機械基礎(chǔ)綜合實驗教學(xué)改革初探

機械基礎(chǔ)綜合實驗是高校機械專業(yè)開設(shè)的重要的基礎(chǔ)實踐課程環(huán)節(jié)，其較強的設(shè)計性、分析性和綜合性對學(xué)生知識結(jié)構(gòu)拓展、獨立思考處理問題的能力和創(chuàng)新意識的提高具有重要作用。隨著全國各高校工程教育認(rèn)證工作的推進和發(fā)展，更加強調(diào)卓越工程師和創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)，但從實際的教學(xué)工作及效果來看，以教師為中心的傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式制約了學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實踐能力的提高。本文基于機械基礎(chǔ)綜合實驗教學(xué)體系的特征及課程教學(xué)現(xiàn)狀，總結(jié)其常存在的問題并開展深入的分析，進而從實驗教學(xué)內(nèi)容、模式和方法等方面提出改進的措施和建議，并探索能提升實驗教學(xué)質(zhì)量和增強學(xué)生工程實踐能力的發(fā)展方向。
1、實驗教學(xué)體系特征與教學(xué)現(xiàn)狀
機械基礎(chǔ)綜合實驗是獨立設(shè)置的實驗課程，可以使學(xué)生有更多時間和機會進行實踐操作。根據(jù)機械類專業(yè)基本教學(xué)要求配置實驗項目，其教學(xué)體系如表1所示，實驗項目包括綜合型、驗證型和設(shè)計型實驗三種，并且以綜合型實驗為主，這不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠強化學(xué)生設(shè)計分析、研究探索和創(chuàng)新思維的訓(xùn)練，如平面機構(gòu)創(chuàng)意組合實驗和機器人結(jié)構(gòu)認(rèn)知實驗等。實驗涉及材料力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計和工程材料等理論課程及機械基礎(chǔ)實驗相關(guān)內(nèi)容，共32個學(xué)時，于大三上學(xué)期進行。機械專業(yè)本科生經(jīng)兩年專業(yè)基礎(chǔ)課及基礎(chǔ)實驗的學(xué)習(xí)和操作后，對相關(guān)專業(yè)知識和基本實驗技能有了一定的了解，通過多門課程所涉及的綜合實驗將相關(guān)內(nèi)容串聯(lián)起來，使理論知識全面鞏固，實驗技能進一步提高，有利于今后學(xué)習(xí)和工作所用。
2、機械基礎(chǔ)綜合實驗教學(xué)中存在的問題及原因分析
隨著工程教育認(rèn)證工作在我國高校工程專業(yè)的實施，工程教育改革不斷深化，目前高校的教學(xué)活動往以學(xué)生為中心進行轉(zhuǎn)變。實驗作為工程能力培養(yǎng)的重要實踐平臺，是工程教育認(rèn)證工作的重要組成部分，但傳統(tǒng)的實驗教學(xué)已不能滿足新的改革和發(fā)展要求，其存在的主要問題和原因如下：
（1）實驗項目長期固定，雖然涉及的理論課程較多，但與部分獨立設(shè)置的機械基礎(chǔ)實驗內(nèi)容重復(fù)，豐富程度有所欠缺。為使學(xué)生能把握知識的連貫性，綜合實驗多將理論課程主要所學(xué)知識進行綜合應(yīng)用為主，如材料斷口的宏觀觀察及其顯微硬度實驗，就是將材料的熱處理及力學(xué)性能測試等串聯(lián)起來再加入斷口宏觀分析的新內(nèi)容，雖然保證了知識的串聯(lián)，但重復(fù)部分容易導(dǎo)致學(xué)生疲憊而降低學(xué)習(xí)及操作的積極性。
（2）教學(xué)過程仍以教師為中心，學(xué)生的主體地位難以體現(xiàn)。盡管綜合實驗涉及的多數(shù)內(nèi)容，學(xué)生已有一定基礎(chǔ)，但很多學(xué)生掌握得并不扎實，加之學(xué)期的跨度和實驗課時的限制，學(xué)生預(yù)習(xí)不夠或根本不做預(yù)習(xí)，導(dǎo)致“老師先講、學(xué)生再按部就班完成”這種教學(xué)模式的重現(xiàn)。另外實驗分組中每個學(xué)生自身程度不盡相同，出現(xiàn)了有的學(xué)生思維活躍且積極主動，而有的學(xué)生只是機械配合，教學(xué)效果差強人意。
