關(guān)于機械基礎實(shí)驗教學(xué)體系的研究論文
一、引言
中南大學(xué)機械基礎實(shí)驗教學(xué)中心主要負責全校工科類(lèi)本科生的機械原理、機械設計、機械制圖等課程的實(shí)驗教學(xué)和管理工作。實(shí)驗教學(xué)中心于2002年進(jìn)入湖南省普通高等學(xué)�；A課示范實(shí)驗室建設行列。面對科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的新形勢，我們對機械基礎實(shí)驗教學(xué)等相關(guān)內容進(jìn)行了一系列的探索和完善，已期望能為建設創(chuàng )新型國家輸送一批具有實(shí)踐能力和創(chuàng )新精神的高素質(zhì)人才。
二、指導思想
高校教育的任務(wù)是培養一批具有創(chuàng )新精神、實(shí)踐動(dòng)手能力的高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)人才，以滿(mǎn)足21世紀我國現代化建設對人才的需要。相對而言，機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程是理論性和實(shí)踐性很強的課程，這就要求我們對創(chuàng )建實(shí)驗教學(xué)體系不斷進(jìn)行探索，以滿(mǎn)足21世紀對人才的需要。
教學(xué)中心在實(shí)驗教學(xué)體系的探索中，改革思路清晰，教育理念先進(jìn)，指導思想符合教育規律和高素質(zhì)創(chuàng )新人才的培養要求;在具體的教學(xué)過(guò)程中，著(zhù)重培養學(xué)生積極發(fā)現問(wèn)題并獨立思考解決問(wèn)題的能力，并適時(shí)啟發(fā)和引導學(xué)生，激發(fā)他們的學(xué)習熱情，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)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(shí)驗教學(xué)體系所遵循的有關(guān)原則和規律：
1.根據機械認識規律研究教學(xué)規律。根據機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)和近機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)培養目標和實(shí)驗課程的教學(xué)要求，遵循從機械認識到機械設計再到機械研究創(chuàng )新的教學(xué)規律因材施教，有區別、有綜合、有計劃、有目的、有系統地對學(xué)生施加影響，潛移默化地培養學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力和科學(xué)研究的素質(zhì)。在實(shí)驗教學(xué)中，堅持使學(xué)生的認識由簡(jiǎn)單到復雜、由單一特殊認識到輻射狀多樣性認識，堅持循序漸進(jìn)，由淺入深，先理論后實(shí)踐，或邊理論邊實(shí)踐，使二者互補，從而使學(xué)生實(shí)現對專(zhuān)業(yè)知識由感性認識到理性認識的升華。
2.堅持以人為本原則。在實(shí)驗教學(xué)中，堅持貫徹一切從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)、一切為了學(xué)生的原則。注重學(xué)生個(gè)性的發(fā)揮，使其能揚長(cháng)避短，突出強項。
3.堅持繼承和發(fā)展創(chuàng )新原則。在實(shí)驗教學(xué)中，正確處理傳統內容與現代內容的關(guān)系，刪除陳舊過(guò)時(shí)的內容，合并重復和類(lèi)似的內容，減少簡(jiǎn)單的理論驗證性?xún)热�，增加體現高新技術(shù)發(fā)展成果和趨勢的內容，增設使學(xué)生發(fā)揮綜合設計應用能力和創(chuàng )新能力的內容，繼承原有實(shí)驗教學(xué)體系中經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗行之有效的部分，在保持原有精華的基礎上不斷整合優(yōu)化，以實(shí)現發(fā)展和創(chuàng )新。同時(shí)瞄準國內和國際上實(shí)驗教學(xué)的發(fā)展趨勢，與時(shí)俱進(jìn)。
4.堅持突出特色。在實(shí)驗教學(xué)體系的探索中，堅持創(chuàng )新和繼承相統一，特色與普適相統一。在加大原有實(shí)驗項目改革和建設力度的同時(shí)，注重開(kāi)發(fā)綜合性、設計性、創(chuàng )新性的特色項目，使實(shí)驗教學(xué)中心在全省乃至全國真正起到示范作用。
四、實(shí)驗教學(xué)體系
