從實驗教學改革看工科學生創新能力培養

鄒茂華++徐戊矯

摘 要：人才培養是學校的核心使命，教學質量是學校的生命線。重慶大學作為一所以理工科為主、多學科協調發展的綜合性研究大學，始終貫徹黨和國家的教育方針，以培養適應和引領未來的高素質創新型人才為己任。創新源于實踐、創新源于思考，充分利用好實驗教學模塊是工科學生實踐創新能力培養體系中的重要一環。本文首先分析了工科專業課程的實驗教學環節中所存在的問題，并在此基礎上以案例的形式給出了我們目前的變革與思考。

關鍵詞：實驗教學改革 工科學生 創新能力 人才培養

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（b）-0164-02

21世紀是知識經濟時代，也是實現中華民族偉大復興的時代，創新驅動社會發展、建設創新型國家成為時代主題，科教興國戰略、人才強國戰略、可持

續發展戰略縱深推進，需要高校培養大批創新型人才服務于國家發展戰略。

高等教育作為科技第一生產力、人才第一資源和創新第一驅動力的重要結合點，將更加密切對接國家戰略需求，破解我國當前現實經濟社會面臨的重大理論與現實問題，這是中國創建世界一流大學進程中體現“中國特色”的最好詮釋。

重慶大學作為一所以理工科為主、多學科協調發展的綜合性研究大學，牢固樹立“人才培養是高校的核心使命，教育質量是學校的生命線，本科教學是學校一切工作的圓心。”的辦學理念。一是樹立以人才培養為根本的價值觀。學校的根本任務是人才培養，人才培養水平是衡量高校辦學水平的根本標準。科學研究、社會服務與文化傳承創新都是人才培養功能的延伸。二是本科教育在人才培養工作中占據基礎性地位，一流本科是一流大學的重要基礎和基本特征。三是樹立人才培養質量是生命線的質量觀。以適應社會需要為檢驗標準的理念，把社會評價作為衡量人才培養質量的重要指標[1]。

高校應該堅持創新源于實踐、創新源于思考的理念，以實踐能力培養為基礎，以思維訓練為核心，構建了體系完善、貫穿人才培養全過程、融匯課堂內外的實踐創新能力培養體系，著力培養學生創新能力。在學生創新能力培養體系中，充分利用好實驗教學模塊是其中的重要一環。

本文以材料成型及控制工程系的鍛壓模塊綜合實驗課程改革為例，和大家一起共同探討工科學生創新能力培養的問題。

1 工科實驗教學問題剖析

筆者以材控系的模塊綜合實驗課程為例，認為目前工科的實驗教學模塊存在著下述主要問題。

（1）無論是理論教學還是實驗教學，教學都應該是由教師和學生的雙邊活動所構成的。目前所采用的傳統教學模式將教師作為活動的主體，信息的傳遞模式單調地呈現為教師向學生的流動。在傳統教學模式下，學生對教學活動的參與性和貢獻很小，其處于被動接受的地位；這對培養學生們獨立分析問題、解決問題和自主創新的能力，顯然十分不利[2-4]。

（2）實驗教學所涉及的內容分散，對課程所學知識點的融會貫通程度不足。重慶大學材控系專業課程分為鍛壓、鑄造和焊接三個模塊進行教學。在鍛壓模塊部分，過去所做的分散實驗有四個，分別是開式模鍛的變形過程、頂鐓聚料規則驗證、沖裁間隙對沖裁件質量的影響規律以及沖裁模拆裝實驗。這四個實驗確實對應了材控鍛壓模塊教學中的四個非常重要的點，但是其不足在于每一個實驗猶如大海中的孤島，相互缺乏關聯。

（3）實驗課程內容的設置對模塊內各門理論課程的上下游關系強調不足，學生專業知識點整合和綜合使用的效果有明顯欠缺。

（4）無論是理論教學還是實驗教學環節中，對新工藝和新模具技術的引入度不夠，科研成果向本科教學課堂的轉化力度不足。這對培養學生的創新能力非常不利，同時，將導致學生在未來工作中對行業中新技術的發展方向定位不準。

