徐春明 周艷 孫瑛 蔣國璋 李公法

[摘 要]機械原理是機械類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，其實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的重要手段。文章介紹了當(dāng)前實驗教學(xué)存在的弊病，并且為了解決機械原理實驗課程教學(xué)中存在的一系列問題，提出了更新實驗設(shè)備、優(yōu)化實驗項目、改進實驗教學(xué)方法、優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容、改革考核機制等一系列措施。

[關(guān)鍵詞]機械原理；實驗教學(xué)；人才培養(yǎng)；實驗改革

[中圖分類號] G642 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）11-0089-03

○、引言

隨著近些年國家經(jīng)濟的發(fā)展，國家對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，這就迫切需要對高校的教學(xué)模式進行改革。機械原理課程是高校機械類專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力有著至關(guān)重要的作用。而機械原理實驗教學(xué)是為了配合機械原理的理論教學(xué)，將所學(xué)到的理論知識進行轉(zhuǎn)化，更加注重學(xué)生的動手能力和在實驗中將理論知識轉(zhuǎn)化到實際應(yīng)用當(dāng)中[1]。

時代的不斷進步和科技的不斷發(fā)展，社會對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，需要不斷地對學(xué)生的培養(yǎng)模式進行改革?，F(xiàn)有機械原理課程實驗教學(xué)的模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不利于改進學(xué)生的思維方式，因此如何提升實驗教學(xué)的效果，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力是改革的主要方向[2]。

一、實驗教學(xué)現(xiàn)狀

（一）實驗室設(shè)備陳舊且實驗項目單一

學(xué)校實驗室籌建較早，內(nèi)部許多設(shè)備都是在早期采購的，雖然在后期更換過一部分，但還是有相當(dāng)一部分的實驗設(shè)備比較陳舊，甚至有的已經(jīng)損壞[3]。實驗室中的設(shè)備不夠齊全，已經(jīng)不能滿足新形勢對人才培養(yǎng)的要求，不利于提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力。實驗室陳舊的教設(shè)備或者不完整的設(shè)備會影響到實驗的進度，有時候甚至?xí)?dǎo)致結(jié)果的不正確。況且當(dāng)前的機械原理實驗項目較為單一，有部分項目只是為了讓學(xué)生進行驗證實驗，沒有讓學(xué)生進行足夠的思維擴展性實驗來幫助學(xué)生做到對知識的深入理解。學(xué)校實驗室的管理制度也存在一些問題，實驗室并不是處于一直開放的狀態(tài)，只有在實驗期間才會開放，這就造成了資源的閑置和浪費[4]。

（二）實驗教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容死板

在實驗教學(xué)上，教師會在實驗之前把空白的實驗報告發(fā)給學(xué)生并讓學(xué)生圍坐在一起聽老師交代清楚實驗內(nèi)容、實驗方法、注意事項等，然后按照教材上的步驟進行實驗操作。這種做法片面強調(diào)理論教學(xué)，沒有把理論和實踐充分融合起來，實驗與其他實踐活動相脫離，忽略了知識的連貫性。學(xué)生能接受消化的知識很有限，而且有的實驗是分組完成的，好幾個人一組，每組基本上都只有一兩名學(xué)生在操作，很多學(xué)生都沒有親自動手進行實驗，甚至連實驗做的是什么都不知道，只是在最后把實驗報告抄一下。實驗的內(nèi)容幾年甚至近十年都不變，沒有跟上時代進步的腳步，沒有對實驗內(nèi)容進行改革創(chuàng)新，也沒有對實驗教材進行更新[5]。

（三）實驗教學(xué)考核方式不合理

實驗教學(xué)沒有具體的考核方式，一般都是從出勤率和上交的實驗報告兩方面進行考核，考核成績中出勤率占20%，實驗報告占80%，只要交了實驗報告就有成績。這種實驗考核方式會讓學(xué)生對實驗不重視不認(rèn)真，他們最終交上來的實驗報告很多都是一樣的，存在著明顯的抄襲現(xiàn)象，而且教師無法確定誰是原創(chuàng)誰是抄襲，無法掌握學(xué)生對知識掌握的實際情況[6]。

（四）學(xué)生參與實驗的積極性不夠

在學(xué)生的認(rèn)知中，實驗課沒有掛科的說法，這就讓學(xué)生產(chǎn)生了不重視實驗課的心理，當(dāng)然其參與實驗的積極性難以提高。另外，因為學(xué)生對實驗的重要性沒有充分認(rèn)識，不清楚實驗的意義，而且實驗都是機械式的驗證實驗，沒有足夠的創(chuàng)新性，讓學(xué)生主動思考的環(huán)節(jié)較少，這些都是造成學(xué)生參與實驗的積極性不高的原因[7]。

