科學地構建實驗實訓教學體系

彭天好許軍許國安張東速

1,安徽理工大學機械工程學院；2, 安徽理工大學實驗室與儀器設備管理處 232001

科學地構建實驗實訓教學體系

彭天好1許軍1許國安2張東速1

1,安徽理工大學機械工程學院；2, 安徽理工大學實驗室與儀器設備管理處 232001

1 引言

工程實踐教學是高等教育的重要組成部分，它對培養學生的創新精神和工程實踐能力具有重要作用。為了適應機械工程學科發展及人才培養的需要，我校機械工程實驗中心2001年和校金工實習廠聯合組建了安徽理工大學機械工程綜合實訓中心，2008年被批準為安徽省省級機械工程綜合實訓中心。實訓中心負責實施完成我校機械學科的實驗實訓教學。如何建設高水平的省級實驗實訓教學示范中心，許多兄弟院校都有成功的經驗。但如何結合各自學校學科專業特點，科學地構建實驗實訓教學體系，對于實訓中心的建設具有重要意義。

2 實驗實訓教學理念[1，2，3，4]

機械工程綜合實訓中心以先進的教學理念為先導，以機械工程一級學科碩士點和機械設計制造及其自動化安徽省教改示范專業為依托，以實訓中心現有師資和硬件條件為支撐，吸收國內外機械實踐課程教學改革成果，結合學校和實訓中心的具體情況，積極推進機械實驗實訓系列課程的教學改革與實踐，“厚基礎、重個性”，啟迪學生的創新思維，開發創新潛能，培養創新能力，強化工程訓練，提高學生運用現代科學技術解決工程實際問題的能力和實踐動手能力，構建教與學、理論教學與實踐訓練、課內與課外教學有機結合為特點的實驗實訓教學體系和平臺。

在實訓中心各項工作中貫徹以學生為本，知識傳授、能力培養、素質提高、協調發展的教育理念和以能力培養為核心的實驗實訓教學觀念，使這種教育理念和教學觀念落實到所有教師的日常教學中。堅持以培養適應新世紀經濟建設和社會發展需要的具有創新精神的應用型人才為教育目標，在實驗實訓教學中堅持以人為本、學生第一、實驗實訓課與理論課并重的原則。

3 實驗實訓教學新體系

3.1 實驗實訓教學新體系的組成[5，6，7，8]

實驗實訓教學體系的建設關系到人才培養的質量，為了實現實驗實訓教學與理論教學有機結合，以能力培養為核心，注重個性及創新意識培養的目標，在實驗實訓教學體系建設上根據學生不同學習階段的實際情況，采用分階段、模塊化實驗實訓教學體系，突出分層次、個性化的培養模式。機械工程綜合實訓中心的實驗實訓教學體系如圖1所示，由機械制圖及工程訓練、機械基礎實驗教學、專業基礎實驗教學和專業實驗教學等4大實驗實訓教學平臺和一個學生課外實踐與科技創新平臺組成。

分階段實施實驗實訓教學是指根據學生不同學習階段的實際情況，將實驗實訓教學分成工程制圖及工程訓練、機械基礎實驗教學、專業基礎實驗教學和專業實驗教學等4個遞進式的實驗實訓教學平臺，而學生課外實踐與科技創新活動貫穿于實驗實訓教學的各個階段，使學生從入學到畢業整個階段都能得到良好訓練。分層次實驗實訓教學模式是指實驗實訓教學體系根據專業類型和學生的需求設置基礎型（或驗證型）實驗、綜合型實驗、設計型（或綜合設計型）實驗和研究創新型實驗，基礎型實驗為必修實驗，其它層次的實驗部分地設置為選修實驗，這樣既可以滿足不同層次學生的需求，同時又可以對各門課程的內容進行綜合應用，最大限度地提高學生的創新實踐能力。采用分層次實驗教學模式，體現了“厚基礎、重個性”的實驗實訓教學理念。

為便于組織實訓教學，每個教學平臺的實驗實訓課程采用分模塊教學方法，各個實驗模塊在教學上相互獨立，便于實施教學，在內容上相互關聯、相互補充，形成比較完整的知識體系。

