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实验教学方法与手段

信息来源: 暂无 发布日期: 2014-10-27 浏览次数:

一、实验技术

中心按照“实验技术先进、实验方法标准、仪器设备适用”的原则,在教学实验项目设置、仪器设备配置、实验方法等方面,及时根据国家与行业相关技术标准的变化,进行调整与更新。实验教学尽可能紧密联系工程实际要求,依托信息技术,更新改造实验设备和技术,反映现代科学技术的发展趋势。如在《桥梁工程检测》、《建筑结构试验》两门实验课程的教学实验中,为满足学生毕业后工作的需要,2001年引进了INV306动态数据采集系统两套,培养学生振动测试技术、桥梁、房屋建筑动态特性测试方法及动态信号处理技术。但受到当时设备经费的限制,只采购了两套,无法满足1人/组的实验,2007年引进了8套DH5923(4通道)振动测试与控制教学实验系统,实现了学生实验1人/组。在“应变测试”实验项目上,2004年前学生只能进行静态应变测试的操作实验,后来实验中心引起了2套SA-8动态电阻应变仪以及32只DH3810单通道应变适调器,使得学生全面掌握静动态应变测试原理及测试方法。

紧跟实验技术的进展,及时购进先进的实验仪器设备,使学生通过实验掌握先进仪器设备使用的技能和学习现代实验技术的基本知识,完成实验教学任务,达到培养科学精神和创新能力、提高分析问题解和决问题综合能力的目的。中心拥有的MTS电液伺服加载系统、地震模拟振动台三台阵系统等大型实验设备系统,均反映了当代最新的结构实验技术,使实验室的测试手段处于先进水平,为学生提供了开阔视野的基本平台。

对于实验数据采集,充分利用计算机技术与信息技术的发展成果,在桥梁工程、结构工程实验教学中采用多点数据采集系统和分析处理软件等先进的实验手段,使实验数据采集与处理自动化。

同时中心积极发展数值模拟实验技术,拥有一个装有62台计算机、配有ANYSYS、Midas、Adina、PKPM40、PKPM25、3D3S空间三维结构建模与计算软件标准教学版等大型工程软件的数值仿真实验室,改善了实验教学中心的教学科研条件。在交通工程实验室,购置了CUBE宏观交通规划及微观仿真软件等数值仿真设备,在“信号控制”与“信号仿真”实验项目中使学生通过学习使用交通信号模拟控制机,深入了解交通信号控制机的各种控制参数与各项基本功能,熟悉交通信号控制机的操作使用方法,并通过控制实验室的信号灯,在仿真软件上体验信号控制对交通流的影响,从而巩固和加强信号的配时理论。通过对交通仿真软件等的熟悉与使用,进一步巩固交通模拟仿真基础理论与方法;通过对某一区域交通的模拟仿真,分析路段或交叉口的交通运行情况,掌握通过计算机实现交通模拟仿真的基础技术。交通工程实验室还购置了驾驶行为模拟系统,在“驾驶行为模拟”实验项目中实现“驾驶行为模拟”的虚拟实验。

 

二、实验教学方法

实验教学中,强调教学互动,增强学生学习的积极性与主动性。在第一层次实验课程的教学过程中,在实验前、实验中和实验后的三个阶段,均结合教师的讲解或指导,设置学生提问与讨论的环节,避免教师过细过多的讲授、学生被动接受的不足,以提高教学效果。

教师对具体实验的指导方法,采用“认知理解-融会贯通-深入研究”三步启发式教学。

(1)认知理解,就是让学生在实验起始阶段认识并理解到实验原理、基本技术、基本方法以及可能出现的实验结果。该过程本质上是一个验证实验环节的过程;

(2)融会贯通,在取得验证基本数据的基础上,理解相关专业知识、相关科学信息及实验过程隐含的自然科学规律,并理解揭示这些科学现象的基本方法的科学性、合理性与有效性;

(3)深入研究,针对已有的实验过程与实验结果,引导、鼓励学生进一步思考,从更广泛领域对相关的知识进行质疑,并指导学生围绕所提出问题的内涵,设计进一步实验方案并深入、系统实施。该过程可以有效激发学生的科学争辩意识与创新能力。

  指导教师在指导同一个实验项目时,要求所有学生达到教学大纲的基本要求,而学生实验技能和动手能力的差异可能较大,因此,同时采取集中教学与个别指导相结合的教学方法。对部分优秀学生进行特别指导,对其进行更进一步的技能训练或提出更高的实验要求,最大限度地为其提供能力发挥的空间。

 对于综合性和创新设计型实验,强调以学生为主,学生可根据自己的实际情况,包括学习兴趣、知识结构和个人发展规划等灵活选修实验项目,各实验项目的学时达到规定的数量即可获得相应的学分。对于自主设计的研究创新性实验则采用项目驱动的方式,选题、申请、论证、审批、实施、验收等按项目管理方式进行。项目完成后,根据取得的成果,如学科竞赛获奖、SRTP科研训结题、发表的论文及获得的专利等,可按《福州大学本科生奖励学分实施管理办法》获得相应学分。在这个过程,指导教师不是直接告诉学生解决问题的方法,而是对解决问题的思路和可能的途径给予引导与启发,学生在分析与解决实验问题的过程中提高实践能力,学生的能力和素质得到了提高。

 

三、实验教学手段

随着现代电子技术的发展和新校区教室全部配备多媒体设备,目前我校的课堂教学绝大部分已实现了多媒体教学,本中心的实验课程中的授课部分也全部采用了多媒体的教学。通过精心制作和合理使用图文并茂的多媒体课件和视频录象,增强了实验讲解的直观性、扩大了课堂信息量,结合现场实物(仪器设备)教学,使学生更好的理解实验原理和掌握仪器操作。多媒体课件与传统的板书结合,使课堂气氛生动、活泼且富有启发性。多媒体实验教学方法具有极其重要的辐射作用和推广价值。

以旗山校区建设为契机,以校园网为平台,学校投入180多万元为各实验中心建设开放式实验教学管理系统,对实验教学的各环节实行网络化管理。利用学校提供的实验教学管理系统,中心开发了自己的网站(http://tmsy.fzu.edu.cn),使学生可以在网上选课、预约实验时间、实验内容,发布教学信息等,实现实验室资源的优化配置和共享,使实验室开放管理体制更加科学规范、灵活便捷。

针对不同年级的学生,开展多层次开放实验:第一层次实验主要针对一年级新生,培养他们的基本技能;第二层次实验主要针对有兴趣的学生,培养他们的综合能力;第三层次实验主要针对高年级优秀学生,结合教师科研、大学生创新活动和学生毕业论文,培养学生的创新能力。

 

四、实验课程的考试与考核

实验中心已经形成一套合理规范的考核细则,针对不同的实验类别,具体执行不同的考核指标体系。实验中心制定了“实验考核和成绩评定”方法,详见“实验室建设与管理制度汇编”→“福州大学土木工程实验教学中心”→“本科实验教学管理办法”→“实验考核和成绩评定”。比如,对于不单独设课的实验考核成绩不合格者,不能参加课程考试,待补做合格后方能参加考试,并根据实验学时在课程总学时所占比重按10%-40%的比例计入课程总成绩。对于独立设课的实验课应独立考试并将考试成绩、平时成绩及实验报告成绩按照一定比例纳入总分。考试内容应包括基本理论、实验原理和实验两部分。其考试成绩单独记载,考试不及格的实验课,必须重修,并在学籍处理时计入不及格课程门次总数。