機電專業創新型實驗教學體系的重構研究

凌 慧 時建鵬 劉鳳國

（江蘇師范大學機電工程學院，江蘇 徐州 221116）

0 引言

隨著高等教育改革的不斷深入，新知識、新技術的不斷更新，社會對人才的需求提出了更高的要求，傳統的實驗教學體系必須適應新形勢的發展加大改革力度。為了適應這種要求，高校必須進行教育創新，改變不適應時代發展要求的教育觀念和教育體系，以培養具有創新精神和實踐能力的創新人才。文章結合機電專業的人才培養計劃和教育規律，構建完整的創新型實驗教學體系，以提高機電專業學生的創新思維和實踐動手能力。

1 傳統實驗教學體系存在的主要問題

實驗教學是應用型本科機電專業的重要實踐教學環節，是對學生動手能力和創新能力的全面訓練和檢查，它對大學生應用所學理論知識解決工程實際問題能力的培養起著十分重要的作用。傳統的實驗教學在管理體制和機制、實驗教學方法和手段、實驗考核方式和實驗室開放、師資隊伍建設、實驗設備配置和管理等方面都不能滿足社會對人才培養的要求，具體表現在以下幾個方面：

1.1 實驗室管理體制不順

傳統的實驗室是按專業甚至是課程來設立的，實驗室管理是按照校、院、系三級管理模式，這種分散和封閉的管理模式造成的不利影響是：（1）結構相似、功能相近的實驗室建設會越來越多，在實驗課程體系的訓練上不可避免的出現重復現象，且只能滿足單一的驗證性實驗的教學，不能適應跨學科門類的綜合性、設計性實驗的開設，不利于交叉學科、前沿學科內容的引入。（2）由于實驗室實行垂直管理、各自為政，實驗室之間的交流少，橫向聯系少，實驗技術人員的業務知識面狹窄，實驗技術單一。既不利于學生實驗技能的提高，又嚴重制約了實驗技術隊伍的整體建設。（3）實驗室的重復建設和封閉管理，不能實現人力、物力和財力資源的共享，造成了資源的極大浪費。

1.2 實驗教學體系、內容和方法陳舊

現行的實驗教學體系條塊分割，實驗課絕大多數依附和從屬于理論課，并為理論教學服務。實驗教學內容基本上按各門理論課程的要求而設置，以單一的、理論驗證性實驗項目為特征，實驗學時明顯低于理論學時；實驗室工作人員也是為了配合理論教學而組織實驗教學，實驗室工作無法取得相對獨立的地位。實驗教學沒有將理論教學和實踐教學有機地結合起來，在培養學生的實踐動手能力和創新能力上的積極作用沒有充分發揮出來。實驗教學方法和教學手段單一，還沒有貫徹以學生為主體、教師為主導的教學理念，先進性的實踐教學方法和手段應用較少。

1.3 沒有建立實驗教學的科學評價體系

教學和考核是一個互動的過程，考核評價對教學的影響不容忽視。目前的實驗教學評價體系，較多地重視了實驗教學的基本條件和實驗開出率的評價，對實驗教學的效果，尤其是對學生創新能力的培養和訓練的效果，缺乏科學的評價指標。實驗的考核一般分為兩大部分，一是實驗理論知識的考核，占70%，二是實驗報告的考核，占30%。事實證明理論知識考試和實驗報告并不能充分反映學生的實驗態度、操作水平和對知識的理解程度。許多學生的理論考分很高，但動手能力很差；還有實驗報告的雷同和抄書現象也比較明顯，有的同學不動手操作直接拷貝別人的結果而獲得高分。這種單一的只看實驗書面結果而忽視實驗過程的考核方法極不合理，不能客觀公正地評判學生的實驗綜合能力，嚴重制約了學生學習主動性的發揮以及嚴謹治學態度的培養。

1.4 綜合型實驗的數量和質量偏低，影響創新能力的培養

綜合性實驗數量和學時偏低，連貫性不強，學生很難把握整個實驗的系統性和邏輯性，不能將所學知識融會貫通。教學過程通常是由實驗教師做好實驗準備，然后學生依照預先設定的實驗程序完成一些驗證性操作，在整個實驗過程中學生多是做一些機械的模仿和驗證，對于實驗結果與理論不符的地方很少進行深入的分析和討論，這樣使得本來數量不多的綜合性實驗難以發揮其“培養創新能力”的教學初衷，學生不能真正體驗實驗學習的過程和樂趣，在遇到實際問題時常常不知如何下手，缺乏獨立思考及應對實際工作的綜合能力。盡管上述實驗內容也是學生將來從事技術工作的基礎，但由于其涉及領域知識狹窄，對技術創新實現規律涉及甚少，不利于學生創造能力和創新思維的培養。

1.5 實驗室開放的力度不夠

現有的實驗教學體系對實驗室開發重視程度不夠，無論是開放實驗室的數量還是開放時間都遠遠滿足不了培養學生實踐動手能力的需求。

1.6 實驗師資隊伍建設和培養的力度不大

目前的實驗師資隊伍只能滿足驗證性實驗的要求，無法完成培養學生實踐動手能力和創新能力的要求。因此，在對現有教師進行培訓提高的前提下，還需進一步引進高水平的師資力量，以滿足實驗教學的要求。

