獨立學院機械工程專業實驗教學改革探討

張錦榮， 羅彥琦

(東莞理工學院城市學院 機電工程系， 廣東 東莞 523419)

獨立學院機械工程專業實驗教學改革探討

張錦榮， 羅彥琦

(東莞理工學院城市學院 機電工程系， 廣東 東莞 523419)

從實驗教學改革的思路、方法、內容、目標和保障措施等方面進行探討，根據不同層次學生的需求，提出以多種形式的實驗教學方法和手段結合現代信息技術進行教學的改革方法，建立有利于培養學生實踐能力和創新能力的實驗教學體系。實驗結果表明，經過對機械工程專業實驗教學改革，學生的實踐能力和創新能力得到顯著提高。

實驗教學； 機械工程專業； 教學改革

獨立學院的機械專業實驗教學普遍存在資源相對短缺、臺套數與學生人數比不合理，出現某些實驗項目需要分多個批次、耗用學時多、教學質量難以保證等問題。因此，對機械專業的實驗教學模式進行改革實踐，探索適合獨立學院的實驗教學體系。

1 獨立學院機械專業實驗教學存在的問題

(1) 實驗學時較少。獨立學院的實驗學時較少，一門課程一般為4～6個實驗學時。獨立學院的本科學分在160分左右，在相對學分較少的情況下，制定人才培養計劃容易出現重理論輕實驗的問題。

(2) 實驗設備臺套數與學生人數比不合理。獨立學院成立時間相對較短，實驗室建設難以一步到位，存在設備臺套數與學生人數比不合理的現象。在有限的學時和設備臺套數的雙重制約下，只能通過減少實驗項目或實驗步驟來滿足實驗教學，甚至部分實驗變成演示性實驗，這導致實驗教學質量難以保證。

(3) 實驗教學內容有限。實驗項目僅滿足教學需要，可選做的實驗項目有限。部分獨立學院籌建的時候承接了母體陳舊的實驗設備，盡管在發展過程中也增添新設備，但根據新設備開出新實驗項目的力度不夠大[1]。

(4) 實驗教學人員不足。實驗教學嚴重依附實驗員，由于理論課程的壓力，理論課教師難以兼任實驗教學，實驗任務大部分由實驗員完成。由于實驗員不足和能力的欠缺，因此難以保證實驗教學質量[2]。

(5) 實驗室的利用率極低。實驗室建設基本上是根據理論課程規劃，當該學期沒有相關理論課程時，對應的實驗室就空置一個學期，實驗室的利用率低。在獨立學院的實驗教學中，這是一種較普遍的現象。

2 實驗教學改革的指導思想和基本思路

2.1 實驗教學改革的指導思想

以“依托母體保質量，面向市場謀創新，服務東莞求支持，追求卓越創品牌，科學發展作貢獻”的辦學指導思想，機械專業實驗教學突出“以提高學生工程和創新能力作為教學的重點目標，以能運用現代科學技術解決工程實際問題能力的綜合素質的人才和促進裝備制造業進步為目標，為東莞發展先進制造業服務”的辦學特色。

2.2 實驗教學改革基本思路

(1) 注重實驗教學內容的基礎性與先進性的結合，建構一個適應不同層次學生的需求、符合不同教學要求的多層次實驗教學內容體系，強調基礎性實驗，加強設計性、創新性、綜合性實驗，形成必修實驗、選修實驗及開放實驗教學體系[3]。體現各取所需、因材施教的教學原則，達到適合學生個性發展、培養創新能力的教學目標。

(2) 建設優質教學資源庫，開發現場實驗、仿真實驗、網絡實驗等多功能為一體的開放式實驗管理信息平臺，構建多媒體網絡化實驗教學體系，實現網絡化教學、輔導、預習、仿真以及網絡選課等先進的實驗教學系統，達到優化教學系統、教學資源共享的目的。

(3) 在實驗教學方法上，注重教與學結合、理論教學與實踐訓練結合、科研與教學結合、系統訓練與創新設計合理搭配，促進學生自主參與實踐、自主探索研究和自主創新實踐。

3 實驗教學改革的方法和內容

3.1 靈活多樣的實驗教學方法

全面改革傳統的實驗課程教學手段與方法，采用多種形式的教學方法和手段，根據不同層次學生的需求，為學生提供自主式、合作式、研究式的學習模式，激發學生潛能，提高教學效果和效率，如表1所示。

表1 實驗教學方法與手段表

3.2 實驗教學改革的具體內容

(1) 培養模式改革。確立以教學內容改革、教學形式改革、教學環節改革為主要內容的教改模式，并以此構建調動學生學習積極性、培養學生綜合能力的教學方法體系，充分體現教學活動中教師的主導地位和學生的主體地位，力爭實現教、學、做相結合，加強學生崗位能力的培養和職業技能訓練[4-5]。為此，根據機械專業發展現狀與地方企業需求修訂人才培養方案，增設企業實踐教學環節與專門的實驗課程，與東莞市多家企業簽訂聯合授課的合作協議、校企合建實驗及實習基地，有效保證了應用型人才培養目標的實現。

