機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

徐春明 周艷 孫瑛 蔣國(guó)璋 李公法

[摘 要]機(jī)械原理是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)課程，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要手段。文章介紹了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的弊病，并且為了解決機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在的一系列問(wèn)題，提出了更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、改革考核機(jī)制等一系列措施。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械原理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；人才培養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)改革

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2018）11-0089-03

○、引言

隨著近些年國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)于人才的需求也更加多元化，傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足多元化人才的需求，這就迫切需要對(duì)高校的教學(xué)模式進(jìn)行改革。機(jī)械原理課程是高校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力有著至關(guān)重要的作用。而機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是為了配合機(jī)械原理的理論教學(xué)，將所學(xué)到的理論知識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，更加注重學(xué)生的動(dòng)手能力和在實(shí)驗(yàn)中將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化到實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中[1]。

時(shí)代的不斷進(jìn)步和科技的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才的要求也不斷提高，為了培養(yǎng)質(zhì)量更加高的學(xué)生，需要不斷地對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)模式進(jìn)行改革。現(xiàn)有機(jī)械原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不利于改進(jìn)學(xué)生的思維方式，因此如何提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是改革的主要方向[2]。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）實(shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一

學(xué)校實(shí)驗(yàn)室籌建較早，內(nèi)部許多設(shè)備都是在早期采購(gòu)的，雖然在后期更換過(guò)一部分，但還是有相當(dāng)一部分的實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較陳舊，甚至有的已經(jīng)損壞[3]。實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備不夠齊全，已經(jīng)不能滿足新形勢(shì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求，不利于提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)室陳舊的教設(shè)備或者不完整的設(shè)備會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度，有時(shí)候甚至?xí)?dǎo)致結(jié)果的不正確。況且當(dāng)前的機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較為單一，有部分項(xiàng)目只是為了讓學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有讓學(xué)生進(jìn)行足夠的思維擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助學(xué)生做到對(duì)知識(shí)的深入理解。學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的管理制度也存在一些問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)室并不是處于一直開(kāi)放的狀態(tài)，只有在實(shí)驗(yàn)期間才會(huì)開(kāi)放，這就造成了資源的閑置和浪費(fèi)[4]。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容死板

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，教師會(huì)在實(shí)驗(yàn)之前把空白的實(shí)驗(yàn)報(bào)告發(fā)給學(xué)生并讓學(xué)生圍坐在一起聽(tīng)老師交代清楚實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、注意事項(xiàng)等，然后按照教材上的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。這種做法片面強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)，沒(méi)有把理論和實(shí)踐充分融合起來(lái)，實(shí)驗(yàn)與其他實(shí)踐活動(dòng)相脫離，忽略了知識(shí)的連貫性。學(xué)生能接受消化的知識(shí)很有限，而且有的實(shí)驗(yàn)是分組完成的，好幾個(gè)人一組，每組基本上都只有一兩名學(xué)生在操作，很多學(xué)生都沒(méi)有親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甚至連實(shí)驗(yàn)做的是什么都不知道，只是在最后把實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄一下。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容幾年甚至近十年都不變，沒(méi)有跟上時(shí)代進(jìn)步的腳步，沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革創(chuàng)新，也沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行更新[5]。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式不合理

實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有具體的考核方式，一般都是從出勤率和上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩方面進(jìn)行考核，考核成績(jī)中出勤率占20%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占80%，只要交了實(shí)驗(yàn)報(bào)告就有成績(jī)。這種實(shí)驗(yàn)考核方式會(huì)讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)不重視不認(rèn)真，他們最終交上來(lái)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告很多都是一樣的，存在著明顯的抄襲現(xiàn)象，而且教師無(wú)法確定誰(shuí)是原創(chuàng)誰(shuí)是抄襲，無(wú)法掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的實(shí)際情況[6]。

（四）學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性不夠

在學(xué)生的認(rèn)知中，實(shí)驗(yàn)課沒(méi)有掛科的說(shuō)法，這就讓學(xué)生產(chǎn)生了不重視實(shí)驗(yàn)課的心理，當(dāng)然其參與實(shí)驗(yàn)的積極性難以提高。另外，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重要性沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)，不清楚實(shí)驗(yàn)的意義，而且實(shí)驗(yàn)都是機(jī)械式的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有足夠的創(chuàng)新性，讓學(xué)生主動(dòng)思考的環(huán)節(jié)較少，這些都是造成學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性不高的原因[7]。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

