí)驗設(shè)備,并利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)手段構(gòu)建實(shí)驗室信息平臺以及實(shí)物實(shí)驗與虛擬實(shí)驗相結(jié)合的教學(xué)平臺。
力學(xué)實(shí)驗中心教學(xué)體系由三部分組成:
(1) 基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗課程,包括材料力學(xué)實(shí)驗(或工程力學(xué)實(shí)驗、建筑力學(xué)實(shí)驗)、理論力學(xué)實(shí)驗、流體力學(xué)實(shí)驗(或流體力學(xué)與流體機(jī)械實(shí)驗、水力學(xué)實(shí)驗)等,(2)專業(yè)力學(xué)實(shí)驗課程,包括復(fù)合材料力學(xué)實(shí)驗、實(shí)驗力學(xué)實(shí)驗(電測、光測、振動測試)等。所有的實(shí)驗課程其內(nèi)容均包括基本實(shí)驗和提高性實(shí)驗(體現(xiàn)綜合性、設(shè)計性、應(yīng)用性等特點(diǎn))。(3) 開放性實(shí)驗,按學(xué)生對力學(xué)實(shí)驗掌握的狀況,推薦優(yōu)秀學(xué)生繼續(xù)選修開放性力學(xué)實(shí)驗項目,目前開設(shè)的有:1. 疊合梁的彎曲設(shè)計實(shí)驗;2. 在機(jī)動荷載條件下桁架橋梁結(jié)構(gòu)的靜、動應(yīng)力測試實(shí)驗,3. 在機(jī)動支座下梁變形的綜合性實(shí)驗,4.雙自由度系統(tǒng)的減振設(shè)計實(shí)驗,5. 不同水工模型的水動力學(xué)實(shí)驗, 6. 工程力學(xué)實(shí)驗設(shè)計等。另外學(xué)生還可通過自選課題或參加教師的科研實(shí)驗項目,在實(shí)驗中心教師的指導(dǎo)下進(jìn)行前沿性的研究創(chuàng)新型實(shí)驗,如納米纖維無紡布力學(xué)性能的測定、植物纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的測定、生物力學(xué)實(shí)驗等。
力學(xué)實(shí)驗中心在保證實(shí)驗教學(xué)的同時,還利用雄厚的科研力量與先進(jìn)的實(shí)驗設(shè)備,積極組織中心人員面向社會承接各類科研和服務(wù)項目,并參與研究生、大學(xué)生的學(xué)位論文指導(dǎo)工作。一方面,中心人員注意從科研和服務(wù)項目中提煉合適的實(shí)例,不斷充實(shí)實(shí)驗教學(xué)的內(nèi)容;另一方面,中心人員參加科研項目研究也有助于提高自身的業(yè)務(wù)水平,促進(jìn)實(shí)驗教學(xué)與科研、工程和社會應(yīng)用實(shí)踐的結(jié)合。
同時,力學(xué)實(shí)驗中心與航空航天與力學(xué)學(xué)院計算中心共同建立了我校力學(xué)虛擬仿真實(shí)驗室,通過前期的建設(shè),目前已經(jīng)和美國MSC公司共同建立CAE/VPD人才培養(yǎng)基地
力學(xué)實(shí)驗中心經(jīng)常組織中心人員進(jìn)行實(shí)驗技術(shù)、實(shí)驗教學(xué)思想與教學(xué)法的討論研究,倡導(dǎo)教學(xué)示范講課,互相學(xué)習(xí),互相聽課,集體討論與備課。鼓勵教師和實(shí)驗人員從培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識出發(fā),開發(fā)新的實(shí)驗項目或改進(jìn)原有的實(shí)驗方案設(shè)計。對于參與綜合性、設(shè)計性和研究型實(shí)驗的學(xué)生,實(shí)驗中心實(shí)行實(shí)驗導(dǎo)師制進(jìn)行指導(dǎo)。條件允許的情況下還吸收優(yōu)秀學(xué)生參加科研項目。