(2) 實驗項目開發。在構建實驗教學體系的同時，重組實驗教學內容，減少驗證性、演示性實驗，增加綜合性、設計性和研究性實驗，加大對機械專業實驗教學項目的開發力度，利用本專業獲得的廣東省重點學科建設項目、廣東省民辦教育發展專項項目、廣東省大學生實踐教學基地建設項目等經費開發測試與控制類綜合實驗、機械類設計綜合實驗、機電類綜合實驗等綜合性實驗，與東莞市高技能公共實訓中心聯合開發機械類綜合實驗。這些綜合性實驗項目可以加深學生的理論理解、鍛煉動手能力、擴展實踐知識[6]。

(3) 加強信息技術與教育融合，充分發揮現代教育技術的獨特優勢，促進教學方式和教育模式創新改革，運用現代教育技術進行教學改革，有效推進優質數字化網絡教學資源建設和使用，在實驗教學中廣泛使用計算機網絡技術，建立優質網絡資源庫，開展計算機輔助教學，采用計算機仿真技術。在虛擬環境中使學生完成機構仿真、控制仿真、運動仿真過程，可以緩解設備臺套數不足的問題。

(4) 建立理論課與實驗課有機結合的授課模式。部分理論課教學地點安排在實驗室，例如“機械原理”涉及到四桿機構的章節，在實驗室現場傳授，學生對四桿機構獲得感性認識，同時也學習了四桿機構中存在曲柄的充分必要條件的知識點。通過實驗現場教學，學生不需要把書本的文字和平面圖紙轉換成空間幾何，同時也對將要開展的實驗項目有一定的認識。對獨立學院機械專業學生來說，這種有機結合的教學模式效果明顯優于先理論后實驗的模式。

(5)充分發揮實驗室的資源優勢，促進實驗教學改革，逐步形成高素質創新人才培養的新機制[7]。機電工程系以訓練學生的動手能力、創造能力、科學思維能力和綜合分析問題能力為目的，鼓勵和支持學生在課余時間參加開放式實驗教學、科研和各項實踐活動。根據教育部《關于高等學校開放實驗室監督管理辦法》，結合現有實驗室的具體情況，對大學生創新實驗室、機械原理實驗室、機械設計實驗室、電氣傳動實驗室試行開放。成立實驗興趣小組，定期進行實驗交流；組建3D打印實驗室，從設備的設計、制作、零部件的購置、運行及該實驗室的管理全部由學生獨立進行；組織學生參加全國工程訓練大賽、全國機械創新設計大賽和挑戰杯等賽事。通過以上各種的工程訓練項目，學生的實踐能力得到一定的提升。

4 實驗教學改革目標

建立以培養綜合設計能力、創造性設計能力及工程實踐能力為目標的實驗教學新模式。打破傳統的演示性、驗證性、單一性的實驗模式，建立新型的設計型、創新型、綜合型的實驗體系。實驗教學從以教師為中心轉變成以學生為中心，從強調學術型轉變為強調理論與實踐相結合的應用型。

今后將在機械實驗基礎上繼續立足本科基礎教育，以培養學生綜合設計、創新設計和工程實踐能力為目的，鞏固已有機械系列教改成果，進一步提高實驗教學水平。實驗室做到面向全系學生全時開放，為學生課內、課外等實踐活動提供全方位的高水平服務。另外，將進一步做好實驗室師資隊伍的培養，努力提高實驗技術人員的全面素質。

在分層次實驗教學體系中，建立合理的實驗比例，基本型訓練占55%，綜合型訓練占25%，創新型訓練占15%，研究型訓練5%，可操作性好，如圖1所示。

圖1 各類實驗所占比例圖

5 保障措施

5.1 建立完善的管理模式

實驗室實行主任負責制，實驗室主任由學院任免。實驗室主任直接對學院負責，有力地促進了學院整體資源對機械專業實驗教學改革的支持，確保在人事分配制度方面向實驗教學傾斜。實驗室主任負責全面工作，包括實驗教學綜合策劃、協調、質量監控和日常管理和條件保障等。

在教學管理方面，每門實驗課程都由任課教師負責指導實驗教學，實驗技術人員負責實驗設備的管理和維護[8]。實驗室實行人員管理、經費管理和設備管理三統一管理模式。實驗室的工作、人員、物資設備、經費、環境、安全以及工作量信息有準確的統計，并及時向教務處、資產辦匯報。管理組織結構如圖2所示。