實(shí)驗教學(xué)中心以省示范實(shí)驗室建設為契機，以改革帶動(dòng)建設，建設促進(jìn)改革，將過(guò)去孤立封閉的實(shí)驗教學(xué)體系轉變?yōu)榭赏卣归_(kāi)放的實(shí)驗教學(xué)體系。具體實(shí)施需從如下幾個(gè)方面進(jìn)行：建立可拓展的.實(shí)驗課程體系;優(yōu)化實(shí)驗教學(xué)內容;變革實(shí)驗教學(xué)方法;革新實(shí)驗教學(xué)手段;改革實(shí)驗教學(xué)考核辦法。
1.實(shí)驗課程體系。機械基礎課(工程制圖、機械設計基礎、機械原理、創(chuàng )造工程學(xué)等)是實(shí)踐性和理論性均很強的課程，實(shí)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，實(shí)驗教學(xué)必須從理論教學(xué)出發(fā)，以理論知識為基礎，以培養和鍛煉學(xué)生綜合實(shí)踐能力與開(kāi)拓創(chuàng )新精神為目的。因此，機械基礎實(shí)驗課程體系不應是完全孤立的體系，必須是可承前啟后的開(kāi)放體系。據此，按照從機械認識到機械設計再到機械創(chuàng )新的教學(xué)規律，參照類(lèi)比現在通行的四個(gè)層次(即引導認知、基礎性實(shí)驗、綜合設計型實(shí)驗和研究創(chuàng )新性實(shí)驗)的實(shí)驗體系劃分法，實(shí)驗教學(xué)中心創(chuàng )造性地提出五個(gè)層次實(shí)驗體系劃分法，即增加了創(chuàng )新實(shí)驗層次，由淺入深構筑了可拓展的實(shí)驗課程體系：引導認知、基礎訓練、基礎實(shí)驗、綜合實(shí)驗和創(chuàng )新實(shí)踐，將機械制圖、機械設計、機械原理、創(chuàng )造學(xué)等課程的實(shí)驗教學(xué)連接為一個(gè)有機的整體，以滿(mǎn)足21世紀對創(chuàng )新型人才培養的要求。①引導認知：主要包括對機械的發(fā)展過(guò)程與未來(lái)發(fā)展趨勢的認識了解，對機械原理、機械設計、機械創(chuàng )新的認知。②基礎訓練(基礎實(shí)驗的向下延伸)：主要包含制圖測繪、CAD繪圖、機構簡(jiǎn)圖測繪、齒輪范成原理加工等。③基礎實(shí)驗：包含機械的運轉及速度波動(dòng)的調節實(shí)驗、剛性轉子的動(dòng)平衡實(shí)驗、液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承性能實(shí)驗、帶傳動(dòng)及其特性實(shí)驗等。④綜合實(shí)驗(包括一些綜合性和研究創(chuàng )新性的實(shí)驗項目)：如減速器結構分析及裝拆實(shí)驗，滾動(dòng)軸承組合設計及綜合性能分析實(shí)驗，螺紋傳動(dòng)綜合性能分析實(shí)驗，靜態(tài)與動(dòng)態(tài)螺栓連接綜合實(shí)驗，平面機構創(chuàng )新設計及運動(dòng)測試分析實(shí)驗，平面機構設計及運動(dòng)仿真分析實(shí)驗，機構創(chuàng )意組合實(shí)驗，機械傳動(dòng)設計及多軸搭接實(shí)驗，機械傳動(dòng)方案綜合及性能分析實(shí)驗。⑤創(chuàng )新實(shí)踐(研究創(chuàng )新性實(shí)驗的向上拓展)：相關(guān)基礎課程結束后，學(xué)生可根據自己的興趣和特長(cháng)，充分發(fā)揮自身的主觀(guān)能動(dòng)性，開(kāi)動(dòng)腦筋，提出某些創(chuàng )造性的想法，向學(xué)校申請相關(guān)創(chuàng )新項目并獲得資助。
此外，實(shí)驗教學(xué)中心根據自身獨創(chuàng )的五個(gè)層次實(shí)驗教學(xué)體系，并結合相關(guān)軟件建設，還搭建了六個(gè)實(shí)驗教學(xué)平臺：引導認知平臺、基本訓練平臺、基礎實(shí)驗平臺、綜合實(shí)驗平臺、創(chuàng )新實(shí)踐平臺和開(kāi)放實(shí)踐平臺，以滿(mǎn)足課程體系的需要。
為使機械基礎實(shí)驗課程體系真正成為一個(gè)可拓展的體系，根據相關(guān)理論課程的特點(diǎn)，在機械基礎實(shí)驗課程設置上實(shí)行三結合，即：獨立設置課程與進(jìn)度選課相結合、課堂訓練和課外實(shí)踐相結合、選做和必做相結合。具體實(shí)施辦法如下：①獨立設置課程與進(jìn)度選課相結合：根據機械類(lèi)機械設計基礎課程的實(shí)驗課程總學(xué)時(shí)達16～20學(xué)時(shí)，2005年開(kāi)始試行獨立設置課程;根據非機械類(lèi)機械設計基礎課程的實(shí)驗總學(xué)時(shí)只有6～8學(xué)時(shí)，采取進(jìn)度選課的方式，按照理論課進(jìn)度，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗中心網(wǎng)絡(luò )自定實(shí)驗時(shí)間并預約。