二、實驗教學(xué)改革措施

（一）完善實驗設(shè)備更新，優(yōu)化實驗項目

隨著對教育重視程度的加深，教育經(jīng)費的支出在逐年增加，學(xué)院對教育資源的投入也越來越大，學(xué)院對實驗室的建設(shè)經(jīng)費也應(yīng)增加。學(xué)院每年要對實驗室的陳舊設(shè)備進行淘汰和更新，并且要不斷引進先進的設(shè)備，讓學(xué)生動手操作。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行更新和擴建，還要隨之建設(shè)新的實驗室和現(xiàn)代化的數(shù)字化設(shè)計實驗室。實驗課教師可以把自己的實際項目經(jīng)驗帶到實驗室中，為學(xué)生進行講解，加深學(xué)生對實驗的理解，以此來彌補實驗項目單一的缺點[8]。此外，讓學(xué)生參與一些自主性較強的題目，學(xué)生可以根據(jù)自己的想法進行機構(gòu)設(shè)計，這種開放性的實驗?zāi)艹浞终{(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。學(xué)生可以通過計算機和三維軟件的建模庫驗證機構(gòu)的合理性，增強學(xué)生的興趣，優(yōu)化實驗項目。在實驗室的管理方面，應(yīng)注意開放實驗室給學(xué)生用，只要學(xué)生有興趣就可以讓學(xué)生進行實驗，不要造成實驗室的閑置和資源的浪費[9]。

（二）改進實驗教學(xué)方法和優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容

實驗教學(xué)不應(yīng)只采用教師講學(xué)生聽這種方式，實驗教學(xué)培養(yǎng)的是學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力以及將理論與實際結(jié)合的能力。不再是單純把知識強行灌輸給學(xué)生，而是應(yīng)該在講解實驗內(nèi)容、意義等時讓學(xué)生參與討論，鼓勵學(xué)生積極思考。實驗內(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，不會告訴學(xué)生具體該如何去做，中間實現(xiàn)的步驟需要學(xué)生動腦思考，引導(dǎo)學(xué)生進行發(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)生的錯誤，學(xué)生之間可以進行討論。討論會讓學(xué)生把握自身的不足，從而啟發(fā)學(xué)生將所學(xué)的理論知識應(yīng)用到實際中[10]。實驗教學(xué)班不宜太大，要確保每位學(xué)生都能夠獨立進行實驗，以培養(yǎng)其動手能力。教師也要充分利用實驗室的多媒體設(shè)備。對于一些復(fù)雜機構(gòu)的運動，教師可以通過動畫為學(xué)生演示，讓學(xué)生明白其中的原理。對于一些復(fù)雜的實驗，學(xué)生可以通過數(shù)字化實驗室進行實驗。比如說機構(gòu)的運動過程，學(xué)生通過建模軟件對所需要的機構(gòu)進行建模仿真，通過修改參數(shù)對模型進行改進，然后對機構(gòu)的合理性進行分析。學(xué)生通過輸入?yún)?shù)對實驗?zāi)Ｐ瓦M行優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生的機構(gòu)創(chuàng)新能力，打好專業(yè)知識基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容不能丟棄，行業(yè)內(nèi)新的發(fā)展也要讓學(xué)生通過實驗了解，給學(xué)生注入新的活力。此外，實驗教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)注意與其他專業(yè)課相結(jié)合，在實驗時注意與機械設(shè)計以及互換性及測量技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課程相結(jié)合，把握知識的整體性。