（一）完善實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

隨著對(duì)教育重視程度的加深，教育經(jīng)費(fèi)的支出在逐年增加，學(xué)院對(duì)教育資源的投入也越來(lái)越大，學(xué)院對(duì)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)經(jīng)費(fèi)也應(yīng)增加。學(xué)院每年要對(duì)實(shí)驗(yàn)室的陳舊設(shè)備進(jìn)行淘汰和更新，并且要不斷引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備，讓學(xué)生動(dòng)手操作。伴隨著招生人數(shù)的增加，學(xué)院供學(xué)生參觀的陳列柜也要不斷進(jìn)行更新和擴(kuò)建，還要隨之建設(shè)新的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)代化的數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)課教師可以把自己的實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)帶到實(shí)驗(yàn)室中，為學(xué)生進(jìn)行講解，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，以此來(lái)彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一的缺點(diǎn)[8]。此外，讓學(xué)生參與一些自主性較強(qiáng)的題目，學(xué)生可以根據(jù)自己的想法進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)?zāi)艹浞终{(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生可以通過(guò)計(jì)算機(jī)和三維軟件的建模庫(kù)驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的合理性，增強(qiáng)學(xué)生的興趣，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在實(shí)驗(yàn)室的管理方面，應(yīng)注意開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生用，只要學(xué)生有興趣就可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不要造成實(shí)驗(yàn)室的閑置和資源的浪費(fèi)[9]。

（二）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不應(yīng)只采用教師講學(xué)生聽(tīng)這種方式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)的是學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力以及將理論與實(shí)際結(jié)合的能力。不再是單純把知識(shí)強(qiáng)行灌輸給學(xué)生，而是應(yīng)該在講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、意義等時(shí)讓學(xué)生參與討論，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也不再是按照教材上的步驟，而是教師只講解基本原理，不會(huì)告訴學(xué)生具體該如何去做，中間實(shí)現(xiàn)的步驟需要學(xué)生動(dòng)腦思考，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維，尋求不同的解法。教師可以在一旁指導(dǎo)，糾正學(xué)生的錯(cuò)誤，學(xué)生之間可以進(jìn)行討論。討論會(huì)讓學(xué)生把握自身的不足，從而啟發(fā)學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中[10]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)班不宜太大，要確保每位學(xué)生都能夠獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)其動(dòng)手能力。教師也要充分利用實(shí)驗(yàn)室的多媒體設(shè)備。對(duì)于一些復(fù)雜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，教師可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)為學(xué)生演示，讓學(xué)生明白其中的原理。對(duì)于一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。比如說(shuō)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，學(xué)生通過(guò)建模軟件對(duì)所需要的機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模仿真，通過(guò)修改參數(shù)對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)，然后對(duì)機(jī)構(gòu)的合理性進(jìn)行分析。學(xué)生通過(guò)輸入?yún)?shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新能力，打好專(zhuān)業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能丟棄，行業(yè)內(nèi)新的發(fā)展也要讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解，給學(xué)生注入新的活力。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)注意與其他專(zhuān)業(yè)課相結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)時(shí)注意與機(jī)械設(shè)計(jì)以及互換性及測(cè)量技術(shù)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程相結(jié)合，把握知識(shí)的整體性。

（三）完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核機(jī)制

目前高校大都把實(shí)驗(yàn)成績(jī)作為某門(mén)課程成績(jī)的一部分，不能真實(shí)反映出學(xué)生的實(shí)際水平，許多學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)敷衍了事。為了改變這種狀況，實(shí)驗(yàn)課應(yīng)設(shè)立單獨(dú)的考核體系，要有單獨(dú)的學(xué)分，考核內(nèi)容也不能僅有出勤率和實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩方面。實(shí)驗(yàn)課要安排單獨(dú)的學(xué)時(shí)和學(xué)分，要安排理論知識(shí)的考核，理論知識(shí)的考核采取從題庫(kù)中隨機(jī)抽題的形式，即教師提前在題庫(kù)中出好題，由學(xué)生隨機(jī)抽取考題。理論知識(shí)都是實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)定、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等常識(shí)性知識(shí)，要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以盡量安排多一些學(xué)時(shí)，采用小班教學(xué)，確保每位學(xué)生都能親自實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的最終考核應(yīng)包括出勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、理論知識(shí)考核這三個(gè)方面。實(shí)驗(yàn)報(bào)告還是主要考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握程度，要讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中寫(xiě)出自己在實(shí)驗(yàn)中碰到的問(wèn)題以及體會(huì)，掌握學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的理解程度，避免學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告出現(xiàn)抄襲的情況，這樣會(huì)迫使學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，大幅減少學(xué)生“打醬油”的情況[11]。教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖、自由度計(jì)算以及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性等內(nèi)容，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的真實(shí)水平進(jìn)行考核。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐效果

