機械類實驗室開放式教學改革與探索

李 兵 齊新霞 徐啟榮 賴麗娟

（北京理工大學珠海學院機械與車輛學院，廣東 珠海519085）

機械類實驗教學是理工科教學的重要環節，它不僅是獲得知識的重要途徑，而且對培養學生的工程素質和實際動手工作能力具有十分重要的作用。我校機械類專業于2011年獲得廣東省教育廳高校學士學位授予權。在評估過程中機械類實驗教學的模式、環節、內容、手段和方法等方面都得到評估專家好評，實驗教學的儀器和設備以及環境等方面給專家留下良好印象，實驗教學的效果和質量也得到專家的認同。隨著科學技術的發展，新技術、新方法不斷涌現，為滿足不同基礎、不同能力和不同專業興趣學生的要求，大膽改革原有的教學模式，將基礎性實驗內容與設計性實驗相結合，開展“開放式”機械類實驗教學既有利于學生掌握研究原理，又使學生熟悉研究方法，掌握技術技能和提高創新能力。

1 “開放式”機械類實驗教學的必要性

實驗教學環節的教學除了要滿足學生參觀、了解常用機構和常用零件的原理、結構的基本功能外，還要面向機械類創新的目標，突出綜合性、創新性，完全把實驗、設計、專業基礎課學習結合起來，學生通過大量的創新設計實驗，強化機械、電氣、控制、計算機在工程實踐中的綜合運用能力。

1.1 傳統機械類實驗教學弊端分析

現代教育學理論強調，教學過程中應遵循傳授知識與培養能力相統一、教師主導作用應和學生學習主動性相結合的原則。原有的機械類實驗教學模式只是完成教學計劃規定學時的實驗內容，存在下列缺點與不足：（1）實驗學時少，內容陳舊。另外，在規定的實驗內容中，沒有綜合設計性的實驗內容。在這樣短的時間內和有限的實驗內容中，學生的動手實驗能力根本得不到充分的鍛煉，更無從談起對學生創新能力的培養。另外，傳統的實驗內容來自于教學參考書，不能反映機械類學科最新發展。實驗內容和實踐脫節使學生很少有解決實際問題的機會，缺乏實際鍛煉。久而久之，學生對生活中的實際問題漠不關心。盡管學習了許多課堂的理論，卻沒有能力對身邊的簡單現象和實踐中的問題作出解釋，結果學生純粹為考試、就職而學習理論，學了一些死理論，這不僅是實驗教學的悲哀，也是整個機械類實驗教學的悲哀。（2）實驗教學的主體—學生對實驗內容沒有選擇權。實驗內容由教師統一規定，所有學生都進行一樣內容、一樣要求的實驗，實驗課結束后，實驗室統一關門。實驗能力強的學生沒有機會做一些深入的探索性的實驗，有特殊愛好的學生不能做一些他們自己感興趣而規定的實驗內容中所沒有的實驗。這種無視學生能力差異和個性發展的實驗教學，使學生在實驗教學中的主體地位根本無法體現。學生做實驗的積極性自然調動不起來。（3）實驗教學方法僵化。在傳統的實驗教學中，實驗內容、所需儀器、設備材料以及實驗過程都是由教師規定的。實驗前教師通常準備好實驗器材、調試好儀器設備，一般還對實驗步驟進行詳細講解，甚至進行操作示范。實驗講義也把實驗原理、步驟甚至某些實驗現象都寫得一清二楚，使學生失去了獨立思考、獨立設計、進一步探索的空間。這種教學方式無疑束縛了學生的想象和思維，窒息了學生的創造力。這種機械的教學方法沒有擺脫理論課的教學模式，完全失去了實驗教學的生機，使實驗教學根本未能發揮它應有的作用。（4）實驗室儀器設備的利用率不高。實驗教學是高等學校實驗室的基本工作任務，是實驗室建設與管理的出發點與歸宿。但是，在傳統機械類實驗教學中，學生僅能在固定的實驗課中使用這些投資巨大的實驗儀器設備，實驗課結束后學生便無權使用。因此，實驗設備的利用率不高，無形中造成了隱性的資源浪費。

1.2 “開放式”機械類實驗教學的內涵

“開放式”實驗教學是針對傳統實驗教學封閉性的弊端而提出的，它已經成為當前高校實驗教學改革的必然選擇。它不光指實驗室的“開放”，還指實驗教學內容的“開放”、實驗教學方法的“開放”，實驗教學評價的“開放”等不可缺少的內涵。所以實行“開放式”實驗教學，首先一定要充分深刻理解它的內涵。

1.2.1 內容的開放

1）綜合設計型實驗；2）創新實驗；3）參與教師科研項目；4）科技競賽活動作品的制作；5）兄弟院校、企業的儀器共享；6）精密儀器技術人員培訓。

1.2.2 實驗時間開放

相關的教師或學生可提前三天至二周內到各實驗室預約實驗內容。實驗管理人員審核實驗內容，實驗室能滿足實驗條件后，與同學預約時間；學生按預約時間進入實驗室；在預約時間以外的時間進入開放實驗室須征得實驗室老師的同意。