實(shí)驗課程按多元考核方法,考核時注重學(xué)生在實(shí)驗過程中的創(chuàng)新思維與嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。力學(xué)實(shí)驗課程評分一般占總授課評分的20%~30%,其中綜合性、設(shè)計性實(shí)驗與學(xué)生創(chuàng)意小論文占有70%。對按部就班,認(rèn)真填寫實(shí)驗報告的學(xué)生能給到基本的合格分。而有創(chuàng)意的實(shí)驗報告與實(shí)驗小論文可以給高分甚至滿分。這使學(xué)生實(shí)驗興趣得到激發(fā),實(shí)驗?zāi)芰Φ玫教岣摺F渲欣碚摿W(xué)的實(shí)驗課在近二年中幾乎每位同學(xué)都會遞交自己的小論文,將所學(xué)力學(xué)知識運(yùn)用到身邊的實(shí)例中,實(shí)驗教師也積極指導(dǎo)學(xué)生的小論文。這種實(shí)驗教學(xué)考核方法也受到學(xué)生的歡迎。
力學(xué)實(shí)驗中心以及前身的各力學(xué)實(shí)驗室始終把建立一支技術(shù)水平高、教學(xué)效果好、穩(wěn)定的師資隊伍作為工作的重點(diǎn)。近年來力學(xué)實(shí)驗中心以力學(xué)學(xué)科為依托、發(fā)揮作為全校性實(shí)驗教學(xué)平臺的作用,吸引不同層次、不同學(xué)科背景的教師從事和參與實(shí)驗教學(xué)和教學(xué)改革。在學(xué)校和學(xué)院的支持下,主要采取以下幾項措施:
1) 出臺一系列政策和措施,穩(wěn)定和扶持一支精干、數(shù)量合理的專職實(shí)驗教學(xué)隊伍。在職務(wù)晉升、崗位評聘時不強(qiáng)調(diào)學(xué)歷,主要看工作實(shí)績;在年終考核時,對于專職實(shí)驗技術(shù)人員,有別于一般教師的考核,主要根據(jù)實(shí)驗教學(xué)效果、設(shè)備管理水平和學(xué)生評價以及在實(shí)驗中心建設(shè)中的貢獻(xiàn)進(jìn)行考核,不考核論文、經(jīng)費(fèi)、獲獎等,使專職實(shí)驗教學(xué)人員安心于本職工作,以培養(yǎng)學(xué)生、上好實(shí)驗課為首要任務(wù)。
2) 通過政策引導(dǎo),吸收力學(xué)學(xué)科的理論課教師以及其他相關(guān)學(xué)科的專業(yè)教師(包括一部分資深教授、博導(dǎo))作為兼職人員參與實(shí)驗室建設(shè)與實(shí)驗教學(xué),以提升實(shí)驗教學(xué)的水平,促進(jìn)實(shí)驗教學(xué)與學(xué)科建設(shè)、科研、工程和社會應(yīng)用實(shí)踐的結(jié)合,以及理論教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)、專業(yè)教學(xué)與基礎(chǔ)實(shí)驗教學(xué)的有機(jī)銜接。
3) 鼓勵實(shí)驗教學(xué)人員通過參加教改項目、科研和社會服務(wù)項目、參加國內(nèi)外實(shí)驗教學(xué)研討會等形式提升業(yè)務(wù)水平,其中有兩位教師前年被選送到國外深造(已按期回國)。從政策上鼓勵和引導(dǎo)實(shí)驗教學(xué)人員自主研制教學(xué)儀器以及開發(fā)新的實(shí)驗教學(xué)項目。
學(xué)院在新一論崗位設(shè)置中,專門設(shè)置了實(shí)驗教學(xué)與實(shí)驗室管理責(zé)任教授崗位,并且普遍提高了實(shí)驗教學(xué)人員的崗位津貼,使從事實(shí)驗教學(xué)的人員與具有同等職稱的理論課教學(xué)人員的待遇持平。另外每年還設(shè)立專項經(jīng)費(fèi)對實(shí)驗教學(xué)工作量進(jìn)行補(bǔ)貼。通過政策導(dǎo)向,保護(hù)和鼓勵實(shí)驗教學(xué)人員從事實(shí)驗教學(xué)和教學(xué)改革的積極性。
經(jīng)過多年努力,力學(xué)實(shí)驗中心現(xiàn)在擁有了一支年齡層次結(jié)構(gòu)合理、高水平、可持續(xù)發(fā)展的實(shí)驗教學(xué)和研究隊伍,基本滿足實(shí)驗中心正常運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。既有專職人員,又有兼職人員的隊伍組成模式,一方面保證了基本隊伍的穩(wěn)定和連續(xù)性,另一方面又保持了隊伍的活力和流動性。
