力学国家级实验示范中心(上海大学)特色
力学实验教学中心以“追卓越,创一流”的目标为指引,以培养拔尖人才和建设拔尖基地为导向,在致力于力学基础、专业教学与研究的同时,将科研和工程应用方面的优势反哺实验教学,不断地将光测力学技术引入到实验教学中、将航空航天技术应用到实验实践中,深耕光测力学和航模两个领域,着力建设和发展自身的特色与亮点。
一、大胆进行实验室管理的人事制度改革,在国内高校中首次设立教授级的实验技术总监岗位,建立了以教授和实验技术总监为核心的高水平的实验教学队伍。
此举措极大地调动了广大实验教学人员的积极性,并吸引和鼓舞了一大批高层次、高学历的优秀人才投身到基础实验教学的第一线工作。建立了以主讲教授和实验技术总监为核心的实验教学队伍,自主开发了多种实验装置和大批综合创新性实验,如:基于图像相关的应变测试技术—视频引伸计、基于全桥电测技术—测力螺栓、基于偏振光的应力检测技术—智能光弹仪、基于图像特征匹配的变形检测技术—视频挠度仪、桁架和刚架综合试验台、刚架冲击台、各向异性材料拉伸、叠梁、复合梁应力分析、新型材料力学性能实验、双层悬索管-桥耦合振动测试装置、新型摩擦阻尼器耗能减震装置、锂离子电池充放电力学虚拟仿真实验、新型光弹性应力分析实验项目、光弹性应力分析虚拟仿真实验、测力螺栓、薄壁C型钢应力分布及弯心测定等,这些实验装置和新实验为培养学生的学习兴趣、实践能力和创新精神提供了良好的平台与载体。
二、以学科建设为依托,实施科研反哺教学,全面提高教学水平,优异学生纷纷涌现。
在“追卓越,创一流”的目标牵引下,力学实验教学中心秉承“自强不息”的校训,遵循“重在实践,能力为本;勇于探索,创新为魂”的教学理念,致力于力学专业创新型拔尖人才的培养和拔尖基地的建设,以独立或联合国内外高等学校、企业等形式组织教学团队,通过积极承担国家(区域)和高等学校教学改革项目、跨学科实验教学项目、仪器设备的自主研发和更新改造、实验技术方法的创新等方式开展系列化的研究。
围绕人才培养和专业建设、实验课程建设和实验教学模式改革,以力学学科为主要依托,以“大师引领、使命驱动、平台支撑”为主线,对力学专业学生开展全员导师制,实行全员、全程、全方位育人,依托师资优势,配备一对一的学业导师,因材施教,开展个性化教育,鼓励本科生提前进入导师科研团队接触科研,以科教融合、创新实践和教学相长等方式着力于拔尖人才的培养。
依托力学学科的科研优势,将科研成果反哺于实验教学,中心专、兼职教师承担的面向国家战略的重大课题、国家自然科学基金项目等,以科研问题和工程应用问题为驱动,研发新型教学仪器设备和新型实验教学项目,创建学科探索、科教融合、教学相长、创新实践性高阶实验教学项目,组建学生项目组进行科研实践,开阔学生视野,提升学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
三、以本科教学为基点,按照“实验内容分层次、实验学时和学生特点分模块”的原则,建立了分层次、多模块的科学的实验教学新体系。
中心秉承和发展钱伟长的教育思想和人才培养理念,聚焦立德树人的任务,坚持为党育人、为国育才的目标,致力于拔尖人才的培养。
中心构建、改革和发展分层次、多模块相互衔接的实验教学体系,运用课内课外、虚拟与现实相结合的实验教学模式,鼓励学生主动选择具有更高创新性、挑战度的高阶实验教学项目,开展个性化实验教学,努力构建学生的高阶实验知识体系,培养拔尖人才,通过点面兼顾、相互融合的方式全面服务实验教学一线。
1、构建分层次、多模块相互衔接的实验教学体系
针对“理论力学”、“材料力学”、“工程力学”、“流体力学”等大类工科力学课程,构建和实施以基本实验、综合性特色性实验、研究创新性实验和学科前缘性实验为单元的分层次、多模块相互衔接的实验教学体系,有力保障力学类基础课程的教学质量。此外,通过引入本科生导师制,本科生有机会在导师的指导下进入实验室,接触一些前沿性研究项目,有助于开拓学生视野,并结合实际情况开展提高型实验教学和课外实践训练,激发了学生学习的积极性,并出现了一批本科生学术研究成果。
2、改革和发展分层次、多模块相互衔接的实验教学体系
针对力学专业的基础力学实验、实验力学、力学与测量、疲劳与断裂、流体力学、现代工程中的力学测试技术和航模原理与实践等力学专业实验课程,以分层次、多模块相互衔接的实验教学体系为基础,持续地将科学研究和工程应用成果引入实验教学,运用科教融合、教学相长和创新实践的方式,研发新型实验教学仪器设备和开发新型实验教学项目,创立高阶实验教学项目,采取项目引导、问题驱动的教学模式,形成课前预习、课中研讨、课后探究的研究型实验教学模式。鼓励学生主动选择具有更高创新性、挑战度的高阶实验教学项目。融合“互联网+”的实验教学平台,将国内外高水平实验教学慕课纳入实验教学拓展,搭建线上/线下混合式实验教学课堂,建立课内课外、虚拟与现实相结合的实验教学模式。
四、建设与发展特色与亮点
1、光测力学技术与实验教学
(1)智能光弹仪
中心自制设备“智能光弹仪”获得首届长三角高效教师自制力学教学仪器设备创新大赛一等奖和第六届全国高校教师自制力学教学仪器设备创新大赛中获得三等奖。该设备在哈尔滨工业大学(2017)、太原理工大学(2018)、青海大学(2019)、华中科技大学(2021)推广使用。
(2)其它自制光测力学实验设备
除了“智能光弹仪”,中心还自制了其他光测力学实验设备,具体如下:
(i)红外力学检测仪
(ii)剪切电子散斑干涉仪
(iii)离面位移干涉仪
(iv)微型材料力学测试
(v)三维变形测量系统
(vi)激光散斑无损检测仪
(vii)精密三维干涉仪
(viii)高速三维变形测量系统
(ix)二维视频挠度仪
2、航模社团实践
2018年2月上海大学航模社团成立,并开设了《航模原理与实践》课程,深受学生喜爱。
2018年12月,上海大学航模队以吴定豪等同学设计的“蟾蜍”高速货运无人机项目参加2018 Aero-Design创新型民用飞行器设计大赛决赛,荣获第六名。
自2018年2月上海大学航模队成立以来,力学实验教学中心大力支持航模队的开展,全面提供活动场地与技术指导,实现活动场地全天24小时对学生开放。
今后,上海大学航模队将积极组织参与此类比赛,以赛促教,以参赛带动航模设计理念的创新,以参赛带动航模制作、模拟与试飞水平的提高,力争把上海大学航模队打造成为我校特色鲜明的大学生创新实践活动平台。
中心将继续在场地和技术等方面全方位支持上海大学航模队的建设,助力于拔尖人才的培养和拔尖基地的建设。