關(guān)于機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系的研究論文
一、引言
中南大學(xué)機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心主要負(fù)責(zé)全校工科類本科生的機械原理、機械設(shè)計、機械制圖等課程的實驗教學(xué)和管理工作。實驗教學(xué)中心于2002年進入湖南省普通高等學(xué)校基礎(chǔ)課示范實驗室建設(shè)行列。面對科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的新形勢，我們對機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)等相關(guān)內(nèi)容進行了一系列的探索和完善，已期望能為建設(shè)創(chuàng)新型國家輸送一批具有實踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才。
二、指導(dǎo)思想
高校教育的任務(wù)是培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新精神、實踐動手能力的高素質(zhì)專業(yè)人才，以滿足21世紀(jì)我國現(xiàn)代化建設(shè)對人才的需要。相對而言，機械類專業(yè)課程是理論性和實踐性很強的課程，這就要求我們對創(chuàng)建實驗教學(xué)體系不斷進行探索，以滿足21世紀(jì)對人才的需要。
教學(xué)中心在實驗教學(xué)體系的探索中，改革思路清晰，教育理念先進，指導(dǎo)思想符合教育規(guī)律和高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求;在具體的教學(xué)過程中，著重培養(yǎng)學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)問題并獨立思考解決問題的能力，并適時啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生的能力得到全面發(fā)展，綜合素質(zhì)有所提高。
三、遵循的原則
創(chuàng)建機械實驗教學(xué)體系所遵循的有關(guān)原則和規(guī)律：
1.根據(jù)機械認(rèn)識規(guī)律研究教學(xué)規(guī)律。根據(jù)機械類專業(yè)和近機械類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和實驗課程的教學(xué)要求，遵循從機械認(rèn)識到機械設(shè)計再到機械研究創(chuàng)新的教學(xué)規(guī)律因材施教，有區(qū)別、有綜合、有計劃、有目的、有系統(tǒng)地對學(xué)生施加影響，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力、理論聯(lián)系實際能力和科學(xué)研究的素質(zhì)。在實驗教學(xué)中，堅持使學(xué)生的認(rèn)識由簡單到復(fù)雜、由單一特殊認(rèn)識到輻射狀多樣性認(rèn)識，堅持循序漸進，由淺入深，先理論后實踐，或邊理論邊實踐，使二者互補，從而使學(xué)生實現(xiàn)對專業(yè)知識由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的升華。
2.堅持以人為本原則。在實驗教學(xué)中，堅持貫徹一切從學(xué)生的實際情況出發(fā)、一切為了學(xué)生的原則。注重學(xué)生個性的發(fā)揮，使其能揚長避短，突出強項。
3.堅持繼承和發(fā)展創(chuàng)新原則。在實驗教學(xué)中，正確處理傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容的關(guān)系，刪除陳舊過時的內(nèi)容，合并重復(fù)和類似的內(nèi)容，減少簡單的理論驗證性內(nèi)容，增加體現(xiàn)高新技術(shù)發(fā)展成果和趨勢的內(nèi)容，增設(shè)使學(xué)生發(fā)揮綜合設(shè)計應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的內(nèi)容，繼承原有實驗教學(xué)體系中經(jīng)過實踐檢驗行之有效的部分，在保持原有精華的基礎(chǔ)上不斷整合優(yōu)化，以實現(xiàn)發(fā)展和創(chuàng)新。同時瞄準(zhǔn)國內(nèi)和國際上實驗教學(xué)的發(fā)展趨勢，與時俱進。
4.堅持突出特色。在實驗教學(xué)體系的探索中，堅持創(chuàng)新和繼承相統(tǒng)一，特色與普適相統(tǒng)一。在加大原有實驗項目改革和建設(shè)力度的同時，注重開發(fā)綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性的特色項目，使實驗教學(xué)中心在全省乃至全國真正起到示范作用。
