機(jī)械類實(shí)驗(yàn)室開放式教學(xué)改革與探索

李 兵 齊新霞 徐啟榮 賴麗娟

（北京理工大學(xué)珠海學(xué)院機(jī)械與車輛學(xué)院，廣東 珠海519085）

機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理工科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，它不僅是獲得知識(shí)的重要途徑，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)際動(dòng)手工作能力具有十分重要的作用。我校機(jī)械類專業(yè)于2011年獲得廣東省教育廳高校學(xué)士學(xué)位授予權(quán)。在評(píng)估過(guò)程中機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式、環(huán)節(jié)、內(nèi)容、手段和方法等方面都得到評(píng)估專家好評(píng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的儀器和設(shè)備以及環(huán)境等方面給專家留下良好印象，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和質(zhì)量也得到專家的認(rèn)同。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)，為滿足不同基礎(chǔ)、不同能力和不同專業(yè)興趣學(xué)生的要求，大膽改革原有的教學(xué)模式，將基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，開展“開放式”機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)既有利于學(xué)生掌握研究原理，又使學(xué)生熟悉研究方法，掌握技術(shù)技能和提高創(chuàng)新能力。

1 “開放式”機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)除了要滿足學(xué)生參觀、了解常用機(jī)構(gòu)和常用零件的原理、結(jié)構(gòu)的基本功能外，還要面向機(jī)械類創(chuàng)新的目標(biāo)，突出綜合性、創(chuàng)新性，完全把實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)，學(xué)生通過(guò)大量的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化機(jī)械、電氣、控制、計(jì)算機(jī)在工程實(shí)踐中的綜合運(yùn)用能力。

1.1 傳統(tǒng)機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端分析

現(xiàn)代教育學(xué)理論強(qiáng)調(diào)，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)遵循傳授知識(shí)與培養(yǎng)能力相統(tǒng)一、教師主導(dǎo)作用應(yīng)和學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性相結(jié)合的原則。原有的機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式只是完成教學(xué)計(jì)劃規(guī)定學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，存在下列缺點(diǎn)與不足：（1）實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少，內(nèi)容陳舊。另外，在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，沒有綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在這樣短的時(shí)間內(nèi)和有限的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ω镜貌坏匠浞值腻憻?，更無(wú)從談起對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。另外，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)自于教學(xué)參考書，不能反映機(jī)械類學(xué)科最新發(fā)展。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)踐脫節(jié)使學(xué)生很少有解決實(shí)際問題的機(jī)會(huì)，缺乏實(shí)際鍛煉。久而久之，學(xué)生對(duì)生活中的實(shí)際問題漠不關(guān)心。盡管學(xué)習(xí)了許多課堂的理論，卻沒有能力對(duì)身邊的簡(jiǎn)單現(xiàn)象和實(shí)踐中的問題作出解釋，結(jié)果學(xué)生純粹為考試、就職而學(xué)習(xí)理論，學(xué)了一些死理論，這不僅是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的悲哀，也是整個(gè)機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的悲哀。（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體—學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有選擇權(quán)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由教師統(tǒng)一規(guī)定，所有學(xué)生都進(jìn)行一樣內(nèi)容、一樣要求的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一關(guān)門。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?qiáng)的學(xué)生沒有機(jī)會(huì)做一些深入的探索性的實(shí)驗(yàn)，有特殊愛好的學(xué)生不能做一些他們自己感興趣而規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中所沒有的實(shí)驗(yàn)。這種無(wú)視學(xué)生能力差異和個(gè)性發(fā)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位根本無(wú)法體現(xiàn)。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性自然調(diào)動(dòng)不起來(lái)。（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法僵化。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、所需儀器、設(shè)備材料以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程都是由教師規(guī)定的。實(shí)驗(yàn)前教師通常準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材、調(diào)試好儀器設(shè)備，一般還對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行詳細(xì)講解，甚至進(jìn)行操作示范。實(shí)驗(yàn)講義也把實(shí)驗(yàn)原理、步驟甚至某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都寫得一清二楚，使學(xué)生失去了獨(dú)立思考、獨(dú)立設(shè)計(jì)、進(jìn)一步探索的空間。這種教學(xué)方式無(wú)疑束縛了學(xué)生的想象和思維，窒息了學(xué)生的創(chuàng)造力。這種機(jī)械的教學(xué)方法沒有擺脫理論課的教學(xué)模式，完全失去了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的生機(jī)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)根本未能發(fā)揮它應(yīng)有的作用。（4）實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的利用率不高。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的基本工作任務(wù)，是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的出發(fā)點(diǎn)與歸宿。但是，在傳統(tǒng)機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生僅能在固定的實(shí)驗(yàn)課中使用這些投資巨大的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后學(xué)生便無(wú)權(quán)使用。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率不高，無(wú)形中造成了隱性的資源浪費(fèi)。

