多措并舉建設高水平機械工程實驗教學中心

房海蓉，洪建平

(北京交通大學 機電學院，北京 100044)

實驗教學示范中心建設是推動高校加強學生實踐能力和創新能力培養，加快實驗教學改革和實驗室建設，促進優質資源共享，提升辦學水平和教育質量的重要舉措。自2005年，教育部開展了高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作，有一批實驗中心獲批為國家級實驗教學示范中心，在實踐教學和人才培養中發揮了示范作用[1-6]。

北京交通大學機械工程實驗中心自2007年被評為北京市級實驗教學示范中心以來，秉承學校百年“知行”校訓，依托重點學科、高水平科研平臺和國家級特色專業、人才培育模式創新實驗區、工程實踐教育中心、北京市實驗教學示范中心和校外人才培養示范基地建設優勢，以多學科專業交叉融合為特色，以強化學生工程實踐能力、科學研究能力和科技創新能力培養為核心，通過“優質資源融合、教學科研協同、學校企業聯合”等多種形式，探索了新時期實驗室建設和教學改革方向，在實踐教學理念、實踐教學平臺、實踐教學體系、實踐教學指導模式和開放運行管理等方面開展了系統改革建設，在學生創新實踐、人才培養究等方面發揮了實踐基地的重要作用[7]，工作取得了一系列改革建設成果，在2012年被批準為國家級實驗教學示范中心建設單位。我中心充分發揮國家級實驗教學示范中心的示范作用，為機電工程相關專業創新工程人才的培養奠定了堅實基礎。

1 實驗教學中心建設內容與建設舉措

1.1 明確實踐教學理念

機械工程實驗中心一直秉承學校百年“知行”校訓，強化實踐教學在人才培養中的重要作用，確定了“六個結合”的實踐教學理念：即實踐教學與理論教學的結合，明確實踐教學基本定位；實踐教學與工程應用結合，明確實踐教學在能力培養上的要求；實踐教學與學科發展和科學研究結合，促進實驗體系、內容與技術的更新；實踐教學課內引導與課外自主結合，激發學生創新潛質和科研興趣；實踐教學虛擬仿真與現場實踐結合，強化工程設計訓練與專業技能培養；實踐教學校內與校外結合，拓展實踐教學空間和專業體驗渠道。

1.2 構筑高水平實踐教學平臺

中心瞄準國家在機械工程技術領域的發展戰略[8]，充分發揮學科科研平臺技術雄厚、企業實踐平臺技術先進和學校實踐平臺基礎扎實的優勢，建設了教學科研協同、校企優勢互補的高水平實踐教學平臺，形成了教學、科研、企業優質實踐教學資源一體化建設格局，為學生工程素質、實踐能力和研究能力培養提供了條件保證。

中心通過資源統籌、優化配置、集中建設，夯實了機電大類基礎實踐教學平臺；通過科研教學實驗室一體化建設，打造了特色鮮明、技術先進的專業特色實踐平臺；通過虛擬仿真與現場實際相結合建設了一批仿真實驗教學平臺，可以讓學生結合企業真實案例，開展課程實驗、綜合實踐和科研創新實踐訓練，以培養學生的工程實踐能力、工程設計能力、工程管理能力和工程創新能力；通過科研成果向教學資源轉化，首創了基于網絡控制的動車組實踐教學平臺、動車組模擬駕駛實踐平臺和軌道車輛檢測平臺，填補了我國軌道交通高速動車技術人才培養實踐裝備的空白，實現了動車組系列課程實驗教學設備技術水平與國際動車組先進技術的接軌，促進了實驗教學內容與學科前沿的同步發展；通過校企聯合、產學互動[9]，共建了校內實驗室和拓展建設了一批穩定的校外實踐基地。目前已經建成了1個國家級工程實踐教育中心、1個北京市實驗教學示范中心、2個北京市校外人才培養基地和1個校級校外人才培養示范基地；建立了國內第一個由行業部門投資1 600萬在校內建設的動車組疲勞實驗平臺，為培養機電工程創新人才提供了良好的實踐環境和設備條件。