實(shí)驗中心還注重對專職人員的培養(yǎng)和兼職人員的選聘。通過崗位培訓(xùn)和參加國內(nèi)外實(shí)驗教學(xué)交流,鼓勵專職人員在崗學(xué)習(xí),在工作中提高;對于兼職人員則實(shí)行任期制,定期考評。通過這些措施,達(dá)到優(yōu)化實(shí)驗教學(xué)隊伍的目的。
力學(xué)實(shí)驗中心是一個團(tuán)結(jié)奮進(jìn)、愛崗敬業(yè)的集體。中心所有教學(xué)人員教學(xué)認(rèn)真、工作負(fù)責(zé),目前實(shí)驗中心的主要成員都有10~25年以上的教學(xué)經(jīng)歷,有豐富的實(shí)驗教學(xué)經(jīng)驗和研究工作經(jīng)驗?傮w來看,中心人員具有較高的教學(xué)科研技術(shù)能力和水平。
力學(xué)實(shí)驗中心作為面向全校本科生的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)基地和創(chuàng)新能力培養(yǎng)基地,經(jīng)過連續(xù)幾年的投入和建設(shè),力學(xué)實(shí)驗中心的實(shí)驗教學(xué)資源得到了很大的改觀,實(shí)驗條件和環(huán)境有了明顯改善,能較好地滿足不同專業(yè)與不同基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗課程、專業(yè)力學(xué)實(shí)驗課程、提高性力學(xué)實(shí)驗課程的需要。一些高、精、尖的實(shí)驗儀器與設(shè)備,保證了傳統(tǒng)實(shí)驗內(nèi)容與現(xiàn)代實(shí)驗內(nèi)容的滲透融合。中心在為本科生開設(shè)教學(xué)實(shí)驗的同時,還能為本科生、研究生和廣大教師從事科學(xué)研究提供強(qiáng)有力的支撐,這進(jìn)一步放大了資源效益。反過來科學(xué)研究又促進(jìn)了實(shí)驗教學(xué)工作的發(fā)展和實(shí)驗中心的學(xué)科建設(shè)。
力學(xué)實(shí)驗中心及其前身的力學(xué)實(shí)驗室在長期的發(fā)展過程中,形成了有同濟(jì)特色以及學(xué)科特點(diǎn)的實(shí)驗教學(xué)體系、實(shí)驗教學(xué)方法、實(shí)驗教學(xué)隊伍和實(shí)驗室管理模式,具體體現(xiàn)在如下幾個方面:
(1)顯明的土木類力學(xué)實(shí)驗教學(xué)特色
同濟(jì)大學(xué)的土木學(xué)科門類齊全,在全國處于領(lǐng)先地位,每年招收土木類學(xué)生數(shù)居全國之首,而土木類學(xué)生的培養(yǎng)計劃中,力學(xué)基礎(chǔ)課和力學(xué)專業(yè)課占有很大的比重,理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、振動力學(xué)、實(shí)驗應(yīng)力分析等是必修課和選修課,其中的實(shí)驗教學(xué)部分占有相當(dāng)?shù)谋壤。同?jì)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗中心承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)三分之二以上是為土木類學(xué)生開設(shè)的,因此在力學(xué)實(shí)驗教學(xué)項目的安排上,具有顯明的土木類力學(xué)特色,以土木工程為應(yīng)用背景的材料力學(xué)性能測試和結(jié)構(gòu)力學(xué)特性實(shí)驗在實(shí)驗項目中占有很大的比例。
(2)緊密結(jié)合工程實(shí)際的能力培養(yǎng)模式