1.2 “開放式”機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵

“開放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)是針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)封閉性的弊端而提出的，它已經(jīng)成為當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必然選擇。它不光指實(shí)驗(yàn)室的“開放”，還指實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的“開放”、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的“開放”，實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)的“開放”等不可缺少的內(nèi)涵。所以實(shí)行“開放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，首先一定要充分深刻理解它的內(nèi)涵。

1.2.1 內(nèi)容的開放

1）綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)；2）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；3）參與教師科研項(xiàng)目；4）科技競(jìng)賽活動(dòng)作品的制作；5）兄弟院校、企業(yè)的儀器共享；6）精密儀器技術(shù)人員培訓(xùn)。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間開放

相關(guān)的教師或?qū)W生可提前三天至二周內(nèi)到各實(shí)驗(yàn)室預(yù)約實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)管理人員審核實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)室能滿足實(shí)驗(yàn)條件后，與同學(xué)預(yù)約時(shí)間；學(xué)生按預(yù)約時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室；在預(yù)約時(shí)間以外的時(shí)間進(jìn)入開放實(shí)驗(yàn)室須征得實(shí)驗(yàn)室老師的同意。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備開放

向?qū)W生提供足夠數(shù)量的儀器、設(shè)備、工具、器材等實(shí)驗(yàn)用品，但學(xué)生在使用實(shí)驗(yàn)室器材時(shí)要按要求做好器材使用記錄。專門建立存放陳舊和報(bào)廢儀器的實(shí)驗(yàn)室。在此實(shí)驗(yàn)室內(nèi)執(zhí)行學(xué)生使用儀器“拆壞無(wú)過(guò)，修好有功”的制度，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的動(dòng)手積極性。

1.2.4 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的開放

實(shí)驗(yàn)室全方位向?qū)W生開放，提供學(xué)生參加各種學(xué)科競(jìng)賽和興趣愛好的專用場(chǎng)地。

1.2.5 開放管理

制定《實(shí)驗(yàn)中心開放實(shí)驗(yàn)室管理辦法》等一系列開放管理細(xì)則。

開放機(jī)制的運(yùn)行，提高了學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和科學(xué)思維，為實(shí)驗(yàn)中心的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1.2.6 實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)開放

對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ脑u(píng)價(jià)，不能只重視實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，更要重視實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，特別是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生所表現(xiàn)的獨(dú)立分析問題、解決問題的能力及創(chuàng)新意識(shí)等等。這樣不僅使我們對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)公開公正，并且使學(xué)生的創(chuàng)造性得到極大的發(fā)揮。

2 “開放式”機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐

針對(duì)以前教學(xué)模式存在的問題，實(shí)驗(yàn)中心始終堅(jiān)持以人才培養(yǎng)為主線，把學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的培養(yǎng)貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的確立，到中心建設(shè)模式的選擇，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法、手段的確定與實(shí)施，無(wú)不體現(xiàn)了“回歸工程，主動(dòng)實(shí)踐”這一核心理念與特色。

2.1 “回歸工程”這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念是針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期與工程實(shí)踐脫節(jié)、與人才培養(yǎng)目標(biāo)偏離的現(xiàn)象而提出的

1）在“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”層面，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)理論工程背景的了解，如“齒輪公法線長(zhǎng)度的測(cè)量”實(shí)驗(yàn)，不僅要求學(xué)生掌握測(cè)量工具的使用、測(cè)量方法與操作技術(shù)，更要讓學(xué)生明白在實(shí)際工程中測(cè)量齒輪公法線長(zhǎng)度的意義所在，讓學(xué)生“學(xué)會(huì)認(rèn)知”。

