第１Ｏ卷第３期 实验科学与技术 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ＿１Ｏ Ｎｏ．３ ２０１２年６月 Ｊｕｎ．２０１２ 实验教学体系改革探索与实践 陈爱华 （福州大学机械工程及自动化学院，福州３５０１０８） 摘要：针对机械类专业的发展特点以及机械原理与机械设计实验教学的建设问题，以培养和提高学生创新实践能力为目 标，构建了“三层次、三结合”的实验教学体系。探讨了适合大学生创新能力培养的实验教学模式。 关键词：机械原理；机械设计；实验教学；创新能力 中图分类号：Ｇ６４２．０ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—４５５０．２０１２．０３．０１８ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｒｅｆｏｒｍ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ＣＨＥＮ Ａｉ．ｈｕａ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｕｒＳｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｔｈｅ“ｔｈｒｅｅ ｌｅｖｅｌｓ ａｎｄ ｔｈｒｅｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ”ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｔｏ ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｃｒｅａｔｉｖｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｂｉｌｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｆｏｒｍ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌ ｔａｅａｃｈｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｄｉｓ— ｃｕｓｓｅｄ ｆｏｒ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｃｒｅａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ；ｃｒｅａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ 《机械原理》和《机械设计》两门课程是工科院 校机械类专业教学计划中的技术基础课，是培养学 生机械分析综合能力、创新设计能力和工程实践意 识的主干课程¨Ｊ，课程相关的实验教学是课程教 学内容的重要组成部分，是培养学生理论联系实 际、分析问题和解决问题能力以及启发学生创新思 维、开拓创新潜能的重要手段 Ｊ。为此，结合机 械原理和机械设计的课程内容，对传统实验教学内 是根据课程相应的理论内容而设置，主要是让学生 验证和巩固课堂上所学的理论知识，开设的实验多 为演示性和验证性实验，实验内容较为单一，综合 性、创新性实验较少。（３）实验教学模式比较单一， 多数实验都是教师预先做好准备，学生只是按照实 验指导书上的步骤完成实验即可，实验方法和实验 数据处理几乎都一样。整个实验过程枯燥乏味，容 易造成学生对老师的依赖，缺乏独立分析问题和解 容与体系进行了改革，构建新的实验教学体系，并 对实验教学模式进行了探索和实践。 决问题的能力，制约了学生创新意识的培育。（４）传 统实验教学内容相对独立，缺少实验内容之间的关 联性，没有形成一个完整的实验体系。针对以上这 １ 实验教学体系的改革与构建 １．１传统实验教学 些问题，对实验教学体系进行了一系列探讨和改革， 逐步建立了以培养学生创新能力和实践能力为核心 传统的机械原理和机械设计实验教学的主要问 的实验教学体系。 １．２确定实验教学目标 题有：（１）重理论轻实验。我国传统应试教育注重理 论知识和方法的学习，导致学生缺乏端正的实验态 我院机械专业人才培养的总体目标是培养适应 社会经济发展的创业型、创新型人才。因此，机械 度，对实验不够重视。随着当前课程教学课时的不 断压缩，实验课时逐渐减少，两门课的实验课时只 剩８个学时，比以前减少了一半。（２）传统实验教学 收稿日期：２０１１一Ｏ７—１６：修改日期：２０１１—０８—１２ 原理与机械设计的实验教学目标确定为：培养学生 工程实践能力、创新设计能力、综合应用理论知识 解决工程问题的科研实践能力，构建与理论教学并 重的，适合于创新型人才培养的实验教学体系。 １．３构建实验教学体系 基金项目：福建省本科教育人才培养模式创新实验区项目 （闽教高［２００９］５７号）。 作者简介：陈爱华（１９７８一），男，在职博士，讲师，研究 方向：反求设计，机器视觉。 根据实验教学培养目标，探索构建了“三层次、 三结合”的实验教学体系，逐步实现实验独立设课。 第１０卷第３期 陈爱华：实验教学体系改革探索与实践 ・５５・ “三层次”即建立由基础到前沿、由接受知识型到培养 综合能力型的“基础型一综合提高型一研究创新型”三 个层次的实验教学新体系 Ｊ。“三结合”即实验教学与 课程设计实践相结合，实验教学与学生科研实践相结 合，实验教学与机械创新竞赛平台相结合。 １．３．１ 三层次 基础型实验教学是以演示性、验证性实验为 主，设有机构运动简图测绘与分析实验、动平衡实 验、参观机械原理与设计陈列室。主要让学生理解 和巩固课堂学习内容，如绘制机械运动简图并验证 自由度、用动平衡实验机验证动平衡原理、各种传 动及零部件的演示和接触，熟悉实验仪器设备，掌 握实验方法，培养学生正确处理实验数据和操作实 验的能力，启发学生的创新意识。 综合提高型实验教学是以设计性和综合性实验 为主，设有机构系统创新组合实验、机构运动仿真 分析实验、轴系结构创新设计实验、机械传动方案 创新设计及其性能测试综合实验、减速器的结构拆 装与分析实验。主要培养学生综合利用所学知识， 设计实验方案，使用多种实验设备、手段和方法， 实现机构系统的综合设计和机械传动系统的组合创 新，从而培养学生综合分析能力、创新设计能力和 工程实践意识。 研究创新型实验教学是以大学生科研实践、各 种机械创新设计竞赛为载体的课外实验和学术讲座 报告。主要是开放实验室仪器设备，学生利用课外 时间，自行选题或申请课题，在教师的指导下安排 实验时间和进度，运用所学专业知识查阅科技文献 资料，自主设计实验方案和制备实验样品，定期与 教师交流讨论，利用实验仪器设备解决实验问题， 独立完成实验报告及研究论文，培养学生自主创新 能力和团队协作精神。通过开展一系列学术讲座和 报告，拓宽学生知识面，促进科研思想交流，营造 浓厚的科研氛围。 １．３．２三结合 实验教学与课程设计相结合。机械原理机械设 计综合课程设计要求学生根据设计任务书上给定的 内容，设计出满足机构的功能和运动的机构传动方 案，对确定的机构系统进行运动学、动力学分析和 尺寸综合。学生初步确定机构传动方案后，结合机 构组合创新设计实验、机构运动仿真分析实验和减 速器拆装与分析实验等，利用相关实验仪器和设 备，自主搭建机构系统传动模型，发现机构传动方 案中的问题，从而改进设计方案。 实验教学与大学生科研实践相结合。大学生科 研实践是学校为培养学生创新精神和创新能力而设 计的资助项目，学生在导师指导下独立完成科研项 目研究工作。学生可充分利用实验室科研实验条 件，直接参加或独立完成科研项目，培养科研创新 素质，提高科研实践能力。 实验教学与各类机械创新竞赛相结合。机械创 新竞赛包括全国机械创新设计大赛、“挑战杯”全 国大学生课外学术作品竞赛等。为了激发学生创新 思维，提高学生参与创新设计的积极性，设立机械 创新作品展柜，建立学生创新专用实验室，配置机 械产品设计、加工和装配所需要的基本工具、仪器 和设备，构建适合学生创新和探索的实验平台。 ２实验教学模式的探索与实践 ２．１ 实验独立设置课程 实验独立设课有利于提高实验课的教学地位， 保证实验学时，避免受到理论课程学时的挤兑，端 正学生的实验态度，同时便于对实验进行科学管理 和对学生开放，因此实验独立设课是机械原理与机 械设计实验教学改革的发展趋势。 在新的实验教学体系下，实验课程设置可分为 必修模块和选修模块，共３２学时，２个学分。必 修模块为基础型实验、综合提高型实验、与课程设 计相结合的实验，设置１６学时，为１个学分。其 中基础型实验设为４个学时，综合提高型实验设为 １０个学时，与课程设计相结合的实验为２个学时。 选修模块为研究创新型实验，包括参加学术讲座和 报告，设置１６学时，为１个学分。其中参与大学 生科研实践项目或创新竞赛项目的实验为１４学时， 参加学术讲座和报告为２学时。 ２．２实行开放式实验教学 开放实验室是学生自主研究探索和协作研究的 创新基地 ，有利于提高实验室的使用效益和实 验设备的利用率，便于学生自主安排实验计划和实 验项目，发挥学生在实验教学中的积极性与主动 性。实验室为学生实验提供开放实验项目菜单和仪 器设备，在实验过程中，学生自行设计实验方案， 选择使用仪器设备，完成数据处理和实验结果分 析。实验室实行开放管理，保证实验时间和实验内 容的开放，为学生提供良好的科研实践条件 Ｊ。 ２．３建立网络化实验教学平台 实现网络化实验教学，为学生提供实验交流的 （下转第１０１页） 第ｌＯ卷第３期 詹世平，等：方高校化工专业实践教学体系的构建 ・１０１・ 验室，指导教师可自主遴选成绩优秀、有创新意识 的高年级学生参加专业性较强的科研课题，使之成 为教师的科研助手。师生共同研制的微型化工生产 设备、可真正冶炼石油的小型石油化工装置、污水 处理系统装置、海水淡化装置气、固、液分离装 置、钙盐分离装置等作为学校素质教育基地展品和 用于教学，在学校引起了强烈反响。 参考文献 ［１］潘懋元，肖海涛．改革开放３０年中国高等教育思想的 转变［Ｊ］．高等教育研究，２００８，２９（１０）：１—５． ［２］熊宏齐．实验教学改革与实验室建设规划的研究与实 践［Ｊ］．实验技术与管理，２００８，２５（１０）：１—４． ［３］赵燕．新形势下高校实践教学体系的构建与实施［Ｊ］． 化工高等教育，２００３（４）：９０—９２． ３ 结束语 重视实践教学环节，发挥实践教学作用，是培 ［４］陈婷．本科院校实践教学改革方案设计研究［Ｊ］．中山 大学学报论丛，２００６，２６（５）：１４７—１５１． ［５］赵如松．构建以设计为主线的化工实践教学体系的尝 试［Ｊ］．化工高等教育，２００５（３）：１０２—１０４． ［６］匡国柱．化工高校提高人才素质培养途径与方法的研 养创新性人才不可或缺的重要组成部分。因实践教 学环节的复杂性、灵活性、多样性等特点，必须结 合自身特点，采取切实有效措施，及时调整和改革 实践教学内容、方式方法，以培养适应社会需求的 高级技术应用型人才。 驴驴 驴驴驴 究［Ｊ］．化工高等教育，２００４（２）：３９—４２． ［７］余国忠．化工类专业创新型人才的培养［Ｊ］．化工高等 教育，２００６（１）：８—１２． （上接第５５页） 平台。学生可以通过网站进行实验预习，下载实验 教学体系效果显著，提高了学生的实验兴趣和实验 效果，增强了学生工程实践应用能力和科研创新设 计能力。近年来，福州大学学生在参加全国机械创 内容及相关应用软件；教师可以通过网站上传实验 相关信息、与学生互动交流、进行成绩管理等实验 教学活动。实验教学课程打破专业与班级界限，实 行网络“预约式”开放教学组织模式 。实验教学 项目可在网站上实时发布，学生可以预约实验时间 和实验内容，实现实验考勤、实验成绩及实验效果 评价等教学功能的网络化管理。 ２．４实验考核模式的改革 新设计大赛中共获得一等奖５项、二等奖６项，获 “挑战杯”全国大学生课外学术作品竞赛二等奖１ 项，申请专利２０多项，发表各种学术论文１０多 篇。今后在实验教学改革中，要进一步增加综合 性、创新性实验内容，实现机械原理与机械设计实 验独立设课，建设精品实验课程。 参考文献 ［１］胡贵钱．机械学实验教学现状的思考与改革［Ｊ］．实验 室研究与探索，１９９８，１７（３）：２０—２１． 为了体现实验教学效果，真实反映学生的实验 能力，实验考核成绩应考虑学生在实验过程中的实 验操作能力、分析解决问题能力和创新能力，构建 多样化的实验教学考核体系。实行规定内容与自选 ［２］孙爱民．深化高校实验教学改革的实践与探索［Ｊ］．实 验室研究与探索，２００２，２１（２）：９—１１． ［３］朱秀华．关于高校实验教学改革与创新的思考［Ｊ］．理 论观察，２００９（３）：ｌ１９—１２０． ［４］孙小权，邹丽英．实验室开放的探索与实践［Ｊ］．实验 室研究与探索，２００５，２４（４）：１０７—１０９． ［５］刘天宁，徐清．高校实验教学改革和实验室建设与创 新人才的培养［Ｊ］．昆明理工大学学报：社会科学版， ２００７（６）：１０１—１０３． 内容相结合、笔试与实际操作相结合、考试与小论 文相结合的考核方式，充分发挥学生参与实验教学 的积极性，端正学生的实验态度，增强学生的实验 能力和创新意识 。对基础型实验项目的考核采 取６：３：１模式，即实际操作成绩占６０ ，理论考 试占３０ ，实验报告占ｌＯ 的综合评价方法；对 综合提高型实验教学项目的考核，教师只提出实验 要求和实验目标，具体方案由学生自主设计，考核 过程中采取“设计方案＋答辩”形式；对研究创新 型实验教学项目的考核，采取“设计作品或小论文 ＋创新思路”相结合的考核方式，对在实验中能提 出有特色的创新思路的学生，给予加分奖励 Ｊ。 ［６］万其中，李文生．高校实验教学改革与创新人才培养 ［Ｊ］．当代教育论坛，２００７（４）：１０３—１０５． ［７］刘纯平，石明芳．大学生实践创新训练初步探索［Ｊ］． 实验室研究与探索，２００７，２６（１２）：２０３—２０５． ［８］左铁镛．充分发挥实验教学在创新人才培养中的作用 ［Ｊ］．中国高等教育，２００７（２３）：１８—１９． ３ 实验教学改革效果 实践证明，所构建的机械原理与机械设计实验