四、實驗教學(xué)體系
實驗教學(xué)中心以省示范實驗室建設(shè)為契機，以改革帶動建設(shè)，建設(shè)促進改革，將過去孤立封閉的實驗教學(xué)體系轉(zhuǎn)變?yōu)榭赏卣归_放的實驗教學(xué)體系。具體實施需從如下幾個方面進行：建立可拓展的.實驗課程體系;優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容;變革實驗教學(xué)方法;革新實驗教學(xué)手段;改革實驗教學(xué)考核辦法。
1.實驗課程體系。機械基礎(chǔ)課(工程制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械原理、創(chuàng)造工程學(xué)等)是實踐性和理論性均很強的課程，實驗教學(xué)不能僅僅依附于理論教學(xué)，但也更不能與理論教學(xué)完全脫節(jié)，實驗教學(xué)必須從理論教學(xué)出發(fā)，以理論知識為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合實踐能力與開拓創(chuàng)新精神為目的。因此，機械基礎(chǔ)實驗課程體系不應(yīng)是完全孤立的體系，必須是可承前啟后的開放體系。據(jù)此，按照從機械認(rèn)識到機械設(shè)計再到機械創(chuàng)新的教學(xué)規(guī)律，參照類比現(xiàn)在通行的四個層次(即引導(dǎo)認(rèn)知、基礎(chǔ)性實驗、綜合設(shè)計型實驗和研究創(chuàng)新性實驗)的實驗體系劃分法，實驗教學(xué)中心創(chuàng)造性地提出五個層次實驗體系劃分法，即增加了創(chuàng)新實驗層次，由淺入深構(gòu)筑了可拓展的實驗課程體系：引導(dǎo)認(rèn)知、基礎(chǔ)訓(xùn)練、基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實踐，將機械制圖、機械設(shè)計、機械原理、創(chuàng)造學(xué)等課程的實驗教學(xué)連接為一個有機的整體，以滿足21世紀(jì)對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。①引導(dǎo)認(rèn)知：主要包括對機械的發(fā)展過程與未來發(fā)展趨勢的認(rèn)識了解，對機械原理、機械設(shè)計、機械創(chuàng)新的認(rèn)知。②基礎(chǔ)訓(xùn)練(基礎(chǔ)實驗的向下延伸)：主要包含制圖測繪、CAD繪圖、機構(gòu)簡圖測繪、齒輪范成原理加工等。③基礎(chǔ)實驗：包含機械的運轉(zhuǎn)及速度波動的調(diào)節(jié)實驗、剛性轉(zhuǎn)子的動平衡實驗、液體動壓滑動軸承性能實驗、帶傳動及其特性實驗等。④綜合實驗(包括一些綜合性和研究創(chuàng)新性的實驗項目)：如減速器結(jié)構(gòu)分析及裝拆實驗，滾動軸承組合設(shè)計及綜合性能分析實驗，螺紋傳動綜合性能分析實驗，靜態(tài)與動態(tài)螺栓連接綜合實驗，平面機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動測試分析實驗，平面機構(gòu)設(shè)計及運動仿真分析實驗，機構(gòu)創(chuàng)意組合實驗，機械傳動設(shè)計及多軸搭接實驗，機械傳動方案綜合及性能分析實驗。⑤創(chuàng)新實踐(研究創(chuàng)新性實驗的向上拓展)：相關(guān)基礎(chǔ)課程結(jié)束后，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣和特長，充分發(fā)揮自身的主觀能動性，開動腦筋，提出某些創(chuàng)造性的想法，向?qū)W校申請相關(guān)創(chuàng)新項目并獲得資助。
此外，實驗教學(xué)中心根據(jù)自身獨創(chuàng)的五個層次實驗教學(xué)體系，并結(jié)合相關(guān)軟件建設(shè)，還搭建了六個實驗教學(xué)平臺：引導(dǎo)認(rèn)知平臺、基本訓(xùn)練平臺、基礎(chǔ)實驗平臺、綜合實驗平臺、創(chuàng)新實踐平臺和開放實踐平臺，以滿足課程體系的需要。
為使機械基礎(chǔ)實驗課程體系真正成為一個可拓展的體系，根據(jù)相關(guān)理論課程的特點，在機械基礎(chǔ)實驗課程設(shè)置上實行三結(jié)合，即：獨立設(shè)置課程與進度選課相結(jié)合、課堂訓(xùn)練和課外實踐相結(jié)合、選做和必做相結(jié)合。具體實施辦法如下：①獨立設(shè)置課程與進度選課相結(jié)合：根據(jù)機械類機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的實驗課程總學(xué)時達16～20學(xué)時，2005年開始試行獨立設(shè)置課程;根據(jù)非機械類機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的實驗總學(xué)時只有6～8學(xué)時，采取進度選課的方式，按照理論課進度，學(xué)生通過實驗中心網(wǎng)絡(luò)自定實驗時間并預(yù)約。