2）在“綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”層面，更加注重實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目工程背景的了解，并積極鼓勵(lì)學(xué)生自助選擇和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。讓學(xué)生了解實(shí)際工程的“綜合系統(tǒng)性”與“自主設(shè)計(jì)性”特點(diǎn)，訓(xùn)練他們的綜合能力與設(shè)計(jì)能力，讓學(xué)生“學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)”。

3）“工程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)層面”的設(shè)立則使學(xué)生真正回歸到工程實(shí)際。學(xué)生親身參與其中直接感悟基礎(chǔ)理論在實(shí)際工程中的應(yīng)用，會(huì)極大激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)，顯著提高學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力，讓學(xué)生“學(xué)會(huì)應(yīng)用”。

2.2 “主動(dòng)實(shí)踐”是實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段設(shè)計(jì)的核心理念

通過(guò)開放的模式、靈活的方法和現(xiàn)代化的手段，調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、合作實(shí)驗(yàn)、研究實(shí)驗(yàn)以及參加各種科技競(jìng)賽的濃厚興趣，從根本上調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)踐的積極性，從而產(chǎn)生了豐碩的學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果。

主動(dòng)實(shí)踐是讓學(xué)生盡可能真正作為主體去參與實(shí)踐活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié),包括實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的確定、方法的制定、程序(路線)的設(shè)計(jì)以及問題質(zhì)疑、分析總結(jié)等。在主動(dòng)實(shí)踐的過(guò)程中,學(xué)生的質(zhì)疑力、觀察力、協(xié)同力等素質(zhì)都能得到培養(yǎng)。

在“綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”層面，可以進(jìn)行新機(jī)構(gòu)、新結(jié)構(gòu)、新工藝的綜合設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在中心教師指導(dǎo)下，學(xué)生把這些創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為機(jī)器人大賽等各種科技活動(dòng)的獎(jiǎng)勵(lì)成果，這些成績(jī)的取得大大增加了畢業(yè)生的“含金量”，有效促進(jìn)了學(xué)生就業(yè)與創(chuàng)業(yè)。近幾年，畢業(yè)生的就業(yè)率均超過(guò)96%。學(xué)生通過(guò)在本實(shí)驗(yàn)中心的學(xué)習(xí)和鍛煉，在工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)等方面得到明顯提高，在各類大賽中成績(jī)突出，獲得省級(jí)以上大賽獎(jiǎng)勵(lì)21項(xiàng)。每年有數(shù)十名學(xué)生考取香港理工大學(xué)、澳門大學(xué)、倫敦大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)和深圳大學(xué)等國(guó)內(nèi)外知名高校的研究生。

在我校2011年接受廣東省教育廳學(xué)士學(xué)位教學(xué)工作評(píng)估過(guò)程中，作為我校本科教學(xué)特色項(xiàng)目的重要支撐，得到教育部評(píng)估專家的高度評(píng)價(jià)。2012年北京理工大學(xué)珠海學(xué)院委托麥可思公司對(duì)在2012社會(huì)需求與培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)行調(diào)查，通過(guò)麥可思公司年度報(bào)告指出：“就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力指數(shù)最高的專業(yè)是機(jī)械工程及自動(dòng)化”。

3 進(jìn)一步的改進(jìn)措施

通過(guò)近幾年的開放式機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，我們積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些問題，促使我們對(duì)今后教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)的方面進(jìn)行了深思。在借鑒國(guó)內(nèi)外高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)先進(jìn)思想和理念的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索、完善中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，優(yōu)化創(chuàng)新人才培養(yǎng)途徑，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與手段，充分利用中心教學(xué)網(wǎng)絡(luò)和多媒體教學(xué)手段，按照“理念先行，協(xié)調(diào)推進(jìn)”的建設(shè)模式和“閉環(huán)設(shè)計(jì)，良性循環(huán)，可持續(xù)發(fā)展”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路，進(jìn)一步完善以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

［1］華楚生.“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”新課程的繼承與改革[J].高教論壇,2004(4)：58-60.

［2］杜密科,劉淑先.從世界“現(xiàn)代制造技術(shù)”的發(fā)展看我國(guó)機(jī)械專業(yè)的教學(xué)改革[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào),1998(1)：58-60.

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