1.3 構建開放性實踐教學體系

機械工程及自動化、車輛工程、測控技術與儀器、熱能與動力工程和工業工程5個專業是與機電工程密切相關的工程性、實踐性、創造性非常強的工科專業，其實踐教學是培養學生動手能力和工程實踐能力的重要手段，是學生創造性創新思維和創新精神得以展現的重要途徑。實驗中心從實踐教學在學生工程素質、工程實踐能力和創新精神培養中的作用出發，通過對5個專業知識體系進行系統規劃，構建了貫穿人才培養全周期的做學融合、研學融合的多層次、多模塊的實踐教學體系,如圖1所示，實現了課內引導與課外自主相結合、專業實踐與工程應用相結合、自主實踐與科學研究相結合、技能訓練與企業實踐相結合的開放性實踐教學模式，將自主創新實驗、大學生計劃項目和學科競賽等科研訓練環節融入到培養方案中，拓展了學生創新實踐的渠道，促進了自主實驗的開展。

圖1 機械工程實驗中心實踐教學體系框架

實踐教學內容緊密追蹤科技前沿，將科研成果和先進技術有機融入課程實驗、綜合實踐和科研創新訓練實踐教學中，不斷促進實踐教學內容的優化和更新，以實現教學內容與學科前沿技術的同步發展。

在實驗教學環節，中心將科研成果與實驗內容深度融合，開發了一批新的實驗項目，目前已經開發設計了55門課程、240多個實驗項目，并建設了一批獨立的實驗課程。在教學過程中，通過實驗必修與選修相結合、課內引導和課外自主相結合，促進了自主實驗的開展，促進了實驗內容的優化和更新，提高了實驗教學內容的技術水平。

在綜合實踐教學環節，針對各專業學科特點和教學主線，從系統性、綜合性出發，以強化知識的綜合運用能力、工程應用能力、解決實際問題能力以及專業技能訓練為核心[10]，將綜合實踐教學內容與科學研究和工程應用緊密結合，系統設計各綜合實踐環節的內容，對專業基礎課程和專業特色[11]綜合實踐內容進行了全方位優化整合。

在科研創新訓練環節，設計了大學生創新實驗計劃項目、學科競賽和專題研究三方面的研究內容，引導學生系統參與科研創新實踐活動，激發科研興趣，培養學生科學研究素養，不斷提高學生的科研能力和創新能力。從大一開始，學生就可以根據自己的興趣，選擇數學競賽、物理競賽、外語競賽和大學生創新性實驗計劃Ⅰ等基礎類創新訓練項目；二年級可選擇全國大學生機械創新設計大賽、國際大學生機械設計競賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽和大學生創新性實驗計劃Ⅱ的項目；三年級可選擇全國大學生機器人大賽和大學生創新性實驗計劃Ⅲ的項目；三年級以后的專業學習階段可以結合專題研究開展大學生創新性實驗計劃Ⅲ的學習和實踐，參與導師的科研活動。通過這些訓練，培養學生能用科學方法和觀點，使用現有的技術、工具或新興技術，發現、分析和解決工程實踐問題的能力。

1.4 形成多樣化的學生科研訓練模式

中心開展了基于項目的主干課程研究性學習和創新實踐活動，實施了項目導師制，完善了政策激勵機制，引導學生早進課題組、早進實驗室、早進科研團隊，形成了人才培養和科學研究一體化科研訓練模式，為拔尖創新人才脫穎而出提供平臺。

通過“探索行業高校產學聯合培養人才的模式和機制”國家教育體制改革試點、“國際化創業型工程與管理復合型國家級人才培養模式創新實驗區”試點、“卓越工程師教育計劃”試點[12]建設和主干課程研究教學模式的開展，深入開展實踐教學方法和實踐教學模式改革，通過教師引導式、自主探究式、合作討論式和研究啟發式等實踐教學方法的探索，形成了以學生為主體、以教師為主導的實踐教學指導模式，增加了學生的思考空間和主動性，使實驗學習成為一種積極、主動的探索過程。