同濟(jì)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗中心的許多實(shí)驗教學(xué)項目設(shè)置都強(qiáng)烈地體現(xiàn)著培養(yǎng)學(xué)生研究與解決工程實(shí)際問題能力的特色,使學(xué)生在實(shí)驗操作能力提高的同時,盡早建立工程概念和學(xué)以致用的思維方式。比如材料力學(xué)的拉、壓、扭轉(zhuǎn)與疲勞振動的學(xué)生實(shí)驗項目,全安排在可滿足現(xiàn)代工程檢測要求的大型試驗機(jī)和材料力學(xué)綜合測試分析實(shí)驗臺,機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)飛輪調(diào)速創(chuàng)新組合實(shí)驗臺等力學(xué)實(shí)驗裝置上進(jìn)行,而不是安排僅滿足教學(xué)示范要求的小型組合試驗裝置上進(jìn)行。同樣在流體力學(xué)的課程上,實(shí)驗中心也建造了近30米長的工程水槽與幾百米的管道來實(shí)現(xiàn)真正的工程狀況流態(tài)實(shí)驗,而不是僅做些模擬水槽演示,使學(xué)生真正了解水工工程知識。這種緊密結(jié)合工程實(shí)際的實(shí)驗同樣體現(xiàn)在光測實(shí)驗、電測實(shí)驗、振動實(shí)驗等實(shí)驗項目中。
(3)教學(xué)科研融為一體的實(shí)驗隊伍建設(shè)
長期以來,同濟(jì)大學(xué)的力學(xué)實(shí)驗教學(xué)隊伍除了在基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗教學(xué)方面不斷總結(jié)經(jīng)驗,提高教學(xué)水平外,在實(shí)驗力學(xué)研究方面,其水平也在國內(nèi)名列前茅,承擔(dān)了大量的科研和社會服務(wù)項目。這既有利于中心實(shí)驗教學(xué)人員提高自身的業(yè)務(wù)水平,還可從科研和服務(wù)項目中提煉合適的實(shí)驗范例,充實(shí)教學(xué)的內(nèi)容,促進(jìn)了實(shí)驗教學(xué)與科研、工程和社會應(yīng)用實(shí)踐的結(jié)合。
(4)嚴(yán)格規(guī)范的實(shí)驗室管理和教學(xué)質(zhì)量保證體系
同濟(jì)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗中心在長達(dá)半個世紀(jì)的發(fā)展過程中,形成了嚴(yán)格規(guī)范的管理氛圍,這種氛圍不僅僅是管理制度的建立,它已經(jīng)成為一種作風(fēng),甚至是一種文化,它不隨人員的更迭而改變。許多實(shí)驗中心人員對待實(shí)驗室工作的關(guān)心遠(yuǎn)勝過對自己家庭的關(guān)心。特別是對實(shí)驗室的設(shè)備精心管理與保養(yǎng),幾十年如一日。實(shí)驗中心內(nèi)至今還完好保存著由美國Tinius Olsen公司100多年前生產(chǎn)的萬能材料試驗機(jī),這臺機(jī)器在長期的精心維護(hù)下,仍能正常使用,國內(nèi)外參觀者無不稱奇,這種長期對實(shí)驗設(shè)備的精心管理成為力學(xué)實(shí)驗中心的一個特點(diǎn)。將實(shí)驗教學(xué)納入同濟(jì)大學(xué)教學(xué)質(zhì)量保證體系,進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)督,確保了實(shí)驗教學(xué)的質(zhì)量和水平。
在同濟(jì)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和支持下力學(xué)實(shí)驗中心在2006年分別被評定為上海市實(shí)驗教學(xué)示范中心和國家級力學(xué)實(shí)驗教學(xué)示范中心。力學(xué)實(shí)驗中心被評為國家級實(shí)驗教學(xué)示范中心后引起了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對實(shí)驗教學(xué)的重視與投入。目前學(xué)校正在建設(shè)一批校級的實(shí)驗教學(xué)示范中心,通過有方向、有目標(biāo)的建設(shè)使同濟(jì)大學(xué)實(shí)驗教學(xué)建設(shè)有較明顯的提高。