3.2 機械制圖及工程訓練教學平臺

該平臺面向全校機類、近機類和非機類15個專業大學一、二年級本科生，目前每年接納校內約2000名本科生的實踐教學任務，年教學工作量約20萬人時。針對不同學科專業，制定了不同的工程制圖實踐教學計劃和工程訓練教學方案，滿足不同培養對象的教學需要。該平臺由機械制圖和工程訓練兩個模塊構成，其中機械制圖實踐教學模塊包括計算機繪圖和制圖測繪兩個子模塊，工程訓練教學模塊除包括傳統的車、銑、刨、磨、鉗、鑄、鍛、焊外、還包括數控技術、特種加工、慧魚創新組合設計的訓練。慧魚創新組合設計是指利用慧魚構件搭建出具有一定功能的機器模型。該模塊的設計，有利于學生創新意識的培養。通過該平臺的教學訓練，使學生:（1）獲得對機械原理和機械結構件的初步認識，具有用工程語言表達機械結構件的初步能力；(2)獲得機械制造工藝技術、方法和工程實踐能力的系統訓練；(3)了解和掌握機械制造各類設備的工作原理和工作過程；(4)具有運用所學工藝知識、分析解決簡單工藝問題的能力；（5）得到群體意識、創新意識的綜合培養，組織管理能力的初步鍛煉。

3.3 機械基礎實驗教學平臺

該平臺面向本院機械、近機械類和全校非機械類專業共11個專業的大學二、三年級本科生，內容包括機械原理、機械設計等機械基礎課程實驗模塊。針對不同學科專業，制定了不同的課程實驗教學方案，滿足不同培養對象的教學需要。實驗按基礎型、綜合設計型、研究創新型三個層次進行規劃。在機械原理課程實驗模塊中，設計了“機構創意組合拼裝”研究創新型實驗。該實驗利用機構拼裝實驗架，將學生自行設計的機構通過實際組裝，形成可以動作的機構裝置。在機械設計課程實驗模塊中，獨立設計了機械部件的測繪與拆裝綜合實驗子模塊。對機械實物進行拆裝與測繪，大大提高了學生的動手能力和對機械結構件的認識。通過該平臺的教學訓練，使機械類專業學生扎實掌握機械基礎知識并為下一步學習機械工程專業知識打下堅實基礎，使非機械類專業學生具備一定的機械基礎知識和今后自學機械類專業知識的基本能力。

3.4 專業基礎實驗教學平臺

該平臺主要面向我院機械設計制造及其自動化和另外2個近機類專業的二、三年級本科生，內容包括互換性與技術測量、液壓與氣壓傳動、工程材料、材料成形技術基礎、機械工程測試技術基礎、控制工程基礎、計算機仿真技術等課程群實驗模塊。各課程實驗模塊按驗證性、綜合性、設計型實驗三個層次進行規劃。在互換性與技術測量實驗模塊中，設計了齒輪綜合測量綜合實驗；在液壓與氣壓傳動實驗模塊中，設計了自行搭建液壓回路的設計性實驗；在工程材料實驗模塊中，設計了觀察不同金屬材料顯微組織的綜合實驗；在材料成形技術基礎實驗模塊中，設計了離心鑄造綜合實驗；在測試技術實驗模塊中，設計了懸臂梁振動測試的設計性實驗；在控制工程和計算機仿真實驗模塊中，設計了控制系統的Matlab綜合仿真的綜合性實驗。設置一系列的綜合或設計性實驗，有利于培養學生綜合利用知識和技能來解決工程實際問題的能力，也提高了學生的動手能力和學習興趣。對機械專業該課程群均為必修課程，因而該課程群實驗模塊采取獨立設課教學組織模式。通過本平臺的教學實踐，使學生獲得機械類專業基礎的系統訓練，具備一定的分析和解決機械工程類問題的能力。

3.5 專業實驗教學平臺

該平臺面向我院機械設計制造及其自動化專業的高年級本科生，內容按專業方向分為機械制造類、機械設計類、機電控制類、礦山機械類4大模塊，其中機械制造類模塊包括機械制造技術基礎、機床電氣控制、數控技術、精密與特種加工技術等課程群實驗子模塊，機械設計類模塊包括流體力學、機械三維CAD、有限元分析與應用、機電一體化系統設計等課程群實驗子模塊，機電控制類模塊包括單片機原理與應用、機電傳動控制、傳感技術、虛擬儀器等課程群實驗子模塊，礦山機械類模塊包括采掘機械、提升與運輸機械、流體機械等課程群實驗子模塊。各課程實驗子模塊按驗證性、綜合性、設計提高型實驗三個層次進行規劃。以構成各專業方向的課程群實驗模塊獨立設課形式為教學組織模式。對于各專業方向主干課程的研究創新型實踐教學采用專業課程設計的形式來完成。通過本平臺的教學實踐，使學生獲得機械類專業某個方向的系統化專業訓練，具備一定的分析和解決專業領域類問題的專業能力。