（三）完善實驗教學(xué)考核機制

目前高校大都把實驗成績作為某門課程成績的一部分，不能真實反映出學(xué)生的實際水平，許多學(xué)生對實驗敷衍了事。為了改變這種狀況，實驗課應(yīng)設(shè)立單獨的考核體系，要有單獨的學(xué)分，考核內(nèi)容也不能僅有出勤率和實驗報告兩方面。實驗課要安排單獨的學(xué)時和學(xué)分，要安排理論知識的考核，理論知識的考核采取從題庫中隨機抽題的形式，即教師提前在題庫中出好題，由學(xué)生隨機抽取考題。理論知識都是實驗原理、實驗參數(shù)測定、實驗注意事項等常識性知識，要求學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成。實驗教學(xué)可以盡量安排多一些學(xué)時，采用小班教學(xué)，確保每位學(xué)生都能親自實踐。實驗成績的最終考核應(yīng)包括出勤、實驗報告、理論知識考核這三個方面。實驗報告還是主要考查學(xué)生對實驗的掌握程度，要讓學(xué)生在實驗報告中寫出自己在實驗中碰到的問題以及體會，掌握學(xué)生對于實驗的理解程度，避免學(xué)生的實驗報告出現(xiàn)抄襲的情況，這樣會迫使學(xué)生動手進行實驗，大幅減少學(xué)生“打醬油”的情況[11]。教師根據(jù)學(xué)生實驗報告中的機構(gòu)設(shè)計簡圖、自由度計算以及機構(gòu)設(shè)計合理性等內(nèi)容，對學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的真實水平進行考核。

三、實驗教學(xué)改革實踐效果

學(xué)校通過加大對實驗室經(jīng)費的支出，對實驗室進行擴建以及每年對實驗室設(shè)備進行合理更新，并且對傳統(tǒng)枯燥的實驗項目進行創(chuàng)新，改善實驗條件。實驗設(shè)備的更新使學(xué)生的認(rèn)知更加深刻：實驗室中有些設(shè)備是平時在書本上沒有見到過的，但由于是平面的就需要學(xué)生去想象，沒有親自動手去觸摸的那種真實感。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。沒有完全相同的實驗，需要每位學(xué)生動手做實驗并進行思考，不懂的需要討論或者向老師請教，這就增強了學(xué)生的能動性以及學(xué)生理論知識與實踐的融合。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、實驗信息等信息上傳，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)，提高現(xiàn)場實驗的效果?，F(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)校利用計算機虛擬仿真技術(shù)為學(xué)生提供便利，學(xué)生利用相關(guān)技術(shù)在計算機上開展虛擬項目的實驗，有利于提高學(xué)生的知識運用能力和分析能力。此外，隨著實驗課設(shè)立單獨的學(xué)時，學(xué)生有充足的學(xué)時進行機械原理實驗，并且隨著實驗設(shè)備的增加，也沒有人多設(shè)備少的情況發(fā)生，每位學(xué)生都要動手，這就有利于增強學(xué)生的實踐操作能力。教師在實驗中全程關(guān)注學(xué)生，注重對學(xué)生在實驗過程的表現(xiàn)及其綜合能力的考察。隨著考核機制的日漸完善，學(xué)生參與實驗的積極性也提高了。

學(xué)校實行這一系列的改革措施，取得明顯的改革效果，充分調(diào)動了學(xué)生參與實驗的積極性，學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手能力得到顯著提升。學(xué)生積極參加各類比賽，比如機械設(shè)計創(chuàng)新大賽、全國3D大賽、機械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計大賽等一系列全國性的大賽，學(xué)生均取得優(yōu)異成績，數(shù)次獲得一等獎、二等獎等獎項。此外，學(xué)生還積極申報各種機械創(chuàng)新方面的專利，在老師的指導(dǎo)下，已成功申請數(shù)十項實用新型專利和數(shù)項發(fā)明專利。企業(yè)看中畢業(yè)生本身的實力，這就讓學(xué)生的就業(yè)率提高了2個百分點。

四、結(jié)論

經(jīng)過近些年的發(fā)展，國內(nèi)的教育機制面臨著僵化的危險，而且隨著國際的交流合作日益頻繁，國內(nèi)的教育機制改革是一項迫切的任務(wù)。制造業(yè)關(guān)系國家工業(yè)的發(fā)展，因此應(yīng)該更加重視機械類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。筆者在此次研究中針對機械原理課程實驗教學(xué)存在的種種問題，提出要對實驗室設(shè)備進行更新和管理，加大實驗室的開放力度，對實驗教學(xué)的內(nèi)容和體系進行整改，最后提出對實驗課程的考核方式進行改革。這些改革措施在實際教學(xué)中取得了顯著效果，改變了以前只是把理論掛在嘴上、沒有動手實踐的現(xiàn)象，使學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手實踐能力得到提升。新模式下人才培養(yǎng)效率顯著提升，這對于新時期需要越來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，但是實驗教學(xué)改革不是一勞永逸的事。隨著時代的進步，科學(xué)的發(fā)展，需要對培養(yǎng)模式進行不斷的改革和創(chuàng)新，要充分激發(fā)學(xué)生的求知欲，爭取培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的人才。

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[責(zé)任編輯：龐丹丹]