②課堂訓練和課外實(shí)踐相結合：所有基礎訓練項目由任課教師布置任務(wù)，學(xué)生在課內或課外預約自主訓練。引導認知和創(chuàng )新實(shí)踐項目可在教師的指導下自主進(jìn)行。③選做和必做相結合：除去基礎訓練和創(chuàng )新實(shí)踐外，機械設計基礎實(shí)驗可開(kāi)出實(shí)驗項目13項，由必選和自選兩部分相結合。其中驗證型4項(8學(xué)時(shí))，占30%，設計型、綜合型、創(chuàng )新研究型9項(24學(xué)時(shí))，占70%。
2.實(shí)驗教學(xué)內容。為了適應四化建設和時(shí)代進(jìn)步的要求，同時(shí)兼顧機械專(zhuān)業(yè)基礎理論和我校學(xué)科特色，實(shí)驗教學(xué)中心對相關(guān)實(shí)驗內容進(jìn)行了細致的篩選，刪除了一些落后陳舊不符合時(shí)代要求的項目，同時(shí)更新了一批新的實(shí)驗項目(如滾動(dòng)軸承組合設計及綜合性能分析實(shí)驗，螺紋傳動(dòng)綜合性能分析實(shí)驗，平面機構創(chuàng )新設計及運動(dòng)測試分析實(shí)驗，機械的運轉及速度波動(dòng)的調節實(shí)驗，機械傳動(dòng)設計及多軸搭接實(shí)驗，機械傳動(dòng)方案綜合及性能分析實(shí)驗)。根據新的課程體系和實(shí)驗內容，實(shí)驗教學(xué)中心編寫(xiě)了《機械原理及機械設計實(shí)驗指導書(shū)》、《機械設計基礎實(shí)驗指導書(shū)》二本新的實(shí)驗教材。這些教材反映了實(shí)驗教學(xué)改革和研究成果，除了將基礎訓練和基礎實(shí)驗中傳統實(shí)驗項目編入外，還將新的綜合實(shí)驗項目以及反映國際先進(jìn)水平的實(shí)驗項目納入教材，既體現了我校特色，又迎合了時(shí)代發(fā)展的需要。此外，根據實(shí)驗課程體系的要求，實(shí)驗教學(xué)中心還制訂了詳細的實(shí)驗教學(xué)大綱與內容，確立了以學(xué)生為中心進(jìn)行自我訓練的教學(xué)模式。實(shí)驗項目編排深入淺出，符合認知規律，充分調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性，激發(fā)學(xué)生研究創(chuàng )新的潛能。
3.實(shí)驗教學(xué)方法與手段。本實(shí)驗教學(xué)中心依托現代化的技術(shù)手段能夠實(shí)現多媒體教學(xué)以及虛實(shí)互動(dòng)實(shí)驗教學(xué)。①在購置新設備時(shí)配置了計算機多媒體教學(xué)軟件。②新的綜合性、設計性和研究創(chuàng )新性實(shí)驗率先實(shí)現計算機多媒體教學(xué)和虛實(shí)互動(dòng)實(shí)驗。③實(shí)現教學(xué)中心在所有工作日以多形式面向全校學(xué)生開(kāi)放，全面實(shí)現實(shí)驗教學(xué)的信息化和網(wǎng)絡(luò )化管理。機械學(xué)實(shí)驗室采用預約制，即學(xué)生預約登記實(shí)驗室安排學(xué)生做實(shí)驗。工程制圖學(xué)實(shí)驗室則采用隨到隨做的方式，隨時(shí)接納學(xué)生上機實(shí)驗。
4.教學(xué)效果與考核。教學(xué)中心建立了嚴格的教學(xué)評價(jià)體系與監控機制。對實(shí)驗教學(xué)采用與理論教學(xué)相似的教學(xué)評價(jià)體系與監控機制，如制定了主講教師負責制、輔導答疑與批改作業(yè)制度、課程考核方案等。此外，還制定了教學(xué)檢查制度、聽(tīng)課制度、教學(xué)研究制度等。在實(shí)驗過(guò)程中，加強了對學(xué)生的管理，其考核內容從實(shí)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(jì)采用預習、實(shí)驗操作和實(shí)驗報告、實(shí)驗考試的三級計分方法。
五、結論
本文通過(guò)對機械基礎實(shí)驗教學(xué)體系的探索，完善和改進(jìn)了現有的實(shí)驗教學(xué)體系，從而全面提高了實(shí)驗教學(xué)水平，符合時(shí)代對培養創(chuàng )新型人才的要求，更有利于學(xué)生理論認識和實(shí)踐能力的結合，更有助于學(xué)生實(shí)現從感性認識到理性認識的升華，提高了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng )新能力。
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