通過將指導創新實踐列入教師崗位履職要求、指導教師優先選拔保研學生、設立專項指導獎勵津貼等激勵措施，吸引高水平教師結合實際科研課題積極參與大學生計劃項目和學科競賽指導工作。針對大學生創新性實驗計劃項目采用導師制指導模式，學生通過計劃項目可以很快參與到導師的科研課題中，融入相應的科研團隊，了解科研過程，掌握學習科研方法；在實踐中可以充分調動主觀能動性和創新性積極性，有利于培養學生勇于探索和創新的精神。針對各種學科競賽，中心經過多年的實踐，形成了具有學科特色的穩定指導教師團隊，以高水平教師指導團隊的科研項目和技術為支撐，可以提升學科競賽層次和水平。教師在指導學生開展計劃項目和學科競賽的同時，還完成了優秀本科生深造的遴選，有利于本科、研究生和博士生的一體化培養以及科研課題研究的一脈相承，實現人才培養和科學研究的雙贏局面。

通過制定“機電學院本科生參加科研創新實踐活動管理辦法本科生參加大學生科研創新活動的管理辦法”、“機電學院‘本科生科研導師計劃’實施方案”等文件，建立了學生科研創新訓練組織管理模式和運行機制，形成了有利于學生自主實踐、主動探索的濃郁氛圍和樂學善思、積極開展科研實踐的學氣。近3年學生開展的自主實驗研究、專題研究、科研創新訓練等項目，其成果被評為國家級大學生創新創業訓練計劃項目26項、北京市級23項；推薦參加各種學科競賽獲得國家級、省部級獎項45項；學生獲得發明專利9項；學生發表各類學術論文23篇，為學生參與創新實踐和科學研究起到了很好的引導和促進作用。

1.5 建立全面開放的運行管理模式

實驗中心突出“信息化和數字化建設”優勢，大力加強基于網絡的實驗教學開放運行管理信息系統和數字化實驗室建設，通過開放式實驗教學管理系統、實驗預約系統、自助刷卡計時門禁系統等管理信息系統的開發和運行，實現了實驗教學在時間、內容、資源及空間上的開放。實現了實驗中心各類實驗教學資源的共享和共用，提高了實驗中心的實驗設備使用率和管理效率。通過預約系統，學生可以實現網上實驗選課、實驗預約和場地設備預約。利用門禁系統和學生卡建立了基于網絡的自助式刷卡計時管理系統，學生通過網上實驗預約后，即可利用“一卡通”刷卡進入實驗室，系統將記錄學生實驗的相關信息，實現了學生自主實驗的計算機動態管理，不僅提高實驗室和實驗設備的利用率，還將促進學生的個性化發展和學生自我管理能力的提高?！皵底只瘜嶒炇摇苯ㄔO實現了實驗室環境數字化、工程技術與應用案例視頻數字化、實驗項目數字化、多媒體課件組數字化等，實現了數字化實驗教學資源的網絡共享，拓展了實驗中心的功能，擴大了學生的受益面。

實驗中心不斷完善各項規章制度、政策措施和實驗教學評價與質量保證體系，制定了各級人員的崗位職責和系列規章管理制度，實現了規范化、信息化和智能化的管理，為學生的自主學習、創新實踐和科學研究創造良好的氛圍和條件，有力保證了實驗教學有序開展和實驗教學質量的穩步提高。

2 結束語

機械工程實驗中心依托我校優勢學科和高水平專業建設平臺，以強化學生工程實踐能力、科學研究能力和創新能力培養為核心，以多學科專業交叉融合為特色，通過資源有效整合、教學科研緊密結合、學校企業密切聯合,建設了立足校內、拓展校外、內外結合的實踐平臺格局。實驗中心從當初服務于鐵路機車車輛設計制造人才培養的單一實驗室，發展成為現在服務于機械工程及自動化、車輛工程、測控技術與儀器、熱能與動力工程和工業工程5個本科專業、12個碩士點和6個博士點的多學科交叉、大工程協同的綜合實踐教學平臺，利用科研成果研制了一批技術先進的實驗設備，構建了“寬口徑、厚基礎、重特色、強能力、求創新”的多層次、多模塊實踐教學內容體系，形成了開放運行管理機制，取得了一批標志性的成果，在人才培養、科學研究、社會服務等方面發揮了廣泛的示范和輻射作用，為機電大類相關專業高水平人才培養奠定了堅實的實踐基礎。

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