1.2.3 實驗設備開放

向學生提供足夠數量的儀器、設備、工具、器材等實驗用品，但學生在使用實驗室器材時要按要求做好器材使用記錄。專門建立存放陳舊和報廢儀器的實驗室。在此實驗室內執行學生使用儀器“拆壞無過，修好有功”的制度，極大地調動學生的動手積極性。

1.2.4 實驗場地的開放

實驗室全方位向學生開放，提供學生參加各種學科競賽和興趣愛好的專用場地。

1.2.5 開放管理

制定《實驗中心開放實驗室管理辦法》等一系列開放管理細則。

開放機制的運行，提高了學生進行自主學習、合作學習、研究學習的積極性，培養了學生實踐能力、創新意識、創新精神和科學思維，為實驗中心的可持續發展奠定了基礎。

1.2.6 實驗教學評價開放

對學生實驗能力的評價，不能只重視實驗的結果，更要重視實驗的過程，特別是實驗過程中學生所表現的獨立分析問題、解決問題的能力及創新意識等等。這樣不僅使我們對學生的評價公開公正，并且使學生的創造性得到極大的發揮。

2 “開放式”機械類實驗教學的實踐

針對以前教學模式存在的問題，實驗中心始終堅持以人才培養為主線，把學生創新精神與實踐能力的培養貫穿于整個實驗教學過程中。從實驗教學理念的確立，到中心建設模式的選擇，從實驗教學體系的設計到實驗教學內容、方法、手段的確定與實施，無不體現了“回歸工程，主動實踐”這一核心理念與特色。

2.1 “回歸工程”這一實驗教學理念是針對實驗教學長期與工程實踐脫節、與人才培養目標偏離的現象而提出的

1）在“基礎實驗”層面，強調實驗理論工程背景的了解，如“齒輪公法線長度的測量”實驗，不僅要求學生掌握測量工具的使用、測量方法與操作技術，更要讓學生明白在實際工程中測量齒輪公法線長度的意義所在，讓學生“學會認知”。

2）在“綜合設計實驗”層面，更加注重實驗項目工程背景的了解，并積極鼓勵學生自助選擇和設計實驗項目。讓學生了解實際工程的“綜合系統性”與“自主設計性”特點，訓練他們的綜合能力與設計能力，讓學生“學會設計”。

3）“工程應用實驗層面”的設立則使學生真正回歸到工程實際。學生親身參與其中直接感悟基礎理論在實際工程中的應用，會極大激發他們的學習興趣，促使學生自主學習、合作學習和研究性學習，顯著提高學習效果，提高學生創新與實踐能力，讓學生“學會應用”。

2.2 “主動實踐”是實驗教學方法與手段設計的核心理念

通過開放的模式、靈活的方法和現代化的手段，調動了學生自主實驗、合作實驗、研究實驗以及參加各種科技競賽的濃厚興趣，從根本上調動了學生主動參與實踐的積極性，從而產生了豐碩的學生實驗教學成果。

主動實踐是讓學生盡可能真正作為主體去參與實踐活動的各個環節,包括實驗項目的確定、方法的制定、程序(路線)的設計以及問題質疑、分析總結等。在主動實踐的過程中,學生的質疑力、觀察力、協同力等素質都能得到培養。

在“綜合設計實驗”層面，可以進行新機構、新結構、新工藝的綜合設計與創新設計。在中心教師指導下，學生把這些創新成果轉化為機器人大賽等各種科技活動的獎勵成果，這些成績的取得大大增加了畢業生的“含金量”，有效促進了學生就業與創業。近幾年，畢業生的就業率均超過96%。學生通過在本實驗中心的學習和鍛煉，在工程實踐能力、創新能力、綜合素質等方面得到明顯提高，在各類大賽中成績突出，獲得省級以上大賽獎勵21項。每年有數十名學生考取香港理工大學、澳門大學、倫敦大學、廣東工業大學和深圳大學等國內外知名高校的研究生。

在我校2011年接受廣東省教育廳學士學位教學工作評估過程中，作為我校本科教學特色項目的重要支撐，得到教育部評估專家的高度評價。2012年北京理工大學珠海學院委托麥可思公司對在2012社會需求與培養質量進行調查，通過麥可思公司年度報告指出：“就業競爭力指數最高的專業是機械工程及自動化”。

3 進一步的改進措施

通過近幾年的開放式機械類實驗教學改革，我們積累了寶貴的經驗，同時也發現了一些問題，促使我們對今后教學應加強的方面進行了深思。在借鑒國內外高校實驗教學先進思想和理念的基礎上，進一步探索、完善中心的實驗教學體系，優化創新人才培養途徑，改革實驗教學模式與手段，充分利用中心教學網絡和多媒體教學手段，按照“理念先行，協調推進”的建設模式和“閉環設計，良性循環，可持續發展”的實驗教學改革思路，進一步完善以學生能力培養為核心的實驗教學體系。

［1］華楚生.“機械制造技術基礎”新課程的繼承與改革[J].高教論壇,2004(4)：58-60.

［2］杜密科,劉淑先.從世界“現代制造技術”的發展看我國機械專業的教學改革[J].華北水利水電學院學報,1998(1)：58-60.

［3］石長華.建立開放實驗室提高學生動手能力課題實驗報告[J].景德鎮高專學報,2001(4)：108-110.