2 改革的策略與改善的方法

高等教育的終極目的，是培養適應和引領未來的高素質創新型人才。為實現這一目標，針對前面分析的工科實驗教學環節中所存在的問題，我們采取了如下改革的措施。

（1）在實驗內容的選擇上，更加注重模塊各門課程的上下游關系，將先導課程《材料成型原理》和《材料成形CAD/CAE/CAM》中所學有效與《金屬塑性成形工藝及模具》和《模具制造工藝學》等課程授課內容銜接，以實現知識點整合和綜合使用。我們將模塊實驗課程過去設置的分散實驗整合成為綜合性實驗，并切實讓學生參與其中。在鍛造部分，設計了“直齒錐齒輪鍛造成形工藝優化及模具制造”綜合實驗，涵蓋了12個實驗學時，包含了三個大的部分，分別是：直齒錐齒輪鍛件工藝方案初步設計、直齒錐齒輪鍛造工藝和模具優化&模具型腔模擬加工以及直齒錐齒輪鍛造工藝試驗驗證。

（2）在實驗內容的實施上，進一步強調模塊各門課程的融會貫通，著力培養學生的創新能力、綜合能力和動手能力。在“直齒錐齒輪鍛造成形工藝優化及模具制造”綜合實驗中，選擇典型的直齒錐齒輪鍛件，讓每個學生獨立完成模鍛變形過程分析、模鍛件圖設計、模鍛變形工步確定、原坯料尺寸確定、設備噸位選擇、鍛模結構設計、模膛型腔設計，并結合《材料成形CAD/CAE/CAM》中所學過的知識和技能，在UG平臺上實現鍛件和鍛模的3D設計，以及在Deform_3D平臺上獨立完成鍛造工藝和鍛造模具的優化。同時，以小組為單位，結合《模具制造工藝學》的講授內容，讓學生們在UG平臺上實現模具的虛擬制造；在800T液壓機上分組完成齒輪鍛造；分組對鍛件的形狀精度和尺寸精度進行檢查，同時剖開鍛件通過腐蝕和金相組織觀察，檢查鍛件鍛后的晶粒度和流線。

（3）在“直齒錐齒輪鍛造成形工藝優化及模具制造”綜合實驗中，以完成實際橫向科研課題的流程來要求大學三年級的本科學生，使同學們在這個環節的訓練之后，就能獨立完成鍛件的3D建模，工藝和模具的數值模擬仿真優化、模具的CAM加工，并讓學生通過對鍛件的宏觀和微觀檢查，懂得通過工藝參數和模具的優化設計實現對材料成型制件的宏觀和微觀品質控制。通過這樣的訓練，學生在本科畢業之后無論是到實際的工程領域內去歷練還是繼續學習深造，都能應對自如。

（4）在實驗教學中，采用多種教學方式相結合，更加注重學生的參與和體驗。而教師在整個進程中，要精心規劃教學內容和把握教學節奏，為學生的實踐體驗設立正確的框架并對學生的實踐體驗進行評判，以幫助學生獲得正確的知識和體驗。在這一系列的學習活動中，終極培養目標是讓學生具備獨立探索和自主創新的能力。

3 結語

高等學校以立德樹人為根本任務，以培養高素質創新型人才為首要目標，以教育教學為中心工作，以增強學生的社會責任感、創新精神、實踐能力為基本要求，提高人才培養質量。本文，僅是對提升工科學生創新實踐能力的一點粗淺思考。

參考文獻

[1] 重慶大學.本科教學工作審核評估自評報告[Z].重慶：重慶大學，2017.

[2] 陳亮.體驗式教學設計研究[D].西南大學博士學位論文，2008.

[3] 范曉梅，李艷，楊會娟.體驗式教學在課堂上應用方式的探討[J].科技文匯，2010（2）：60-61.

[4] 樂曉蓉.高校體驗式生涯規劃教學設計研究[D].上海：華東師范大學碩士學位論文，2008.endprint