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，其實驗教學是培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力的重要手段。文章介紹了當前實驗教學存在的弊病，并且為了解決機械原理實驗課程教學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、改進實驗教學方法、優(yōu)化實驗教學內(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；人才培養(yǎng)；實驗改革

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] 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模式進行改革。機械原理課程是高校機械類專業(yè)學生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，對于培養(yǎng)學生的創(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是為了配合機械原理的理論教學，將所學到的理論知識進行轉(zhuǎn)化，更加注重學生的動手能力和在實驗中將理論知識轉(zhuǎn)化到實際應用當中[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)量更加高的學生，需要不斷地對學生的培養(yǎng)模式進行改革?，F(xiàn)有機械原理課程實驗教學的模式難以激發(fā)學生的學習興趣，不利于改進學生的思維方式，因此如何提升實驗教學的效果，培養(yǎng)學生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力是改革的主要方向[2]。

一、實驗教學現(xiàn)狀

（一）實驗室設(shè)備陳舊且實驗項目單一

學校實驗室籌建較早，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，有時候甚至會導致結(jié)果的不正確。況且當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生進行驗證實驗，沒有讓學生進行足夠的思維擴展性實驗來幫助學生做到對知識的深入理解。學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）實驗教學方法和教學內(nèi)容死板

在實驗教學上，教師會在實驗之前把空白的實驗報告發(fā)給學生并讓學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，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生在操作，很多學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）實驗教學考核方式不合理

實驗教學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生對實驗不重視不認真，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，無法掌握學生對知識掌握的實際情況[6]。

（四）學生參與實驗的積極性不夠

在學生的認知中，實驗課沒有掛科的說法，這就讓學生產(chǎn)生了不重視實驗課的心理，當然其參與實驗的積極性難以提高。另外，因為學生對實驗的重要性沒有充分認識，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，讓學生主動思考的環(huán)節(jié)較少，這些都是造成學生參與實驗的積極性不高的原因[7]。

二、實驗教學改革措施

（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，學院對教育資源的投入也越來越大，學院對實驗室的建設(shè)經(jīng)費也應增加。學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，讓學生動手操作。伴隨著招生人數(shù)的增加，學院供學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，為學生進行講解，加深學生對實驗的理解，以此來彌補實驗項目單一的缺點[8]。此外，讓學生參與一些自主性較強的題目，學生可以根據(jù)自己的想法進行機構(gòu)設(shè)計，這種開放性的實驗能充分調(diào)動學生的積極性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。學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，增強學生的興趣，優(yōu)化實驗項目。在實驗室的管理方面，應注意開放實驗室給學生用，只要學生有興趣就可以讓學生進行實驗，不要造成實驗室的閑置和資源的浪費[9]。

（二）改進實驗教學方法和優(yōu)化實驗教學內(nèi)容

實驗教學不應只采用教師講學生聽這種方式，實驗教學培養(yǎng)的是學生的動手能力、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生，而是應該在講解實驗內(nèi)容、意義等時讓學生參與討論，鼓勵學生積極思考。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，不會告訴學生具體該如何去做，中間實現(xiàn)的步驟需要學生動腦思考，引導學生進行發(fā)散思維，尋求不同的解法。教師可以在一旁指導，糾正學生的錯誤，學生之間可以進行討論。討論會讓學生把握自身的不足，從而啟發(fā)學生將所學的理論知識應用到實際中[10]。實驗教學班不宜太大，要確保每位學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。對于一些復雜機構(gòu)的運動，教師可以通過動畫為學生演示，讓學生明白其中的原理。對于一些復雜的實驗，學生可以通過數(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。學生通過輸入?yún)?shù)對實驗模型進行優(yōu)化，培養(yǎng)學生的機構(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)展也要讓學生通過實驗了解，給學生注入新的活力。此外，實驗教學內(nèi)容也應注意與其他專業(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，不能真實反映出學生的實際水平，許多學生對實驗敷衍了事。為了改變這種狀況，實驗課應設(shè)立單獨的考核體系，要有單獨的學分，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時和學分，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，要求學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成。實驗教學可以盡量安排多一些學時，采用小班教學，確保每位學生都能親自實踐。實驗成績的最終考核應包括出勤、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生對實驗的掌握程度，要讓學生在實驗報告中寫出自己在實驗中碰到的問題以及體會，掌握學生對于實驗的理解程度，避免學生的實驗報告出現(xiàn)抄襲的情況，這樣會迫使學生動手進行實驗，大幅減少學生“打醬油”的情況[11]。教師根據(jù)學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，對學生實驗學習的真實水平進行考核。