②課堂訓(xùn)練和課外實踐相結(jié)合：所有基礎(chǔ)訓(xùn)練項目由任課教師布置任務(wù)，學(xué)生在課內(nèi)或課外預(yù)約自主訓(xùn)練。引導(dǎo)認(rèn)知和創(chuàng)新實踐項目可在教師的指導(dǎo)下自主進行。③選做和必做相結(jié)合：除去基礎(chǔ)訓(xùn)練和創(chuàng)新實踐外，機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗可開出實驗項目13項，由必選和自選兩部分相結(jié)合。其中驗證型4項(8學(xué)時)，占30%，設(shè)計型、綜合型、創(chuàng)新研究型9項(24學(xué)時)，占70%。
2.實驗教學(xué)內(nèi)容。為了適應(yīng)四化建設(shè)和時代進步的要求，同時兼顧機械專業(yè)基礎(chǔ)理論和我校學(xué)科特色，實驗教學(xué)中心對相關(guān)實驗內(nèi)容進行了細(xì)致的篩選，刪除了一些落后陳舊不符合時代要求的項目，同時更新了一批新的實驗項目(如滾動軸承組合設(shè)計及綜合性能分析實驗，螺紋傳動綜合性能分析實驗，平面機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動測試分析實驗，機械的運轉(zhuǎn)及速度波動的調(diào)節(jié)實驗，機械傳動設(shè)計及多軸搭接實驗，機械傳動方案綜合及性能分析實驗)。根據(jù)新的課程體系和實驗內(nèi)容，實驗教學(xué)中心編寫了《機械原理及機械設(shè)計實驗指導(dǎo)書》、《機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書》二本新的實驗教材。這些教材反映了實驗教學(xué)改革和研究成果，除了將基礎(chǔ)訓(xùn)練和基礎(chǔ)實驗中傳統(tǒng)實驗項目編入外，還將新的綜合實驗項目以及反映國際先進水平的實驗項目納入教材，既體現(xiàn)了我校特色，又迎合了時代發(fā)展的需要。此外，根據(jù)實驗課程體系的要求，實驗教學(xué)中心還制訂了詳細(xì)的實驗教學(xué)大綱與內(nèi)容，確立了以學(xué)生為中心進行自我訓(xùn)練的教學(xué)模式。實驗項目編排深入淺出，符合認(rèn)知規(guī)律，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生研究創(chuàng)新的潛能。
3.實驗教學(xué)方法與手段。本實驗教學(xué)中心依托現(xiàn)代化的技術(shù)手段能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體教學(xué)以及虛實互動實驗教學(xué)。①在購置新設(shè)備時配置了計算機多媒體教學(xué)軟件。②新的綜合性、設(shè)計性和研究創(chuàng)新性實驗率先實現(xiàn)計算機多媒體教學(xué)和虛實互動實驗。③實現(xiàn)教學(xué)中心在所有工作日以多形式面向全校學(xué)生開放，全面實現(xiàn)實驗教學(xué)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理。機械學(xué)實驗室采用預(yù)約制，即學(xué)生預(yù)約登記實驗室安排學(xué)生做實驗。工程制圖學(xué)實驗室則采用隨到隨做的方式，隨時接納學(xué)生上機實驗。
4.教學(xué)效果與考核。教學(xué)中心建立了嚴(yán)格的教學(xué)評價體系與監(jiān)控機制。對實驗教學(xué)采用與理論教學(xué)相似的教學(xué)評價體系與監(jiān)控機制，如制定了主講教師負(fù)責(zé)制、輔導(dǎo)答疑與批改作業(yè)制度、課程考核方案等。此外，還制定了教學(xué)檢查制度、聽課制度、教學(xué)研究制度等。在實驗過程中，加強了對學(xué)生的管理，其考核內(nèi)容從實驗技能、獨立操作、創(chuàng)新意識等多方面綜合考核，學(xué)生成績采用預(yù)習(xí)、實驗操作和實驗報告、實驗考試的三級計分方法。
五、結(jié)論
本文通過對機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系的探索，完善和改進了現(xiàn)有的實驗教學(xué)體系，從而全面提高了實驗教學(xué)水平，符合時代對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求，更有利于學(xué)生理論認(rèn)識和實踐能力的結(jié)合，更有助于學(xué)生實現(xiàn)從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的升華，提高了學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。
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