加強專業實驗室建設 培養學生實踐和創新能力

加強專業實驗室建設培養學生實踐和創新能力

文/錢煒劉建國范開國

摘要：上海理工大學機械工程實驗中心經過多年年的發展建設，在實驗教學理念、實驗教學體系、實驗教學資源、實驗教學方法、網絡信息化等方面取得了多方面的成果，已成為培養學生實踐和創新能力及先進制造高級工程技術人才的重要基地。

關鍵詞：實驗中心建設實踐能力；創新能力

作者簡介：錢煒(1964—)，男，上海人，副教授，研究方向:機械設計理論、機構學。

中圖分類號:G642文獻標志碼：A

一、引言

上海理工大學機械工程實驗中心依托于以數控裝備技術為特色的上海市機械工程一流學科，并通過數十年與德國、英國機械工程專業國際合作辦學的經驗，依托數控裝備制造技術方面的學科優勢與長期的國際合作辦學經驗，形成了以先進制造技術為特色的工程實踐教育基地。實驗中心先后榮獲“上海市實驗教學示范中心”、“上海市高校本科教育高地”等稱號。

二、實驗課程體系建設

依據上海理工大學“工程型、創新性、國際化”的辦學定位，并根據機械工程教育知識體系所包含的五個知識領域：機械設計原理與方法、機械制造工程原理與技術、機械系統中的傳動和控制、計算機應用技術和熱流體。通過分析這五個知識領域對學生專業知識的基本要求，形成了機械工程實驗教學體系。根據工程人才培養的過程，我們將機械工程類專業實驗教學體系分為基礎實驗、專業實驗和綜合實驗三大部分，并將創新實驗貫穿于整個實驗教學過程。

三、實驗教學理念

以強實踐、重創新為指導思想，服務學校“工程型、創新性、國際化”辦學定位，形成了“厚基礎、寬口徑、強實踐，知識-能力-素質協調發展、學習-實踐-創新相互促進”的先進教學理念。實驗中心以工程實踐創新教育為主線，實驗與創新相結合、單科教學與綜合素質培養相結合、校內實驗與企業實踐相結合、注重學生動手能力與創新能力的培養。

(一)依托學科優勢，建設以先進制造技術為特色的實驗教學體系和實驗教學內容：實驗中心依托數控裝備制造技術方面的學科優勢及長期的國際合作辦學經驗，形成了以先進制造技術為特色的工程實踐教學體系。實驗中心的建設始終注重中國制造技術的發展趨勢以及國內先進制造行業的技術需求，綜合知識訓練實驗項目的建設，聘請制造企業的技術專家參與論證，使機械工程實驗中心成為培養高水平先進制造人才的基地，滿足國家與上海市先進制造行業發展的需求。

(二)把創新人才培養與學生個性化發展需要相結合，讓學生在實踐中增強創新意識：實踐教學和學習興趣是創新能力培養的基礎，創新人才的培養要求教學內容與教學方式能夠因材施教，從工業化生產的角度看，需要采用“小批量”的生產方式。而近些年，隨著我國高等教育的改革，大學生擴招使得我國的高等教育已經進入大眾化教育的階段。為了實現因材施教的目的，我們在理論授課相同的前提下，允許學生選擇不同的能力培養模塊，其區別在于實踐教學環節。這樣既照顧了學生不同的學習興趣，又實現了個性化培養的目的。在教學計劃中專門設置了2學分的創新學分，鼓勵學生按照自己的興趣開展創新實踐能力培養。

(三)強化學生實踐能力培養：機械工程類專業的學習特點是所涉及的知識面寬，學生在四年的大學學習中，既要學習機械設計、機械制造、機械測量與控制知識，還要掌握計算機編程、計算機網絡、電路設計、氣動與液壓等方面的知識，學生很難在某一方面掌握解決問題的能力，既不具備機械結構設計能力，也不具備電路設計能力，似乎什么問題都不能夠解決。針對這一問題，我們借鑒德國工程教育的經驗，從2004年起，借鑒德國工程教育的經驗，在教學培養計劃中將第七學期確定為實踐能力培養學期，集中強化學生的工程實踐能力和創新精神培養，以企業實習、工程實訓、綜合實驗多模塊聯動為切入點，采取模塊化教學構架，學生可選擇企業實習、綜合實驗學習、工程師認證等模塊，教師分類加強針對性指導。增強學生的實踐動手能力與解決問題的能力。參與綜合實驗學習模塊的學生，先后參加機械制造綜合實驗、機電一體化綜合實驗、數控技術等實驗項目的集中強化訓練。這一措施使得學生解決問題的能力得到顯著提高。