三、實驗教學改革實踐效果

學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)備的更新使學生的認知更加深刻：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生去想象，沒有親自動手去觸摸的那種真實感。改革教學方法和更新教學內(nèi)容使得教學更加靈活多變。沒有完全相同的實驗，需要每位學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，這就增強了學生的能動性以及學生理論知識與實踐的融合。教師和學生充分利用好現(xiàn)代化的電子信息教學設(shè)備，教師提前把所需要的教學信息、實驗信息等信息上傳，讓學生提前預習，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生看，學校利用計算機虛擬仿真技術(shù)為學生提供便利，學生利用相關(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)立單獨的學時，學生有充足的學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，每位學生都要動手，這就有利于增強學生的實踐操作能力。教師在實驗中全程關(guān)注學生，注重對學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，學生參與實驗的積極性也提高了。

學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)動了學生參與實驗的積極性，學生的創(chuàng)新能力、動手能力得到顯著提升。學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，學生還積極申報各種機械創(chuàng)新方面的專利，在老師的指導下，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，因此應該更加重視機械類專業(yè)學生的培養(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，但是實驗教學改革不是一勞永逸的事。隨著時代的進步，科學的發(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)學生的求知欲，爭取培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的人才。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 曾壽金，江吉彬，黃衛(wèi)東，等.工程認證背景下應用技術(shù)大學機械專業(yè)人才培養(yǎng)體系構(gòu)建[J].教育教學論壇，2018（12）：86-88.

[2] 彭全，何聰.應用型人才培養(yǎng)模式下機械制圖教學方法的探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（5）：185.

[3] 尹君馳，黃艷，陶彥輝.基于應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的機械設(shè)計課程教學改革初探[J].中國高新區(qū)，2018（1）：52-53.

[4] SUN Ying ，HU Jiabing，LI Gongfa，et al.Mechanical design practice teaching based on romax designer [J].Revista De La Facultad De Ingenieria，2017（10）：191-199.

[5] 王會.基于工程素質(zhì)培養(yǎng)的機械原理實驗教學改革探索[J].新西部，2017（28）：159+166.

[6] 孫瑛，程文韜，蔣國璋，等.研究生創(chuàng)新與實踐能力提升途徑的研究[J].教育教學論壇，2018（7）：41-43.

[7] 張磊，張長.西部高校機械設(shè)計基礎(chǔ)課程實驗教學改革[J].內(nèi)蒙古教育，2017（2）：49-50.

[8] 何玉林，匡兵，黃偉.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機械原理實踐教學改革[J].廣西教育，2016（47）：163-164.

[9] 孫瑛，程文韜，朱文瓊.TFFU 基于校企聯(lián)合協(xié)同中心的機械工程研究生培養(yǎng)模式創(chuàng)新研究[J].教育教學論壇，2018（16）：31-33.

[10] 郭高峰.機械原理實驗課程教學改革探討[J].科技風，2016（19）：46.

[11] SUN Ying，CHENG Wentao，JIANG Guozhang，et al.Building a creative classroom system for mechanical engineering students [J].World Transactions on Engineering and Technology Education，2016（4）：473-476.

[責任編輯：龐丹丹]