2 構建創新型實驗教學體系的指導思想

實驗教學體系是以學習實驗理論和培養實踐動手能力為一體的實驗課程綜合系統，它和理論教學在整個教學過程中相輔相成。通過實驗教學可以將知識和技能融為一體，從而使學生獲得整合知識的能力。因此，在構建創新型實驗教學體系時，應從學科發展和培養學生能力等各個方面統籌考慮，以學生為本，構建符合以下指導思想的創新型實驗教學體系：

樹立“大工程”意識，改造原有的實驗管理體制和實驗室建制，建設一個涵蓋完整的具有現代工業體系的實驗教學訓練基地，即適合工科學生的實訓，也接納其它學科學生的培訓。

改變傳統的實驗教學方法和教學手段，逐步形成“系統化、層次化、模塊化、綜合化”的實驗教學體系。

改變傳統的實驗教學模式，從以教師為中心轉向以學生為中心，增加綜合性、開放性實驗項目的比例，培養學生的實際動手能力和創新思維。

3 創新型實驗教學體系的構建

實驗教學是實踐教學中的一個重要環節，為了提高應用型本科機電專業學生的創新思維和創新能力，構建創新型實驗教學體系非常必要。創新型的實驗教學體系主要包括以下方面：

3.1 實驗教學層次的創新

從有利于培養學生的創新思維和實踐動手能力著手，構建創新型的實驗教學層次，主要包括基礎型實驗教學、提高型實驗教學和創新型實驗教學三個層次。

（1）基礎型實驗教學：這一層次實驗教學的主要任務是驗證課程理論，并為后續課程的學習提供工程背景，激發學生求知欲和對專業的興趣。實驗內容包括硬度實驗、范成實驗、直徑的測量等常規實驗項目。這個層次主要針對低年級知識背景，課程安在一二年級之間。

（2）提高型實驗教學：這個層次實驗教學的主要任務是訓練學生在學科或專業內的綜合實驗技能，目的是培養學生養成科學思維和獨立解決實際問題的能力。內容包括機械制造工藝實驗、機電一體化系統實驗、液壓與氣動實驗、先進制造技術實驗等內容。這一層次的實驗教學主要培養學生良好的創新思維和創新能力，時間安排在二、三年級之間。

（3）創新型實驗教學：這個層次實驗教學的主要任務是通過設立學生課外科技創新基金來組織參加校內外的各種課外科技活動和競賽，激勵學生創新，培養學生的創新能力。內容包括數字化制造實驗、機械CAD/CAM 實驗、機械類設計大賽、機器人制作等環節組成。課程安排在三四年級之間，面向專業教學模塊。

3.2 實驗教學管理制度的創新

創新型實驗教學體系需要創新型的教學管理制度。建立一套適應創新型實驗教學體系的管理制度是培養學生創新思維和創新能力的重要保證。教學管理制度建設主要包括合理安排課程體系，改革教學內容；提高實驗教學的地位，增加實驗教學的學分比重等內容。它的建設對學生創新能力的培養起到正確的導向作用。

3.3 實驗教學師資隊伍的創新

創新型師資隊伍建設是培養學生創新思維和創新能力的根本條件。要培養學生的創新能力，教師必須具有創新精神和能力，必須積極參加教學改革和科研工作，不斷提高自己的學術水平和能力。

3.4 實驗教學質量保證體系的創新

為保證實驗教學的質量和效果，提高學生的創新能力，創新型實驗教學體系需要完整的質量保證制度。

（1）構建面向創新型實驗教學質量的制度保證體系。嚴格規范實驗教學活動，堅持以制度建設為保障來提高實驗教學的質量和水平。

（2）構建面向創新型實驗教學質量的過程保證體系。在實驗教學教學內容和選題方面，要緊密結合人才培養計劃和教學大綱要求，增強實驗教學計劃的先進性、創新性和可行性；在實驗教學的各個環節上，要精心安排，周密布置；在實驗教學的指導導上要加強力度，發現問題，及時改進。

（3）構建面向創新型實驗教學質量的評估體系。制定完整的適合本專業教學特點的質量評估指標體系，使其既能反映實驗教學現狀與教學質量情況，又要繁簡得當、可操作性強。實驗教學評分機制的改革是整個實驗教學質量評估體系改革中的一個重要方面。研究制定合理的評分項目和評判標準，一方面加大平時成績的比例和實施過程控制，另一方面，嚴格實行實驗教學答辯制，提高答辯環節在整個實驗教學中的權重，引導學生把設計重點放在培養創新思維和創新能力上，培養學生解決實際問題的能力。

3.5 實驗教學手段和方法的創新

不同的實驗教學手段和方法有不同的優勢和特點。改革傳統的實驗教學方法，采用啟發式、歸納式和討論式等多種新型的實驗教學方法，充分利用直觀教學，多媒體教學等各種現代教育技術手段，提高課堂內容的信息量和實驗教學效果。通過運用綜合性、現代化的教學方法和手段，尋找適合實驗教學內容的最佳教學手段，加深學生對知識的理解和掌握，提高了學生分析問題和解決問題的能力，培養了學生的創新思維和創新能力。

4 結束語

實踐證明，改革后的實驗教學體系完整，實驗教學內容豐富，學生通過實驗課程的學習，不僅加強了對基礎理論的理解，而且增強了分析和解決實際問題的能力，激發了學生的學習積極性和創造性。

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