四、人才培養模式

上海理工大學機械工程實驗中心依托學科優勢與國際合作辦學經驗，通過“依托行業，服務企業”的發展思路，把培養機械工程創新人才、加強工程實踐能力與學生個性化發展結合起來，適應社會人才多元化需求，從領域、專業、國際三個維度架構面向先進制造業的工程人才培養模式，形成以教授領銜、多元協同、虛實結合的人才培養模式。

五、實驗教學方法

實驗中心依托學科優勢、中外合作及產學研基地平臺，不斷創新實驗教學方法和實驗內容。注重通過實驗教學方法、手段以及考核方式的改革，推進學生科研創新、自主學習、自主研發的主動性和積極性，促進學生理論與實踐的相互融合與提高。

在實踐教學方法上，依托機械工程基礎實驗中心、機械工程專業實驗中心與上海理工大學國家級“裝備制造虛擬仿真實驗教學中心”，充分利用互聯網技術，

(一)統一指導，獨立完成實驗教學法。對于液壓與氣動、先進制造技術、傳感器應用及測量等專業實驗，一般先由實驗老師進行集中指導，然后由學生根據實驗指導書獨立完成，在集中指導中，采用多媒體演示等教學方法。

(二)采用多樣化、啟發式的教學方法。對于綜合實驗，改變以往單一的、被動式的教學模式，采用多樣化、啟發式的教學方法，現場教學、課堂教學、多媒體教學、虛實結合靈活運用，充分調動了學生聽課的興趣。在試驗過程中，以學生動手為主，教師指導為輔，充分發揮學生的主觀能動性，對于每個實驗，不單純重視實驗的結果，除強調過程的重要性外，更加重視對實驗結果的分析和綜合判斷，強調實驗報告中結果討論部分的重要性，不僅鍛煉了學生的實際動手能力，而且培養了學生的創新意識和能力，收到了良好的教學效果。

(三)自主設計、協同完成、個別指導實驗教學方法。對于學生參加國內、上海市各種類型的創新大賽而設計的創新性實驗項目，采取老師個別指導，學生創新小組自主完成的教學方式。實驗項目的目標由學生和指導老師共同商定，實驗方案、實驗步驟由學生創新小組自行制定，項目過程中，老師分階段定期對學生進行指導。參加全國機器人競賽，全國機械創新大賽慧魚組的比賽，學生在慧魚創新實驗室的創新活動就是采用這個辦法。

(四)虛實結合的遠程虛擬實驗和現場實物實驗教學法。依托國家級裝備制造虛擬仿真實驗教學中心，通過創新性虛實結合實驗教學改革，實現遠程虛擬實驗與現場實物實驗的深度融合，以大型環幕虛擬顯示中心和Internet網絡終端為載體，以現場實物為平臺(如圖9所示)，實現虛實結合的互動式遠程虛擬實驗和現場實物實驗的有機融合。實驗中心目前已開出虛擬實驗40多項，學生可在遠程終端、Paid及智能手機上進行實驗預習，實現圖文并茂、生動形象的網絡化教學，使學生更好地理解實驗原理、過程及儀器設備操作等實驗細節，并可獲得實驗指導教師的遠程協助，學生可以不用見到老師就得到老師“手把手”的指導。通過網絡虛擬實驗提高認知程度，熟練操作技能，為相應的實物實驗奠定基礎，實現信息化與工業化的深度融合。

六、結語

機械工程實驗中心貫徹落實以學生為本，知識傳授、能力培養、素質提高協調發展的教育理念和以實踐能力培養為核心的實驗教學觀念，按照以能力培養為主線，分層次、多模塊、相互銜接的科學系統的機械工程實驗教學體系，健全符合教育教學規律、規范有序、高效運行的現代化實驗教學機制，切實保障實驗教學質量可持續發展，使機械工程實驗中心成為培養高水平先進制造人才的基地，滿足國家與上海市先進制造行業發展的需求。

(作者單位：上海理工大學機械工程學院)

參考文獻：

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