學(xué)校通過(guò)加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)的支出，對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行擴(kuò)建以及每年對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行合理更新，并且對(duì)傳統(tǒng)枯燥的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行創(chuàng)新，改善實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新使學(xué)生的認(rèn)知更加深刻：實(shí)驗(yàn)室中有些設(shè)備是平時(shí)在書(shū)本上沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)的，但由于是平面的就需要學(xué)生去想象，沒(méi)有親自動(dòng)手去觸摸的那種真實(shí)感。改革教學(xué)方法和更新教學(xué)內(nèi)容使得教學(xué)更加靈活多變。沒(méi)有完全相同的實(shí)驗(yàn)，需要每位學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行思考，不懂的需要討論或者向老師請(qǐng)教，這就增強(qiáng)了學(xué)生的能動(dòng)性以及學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)踐的融合。教師和學(xué)生充分利用好現(xiàn)代化的電子信息教學(xué)設(shè)備，教師提前把所需要的教學(xué)信息、實(shí)驗(yàn)信息等信息上傳，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)，提高現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的效果。現(xiàn)代化的設(shè)備層出不窮，不可能把所有事物展示給學(xué)生看，學(xué)校利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)為學(xué)生提供便利，學(xué)生利用相關(guān)技術(shù)在計(jì)算機(jī)上開(kāi)展虛擬項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)，有利于提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力和分析能力。此外，隨著實(shí)驗(yàn)課設(shè)立單獨(dú)的學(xué)時(shí)，學(xué)生有充足的學(xué)時(shí)進(jìn)行機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)，并且隨著實(shí)驗(yàn)設(shè)備的增加，也沒(méi)有人多設(shè)備少的情況發(fā)生，每位學(xué)生都要?jiǎng)邮郑@就有利于增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力。教師在實(shí)驗(yàn)中全程關(guān)注學(xué)生，注重對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的表現(xiàn)及其綜合能力的考察。隨著考核機(jī)制的日漸完善，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性也提高了。

學(xué)校實(shí)行這一系列的改革措施，取得明顯的改革效果，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力得到顯著提升。學(xué)生積極參加各類(lèi)比賽，比如機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽、全國(guó)3D大賽、機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽等一系列全國(guó)性的大賽，學(xué)生均取得優(yōu)異成績(jī)，數(shù)次獲得一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。此外，學(xué)生還積極申報(bào)各種機(jī)械創(chuàng)新方面的專(zhuān)利，在老師的指導(dǎo)下，已成功申請(qǐng)數(shù)十項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利和數(shù)項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。企業(yè)看中畢業(yè)生本身的實(shí)力，這就讓學(xué)生的就業(yè)率提高了2個(gè)百分點(diǎn)。

四、結(jié)論

經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的教育機(jī)制面臨著僵化的危險(xiǎn)，而且隨著國(guó)際的交流合作日益頻繁，國(guó)內(nèi)的教育機(jī)制改革是一項(xiàng)迫切的任務(wù)。制造業(yè)關(guān)系國(guó)家工業(yè)的發(fā)展，因此應(yīng)該更加重視機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。筆者在此次研究中針對(duì)機(jī)械原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的種種問(wèn)題，提出要對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行更新和管理，加大實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放力度，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和體系進(jìn)行整改，最后提出對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的考核方式進(jìn)行改革。這些改革措施在實(shí)際教學(xué)中取得了顯著效果，改變了以前只是把理論掛在嘴上、沒(méi)有動(dòng)手實(shí)踐的現(xiàn)象，使學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力得到提升。新模式下人才培養(yǎng)效率顯著提升，這對(duì)于新時(shí)期需要越來(lái)越多的人才具有重要的意義。新的培養(yǎng)模式為高校的改革提供參考，但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不是一勞永逸的事。隨著時(shí)代的進(jìn)步，科學(xué)的發(fā)展，需要對(duì)培養(yǎng)模式進(jìn)行不斷的改革和創(chuàng)新，要充分激發(fā)學(xué)生的求知欲，爭(zhēng)取培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的人才。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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