圖2 實驗室管理組織機構

5.2 建立完善的考核和成績評定體系

在考核評價改革中，引入重過程的考核制度。實驗成績的評定結合實驗操作能力、實驗答辯、實驗報告等方面進行綜合評定，成績比重分別為實驗操作過程50%、實驗答辯20%、實驗報告30%[9-10]，學生的實驗動手能力得到了充分的鍛煉。

考核體系對象不僅包括學生，同時也對實驗教師進行考核，學院已建成學生網上評教系統，對每個教師進行評價。學生的評教情況和系部綜合考核結果直接跟教師的績效工資及進崗掛鉤，有效地提高了教師教學工作的積極性。

5.3 建設高素質的實驗室隊伍

加強實驗隊伍建設，是建設一流實驗室的必備條件和重要內容。學院利用東莞市高技能實訓中心和內部培訓等途徑，不斷提高實驗教學隊伍層次和業務水平。積極鼓勵和支持實驗教師參加學術交流、企業掛職鍛煉等活動，學習國內高校、企業的先進實驗室建設經驗，開闊實驗教師的眼界和思路。鼓勵實驗教師圍繞實驗教學、實驗方法、實驗教具自制、大型儀器設備功能再開發、實驗室建設等方面開展專項研究，在實踐中提高自身業務水平和研究能力，促進實驗室隊伍和教學質量的不斷提高。

5.4 經費保障

我院機械設計制造及其自動化專業獲得2016年廣東省重點學科建設資金60萬元、2013年廣東省民辦教育發展專項資金110萬元，工程訓練教學中心獲得2011年省級實驗教學示范中心專項資金75萬元，同時學院已經投入一期600萬元、二期200萬元用于機械專業實驗室建設，機械專業實驗室現已形成一定的教學規模，保證了實驗教學和科研的正常運行。

6 結語

經過3年來機械設計制造及其自動化專業實驗教學的改革，有效引導和推進了獨立學院專業特色發展，堅持以學生為本，以知識傳授、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教學觀念，建成有利于培養學生實踐能力和創新能力的實驗教學體系，建設儀器設備先進、資源共享、開放服務的實驗教學環境，建成現代化的高效運行的管理機制，全面提高實驗教學水平。

References)

[1] 丁彩紅，毛立民，孫志宏.加強學生綜合實踐能力培養改革機械專業實驗教學[J].東華大學學報(社會科學版)，2010，10(3)：246-248.

[2] 李鍛能，何漢武，張湘偉.機械工程專業實驗教學體系改革的探討[J].實驗技術與管理，2008，25(3)：132-135.

[3] 鐘東階，蔣國璋.機械基礎實驗教學改革的探索[J].實驗室研究與探索，2013，32(2)：146-149.

[4] 李鳳蘭，許小慶.機械專業驗證性實驗的設計與實踐[J].實驗技術與管理，2012，29(12)：138-140.

[5] 方策，王啟明，高安禮.PBL教學模式在機械基礎實驗教學中應用的探索思考[J].實驗技術與管理，2009，26(2)：120-122.

[6] 呂明，楊勝強，白薇.機械類本科生創新人才培養與教學模式改革研究[J].中國大學教學，2009(5)：28-30.

[7] 謝黎明，靳嵐，沈浩，等.機械設計制造及其自動化實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2009，28(4)：128-130.

[8] 丁彩紅，吳喜如.機械綜合實驗教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，31(4)：318-321.

[9] 孔建益，侯寧，高全杰，等.突出知識融合與能力培養的機械專業實踐教學改革[J].中國大學教學，2012(6)：70-73.

[10] 李鳳蘭，馬維全.機械專業實驗教學的探索與實踐[J].太原理工大學學報(社會科學版)，2007，25(4)：72-74.

Exploration on experimental teaching reform for mechanical engineering specialities in independent colleges

Zhang Jinrong, Luo Yanqi

(Department of Mechanical and Electrical Engineering, City College of Dongguan University of Technology, Dongguan 523419, China)

This paper probes into the ideas, methods, contents, objectives, assurance measures, etc., of the experimental teaching reform. According to the students’ needs at various levels, many kinds of experiment teaching methods and means are proposed, and combined with the modern information technology, the teaching methods are reformed. The experimental teaching system which is helpful to train the students’ practical ability and innovative ability is set up. The experiment results show that through the experimental teaching reform for the mechanical engineering specialties, the students’ practical ability and innovative ability are remarkably improved.

experimental teaching； mechanical engineering speciality； teaching reform

G642.0

B

1002-4956(2017)10-0199-03

10.16791/j.cnki.sjg.2017.10.049

2017-05-10

2016年度廣東省質量工程項目“東莞理工學院城市學院機械類專業實踐教學基地”(粵教高函[2016]233號)；2013年度廣東省民辦教育專項資金項目“機械設計制造及其自動化”(粵財政[2013]62號)

張錦榮(1978—)，男，廣東東莞，碩士，講師，機械綜合實驗室主任，主要從事機械自動控制研究.

E-mail：21048389@qq.com