3.6 學生課外實踐與科技創新平臺

該平臺是校內實踐教學的第二課堂，由一個擁有80臺計算機的中心機房和一個大學生科技創新活動基地構成，中心機房面向本院師生免費開放，科技創新活動基地面向全校師生開放。中心機房配備有AutoCAD、Solidworks、Pro/E、UG、Ansys、Matlab、Labview等應用軟件，為學生提供了良好的上機環境和課外學習實踐平臺。科技創新活動基地是為學生參加各類研究創新型實驗項目和各類學科競賽而構建的實踐教學平臺。目前我院學生已參加的全國學科競賽有“全國機械創新設計大賽”、“全國機械創新慧魚組設計大賽”、“全國大學生挑戰杯課外學術科技作品競賽”、“全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽”、“‘廣茂達杯’中國智能機器人大賽”、“全國大學生過程裝備實踐與創新大賽”等。在所有這些賽事中，取得了驕人的成績，如在2009年“第十屆 ‘廣茂達杯’中國智能機器人大賽”中獲國際賽制滅火組第一名、機器人足球比賽第二名、機器人論文比賽一等獎2項，近4年共獲得國家級和省部級大賽獎39個。此外，還在校內設置了“手工繪圖競賽”、“機械CAD競賽”、“金工實訓競賽”等賽事。這些賽事的設置，貫穿于實驗實訓教學的不同階段，涵蓋了機械工程專業系列主干課程，大大豐富了學生的課外實踐活動，激發了學生的學習興趣和熱情，不僅培養了學生的創新精神、實踐能力和工程意識，還培養了學生的團隊協作精神、交流溝通能力和責任感意識，大大提高了學生分析和解決問題的能力。學生課外實踐與科技創新活動現已成為實驗實訓教學體系不可或缺的重要組成部分。

4、結語

以創新意識、創新能力培養為目標、以人才質量保證為根本，以學科建設和專業人才培養規格為依據，以分階段、分層次模塊化實施實驗實訓教學為主線，以貫穿于不同階段的各類學科競賽為實驗實訓教學第二課堂，結合我校機械學科特色和課程教學特點，科學地構建了機械工程綜合實訓中心的實驗實訓教學體系，為進一步實施實驗實訓教學改革，創建一流的省級實訓教學示范中心奠定基礎。

[1] 陸順壽,呂恬生.建設有特色的工程訓練實驗教學示范中心[J].實驗室研究與探索.2008,27(3)∶66-69.

[2] 夏永林.構建以人為本的化學實驗教學中心[J].蘇州大學學報（工科版）.2008,28(5)∶108-110.

[3] 何曉凡,秦曉群,楊綠化,等.創建國家級實驗教學示范中心初探[J].實驗室研究與探索.2008,27(5)∶81-84.

[4] 呂淑平,王科俊.電氣與控制工程實驗教學中心建設與實踐[J].實驗室研究與探索.2009,28(3)∶74-76.

[5] 蒙艷玫,秦鋼年,盧福寧,等.構建新的實驗教學體系 創建機械工程實驗教學示范中心[J].實驗室研究與探索.2009,28 (1)∶23-25.

[6] 曾紅,李衛民,李鐵軍.機械工程實驗教學的改革與實踐[J].遼寧工業大學學報(社會科學版).2008,10(5)∶105-108

[7] 陳新元,陳奎生,黃浩,等.機械電子實驗教學體系改革與實驗室建設研究[J].武漢科技大學學報（社會科學版）.2008,10 (4)∶99-101.

[8] 吉衛喜,顧瑾,孫大躍,等.加強工程實踐教學,培養創新型人才[J].實驗技術與管理.2008,25(2)∶20-23.

Constructing Scientifically Experiment and Training Teaching System

PENG Tianhao1XU Jun1XU Guoan2ZHANG Dongsu1
1.School of Mechanical Engineering, 2.Laboratory & instrumentation equipment administrative Department, Anhui University of Science & Technology, Huainan 232001, China

以培養學生創新能力和綜合設計能力為教學目標，結合我校機械學科特色和課程教學特點，科學地構建了機械工程綜合實訓中心的實驗實訓教學體系。

實驗實訓教學體系；教學平臺；創新能力；分模塊分層次

Taking the training of student innovation ability and synthesis design ability as the teaching goal, combining school mechanical discipline and curriculum teaching characteristic, constructed scientifically the experiment & training teaching system of the mechanical engineering integrated experiment & training center.

experiment & training teaching system; teaching platform; innovation ability; modularization and hiberarchy

G642.0

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.111

安徽省教育廳教學研究項目（2008jyxm341）

彭天好(1964-），男，安徽淮南人，博士，教授，機械工程學院副院長，機械工程綜合實訓中心副主任，主要研究方向為液壓節能傳動及機電控制。