（3）實驗考核機制單一，學(xué)生消極對待。考核是檢查學(xué)生學(xué)習(xí)成果最直接的方式，實驗課程與理論課不同，目前實驗課程最常用的考核方式是實驗報告或者作業(yè)的評估，這種單一的考核機制容易使部分學(xué)生有機可乘，出現(xiàn)實驗報告或作業(yè)相似甚至完全相同的抄襲現(xiàn)象。實驗報告主要記錄實驗操作結(jié)果，較難全面地反映和體現(xiàn)學(xué)生操作過程，而老師也很難做到時時監(jiān)督每個學(xué)生。因此如何有效評判實驗成績也是高校實驗教學(xué)改革的重要內(nèi)容之一。
3、機械基礎(chǔ)綜合實驗教學(xué)改革措施與方向
基于以上存在的主要問題和產(chǎn)生原因，從多個方面提出相應(yīng)的改進措施和建議，也為今后的發(fā)展方向進行了探索，具體如下：
（1）豐富實驗內(nèi)容，精選實驗項目，梳理層次進行模塊化。針對實驗項目長期固定的問題，應(yīng)結(jié)合機械類專業(yè)基礎(chǔ)課程相關(guān)要求，以推進工程教育認(rèn)證和卓越工程師建設(shè)為目標(biāo)，豐富擴充相關(guān)實驗內(nèi)容，同時又要兼顧項目的精選，避免內(nèi)容的重復(fù)，并結(jié)合時代科技發(fā)展趨勢，設(shè)置更利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與思維的項目，增強學(xué)生的求知欲和勇于嘗試探索的好奇心。梳理知識體系和實驗技能的層次，分別建立基礎(chǔ)、中級和高級不同程度的模塊[6]，夯實基礎(chǔ)，循序漸進。
（2）調(diào)整教學(xué)模式，注重實驗預(yù)習(xí)，優(yōu)化教學(xué)效果。為了發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，體現(xiàn)學(xué)生主體地位，可采用開放性實驗、混合式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式。教學(xué)模式的改革要求學(xué)生有充足的實驗準(zhǔn)備，因此要重視預(yù)習(xí)。基于學(xué)生通過前面學(xué)期的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握一些基本技能，可以通過布置預(yù)習(xí)作業(yè)來督促學(xué)生做好實驗預(yù)習(xí)，如用自己的語言描述相關(guān)實驗設(shè)備的使用方法，或是自己對某個知識模塊的認(rèn)知及舉例，如平面機構(gòu)創(chuàng)意組合及分析實驗中的桿組等。
（3）細(xì)化實驗成績，完善考核機制，設(shè)計實驗考核體系。適用于實驗教學(xué)學(xué)生成績考核的機制和體系非常重要，有利于學(xué)生積極進行實驗，同時也可以提高教學(xué)質(zhì)量。將實驗操作作為重要考核內(nèi)容，并在其中加入一些實驗現(xiàn)象的隨機提問，加入預(yù)習(xí)報告的考核，使預(yù)習(xí)落到實處，同時兼顧出勤和實驗報告成績，對其幾項進行加權(quán)平均。要制定出詳細(xì)明確的評分體系，并在實驗時讓學(xué)生了解清楚，進而規(guī)范操作，更加認(rèn)真對待實驗過程。
（4）通過多種平臺加強實驗教師隊伍建設(shè)，借助競賽平臺提升學(xué)生創(chuàng)新能力。全國高校在實驗室?guī)熧Y建設(shè)上也提供了許多的機會，如產(chǎn)學(xué)研、各種培訓(xùn)交流等。實驗教師應(yīng)增強教改意識，抓住各種學(xué)習(xí)機會提升自我，并鼓勵實驗教師與科研團隊或企業(yè)合作，開創(chuàng)新的實驗項目及設(shè)備，帶領(lǐng)學(xué)生參加力學(xué)實驗競賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽等，多方面提升學(xué)生創(chuàng)新能力。
4、結(jié)語
工程教育認(rèn)證工作為高校教學(xué)改革指明了方向，也對實驗教學(xué)工作提出了許多要求，其中實踐和創(chuàng)新是基本主旨。本文就機械基礎(chǔ)綜合實驗教學(xué)體系特征和現(xiàn)狀對其存在的主要問題及原因進行分析，并在此基礎(chǔ)上從多方面提出改進措施和發(fā)展方向，這也是為社會培養(yǎng)和提供創(chuàng)新人才的必由之路