1、虚拟仿真实验教学资源
工程力学实验教学中心充分发挥土木、机械省级重点学科和省级重点实验室的专业优势,以国家工程力学虚拟仿真中心建设为平台,积极利用企业的开发实力和支持服务能力,充分整合学校信息化实验教学资源,以培养学生综合设计和创新能力为出发点,创造性地建设与应用高水平软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验,提高教学能力,拓展实践领域,丰富教学内容,降低成本和风险,开展绿色实验教学。除原实验中心所有的实验教学资源和信息均在网上实施共享外(如:力学实验教学中心和各实验室简介、实验教师档案资料、各门力学课、实验课程的教学计划、教学大纲、课件、视频等。教师可以在网上答疑,学生可以在网上预约实验时间,参与讨论、交流),虚拟仿真实验中心增添了新的功能,可以实现材料力学、结构力学、流体力学、理论力学虚拟实验演示和操作、用大型结构分析软件进行结构静态和动态分析,学生进入后可观看或选择相关的模拟实验。还增加了实际中很难重现的实验视频(如建筑物爆破、桥梁预应力张拉实验)、教师的科学研究实验(包括钢结构的不同类型的结点受力模拟、组合剪力墙受力形态模拟、钢结构波腹梁受力模拟)等。目前能够在网上实现的虚拟实验项目有48个,分别适合不同层次的学生选修。从针对本科生的基础性实验,到针对研究生的创新型实验, 实验的难度不同,对学生的要求也不同。如针对大型结构分析软件的使用,设计成黑匣子式的适合普通学生使用,学生只要输入结构及实验目标,便由后台计算,输出结果;又可以设计成供高水平学生使用的结构分析软件。
2、科研成果转化为实验教学内容及效果
自2003年以来,工程力学实验中心还充分利用学科优势,结合自身特点,结合教改课题积极进行实验教学设备的研制,先后研制了适合材料力学开放式实验教学的多功能材料力学试验机、工程力学开放式创新实验教学平台,适合钢筋混凝土、钢结构和结构力学实验教学的结构力学组合实验装置,适合开展结构动力学、结构模型比赛的电动伺服控制的模型振动台,以及适合结构试验的电液伺服加载试验系统和结构加载架等。2014.11获教育部高校自制设备一等奖(填补了山东省高校一等奖的空白),获多功能材料力学试验机、结构力学组合实验装置获发明专利、实用新型专利三项,并与烟台新天地技术有限公司联合批量生产,在研制过程中结合用户的要求不断丰富设备功能、提升技术水平,开创了厂家为高校量身定做实验教学、科研设备的局面。实验教学设备的工作原理、操作方法、实验的要求、数据模拟分析处理等全部实现网络化。学生可以不必局限于上课时间的规定,而是可以根据自己的时间灵活安排网上实验,动手改变参数观察各种实验现象、记录数据并利用数据库独立分析实验数据,完成实验报告。在全国力学教学工作研讨会上,得到了包括全国教学名师清华大学副校长袁驷教授在内的与会专家的一致好评,同济大学、浙江大学、哈尔滨工业大学(威海)、大连理工大学、国内112所高校已购买使用(推广应用高校一览表)。
该成果由学生全程参与设计、研发,对于开拓学生视野、提升知识结构、培养综合设计和创新能力,在国内高校起到了很好的示范作用。学生自1996年参加第三届全国周培源大学生力学竞赛以来,连续四届居山东省高校之首,其余各届均为前三甲。2006年赵昌鹏同学获两年一次的全国力学课程优秀学生称号(占全国1/66),2008年张佳同学在全国23个省市推荐的千余名参赛研究生、本科生中再次脱颖而出,获“2008年中国力学学会全国徐芝纶力学优秀学生奖”。2010年参加首届全国基础力学实验大赛获得团体特等奖(全国第二名),个人特等奖三项,个人三等奖7项,受到教指委的高度评价和全国高校的广泛关注。
3、实验教学中心信息化建设制度措施
工程力学实验教学中心拥有独立的的大型服务器,实验设备、实验项目、实验室管理实现了信息化、网络化。教学平台包含基本实验教学功能(实验项目介绍、视频、动画、实验报告预习提交和批阅、实验资料数字化保存等)、实验教学管理(实验课表、实验预约等)功能、实验室管理功能(人员耗材动态变化过程、实验室视频监控、实验资料数字化管理、各类申报材料及通知等)、创新虚拟实验功能等。建设了具有扩展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平台,充分利用前期与全国50余所高校交流共享的实验教学资源,初步实现了校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享,满足多地区、多学校和多学科专业的工程力学实验教学的需求。探索了与新天地试验技术有限公司校企共建共管的新模式和新途径,使原来没有条件完成的实验项目(如结构疲劳破坏实验等)都可以在系统上模拟实现。为可持续发展的实验教学服务支撑体系提供了保障。
中心借助与相关企业良好的产学研合作平台,立足教学规律,注重学科交叉融合,坚持不懈地追求教学效果的最大化,通过强化基本概念,基本原理,基本方法等措施,实施了创造性地学习知识,创造性地应用知识,创造性地实现知识的再创造,系统构建了以工程力学主要构件实验;大型机械、土木、船舶结构仿真设计;房屋、汽车、船舶实物模拟;学生创新设计相互支撑的四大虚拟平台。