基于創新能力培養的機械設計實驗教學改革探索與實踐

呂帥帥+朱建蘭+汪興興+倪紅軍

摘要：通過分析機械設計實驗教學現狀，針對當前實驗教學中存在的不足，提出以創新能力培養的實驗教學模式，改革現有的實驗教學方法、教學內容，形成理論與實踐教學相結合、科研與教學相結合，自主學習實驗教學體系與開放創新的教學形式，培養學生創新及綜合應用能力。

關鍵詞：教學方法；實驗教學；創新實驗

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）27-0138-02

一、引言

機械設計課程是機械類專業中承上啟下的專業課，而實驗教學是培養大學生創新能力及實踐動手能力的重要環節。長期以來常規、傳統的實驗內容對于培養創新性人才而言存在諸多弊端，難以滿足創新性人才培養要求，隨著現代計算機技術、多媒體技術、網絡等技術的快速發展，教學方式更加多樣化，探索創新式教學改革的新思路、新方法，提高學生的創新能力及綜合動手能力，已經對機械工程教學體系改革提出了更高的要求。我們應以創新實踐為主題，利用現代化的教學方式改革實驗教學，以充分發揮實驗教學直觀性、實踐性、創新性與綜合性的特點，增強學生的創新能力、動手能力、分析和解決實際問題的能力。

二、創新人才培養的發展瓶頸

機械設計課程是一門理論與實踐相結合的學科，一直以來，傳統的機械設計基礎實驗教學方面存在不足、缺乏創造性，表現在實驗成績單一，并在教學內容上缺乏創新性，大多數都是以演示性和驗證性實驗為主要的，缺少綜合性和創新性的實驗教程；教學方法也比較單一、實驗教學仍處于教學階段，教師經常只注重實驗儀器的引進和實驗數據的記錄等等，學生按照規定的順序去做，按照既定的儀器條件和方法，完成下列實驗有關的內容，并沒有去引導學生自己主動地去思考為什么要這樣去操作，行為與思維都被固化為統一的模式，難以激發學生的求知欲；在教學條件上，實驗教學場地有限，實驗設備臺數少、比較陳舊，這樣不利于培養學生的動手能力和創新精神；此外，傳統的實驗教學方法對學生的評價標準主要是實驗報告的編寫，缺乏對學生的創新能力，實踐能力、綜合知識的考察，嚴重影響良好創新教育氛圍的形成。

三、實驗教學改革

1.樹立正確的創新發展、學生為主體的教育觀。（1）在知識、素質與能力的關系上，我們要對學生的綜合創新能力給予關注，尤其要重視培養學生的創新能力及動手實踐的能力；（2）依據學生個體的差異性，著重發揮他們的潛能與創造力，培養他們的特長，對培養出順應時代的創新型人才；（3）更改傳統的教學模式，將以“教師為中心”轉變為“以學生為主體”，采用靈活的教學方法，讓學生進行討論、與學生進行互動，這樣學生便能主動地吸取知識，從而大大提高學生學習的主動性。

2.建立適合“創新人才培養”的機械工程實踐教學內容與課程體系。機械設計實驗課程體系是實驗教學體系中的一個重要因素。優化課程結構，重構實驗教學體系，提高綜合性和設計性實驗項目是關鍵。提高學生的感性認識，學會運用理論知識分析、實驗技能和問題解決能力，培養學生的創新能力和實踐能力。因此，優化現有的實驗內容，減少驗證性實驗，增加設計性、全面性的研究實驗，融合機械學科及相關學科發展的前沿理論，全方位、多層次地培養學生的創新意識和實踐能力。

3.創新教學方法與教學手段。（1）根據機械學科的特點建立以“教師為主導，學生為中心”，提高學生的創新能力為主的教學方式。實驗由淺入深，由簡單到綜合，激發學生的學習欲望。（2）采用學生互評方式：在實驗過程中，根據不同實驗要求，將學生分成不同的小組，采取小組討論，互相配合，共同完成實驗，并在實驗報告中說明實驗原理、實驗方法和實驗結果討論及分析等，并制作演示文檔進行講解、學生互評等，這種方式會增加學生互評環節，為學生提供創新經驗交流的機會，從而提高學生的互動交流能力與團隊合作能力。（3）采用現代化教學手段多媒體網絡技術、虛擬儀器技術等，將計算機輔助實驗教學軟件和多媒體教學課件融合，增加學生的動手能力和感性認識，推廣應用虛擬技術與仿真技術，促進虛擬仿真實驗與實際實驗有機結合，提高教學效果。（4）指導學生參加機械創新設計大賽、教學實踐、機械產品數字化設計大賽項目等。

對實驗室實行開放政策，提高實驗室設備的利用率，為學生創新能力培養提供學習科研場所。指導學生參加機械創新設計大賽、教學實踐、機械產品數字化設計大賽項目等不僅可以鍛煉學生機械設計的能力，還可以加強學生實踐能力和動手能力的培養，團隊協作精神及學生的綜合創新設計能力的培養。

4.實驗設備更新與改造。機械設計實驗包括帶傳動、螺栓連接、標準直尺圓柱齒輪參數測定、彈簧特性曲線測定等，它們采用的儀器、測試手段與數據處理方式都不相同，通過改造陳舊的測試方法，引進先進的儀器設備，將實驗改造成交叉性的實驗。如帶傳動實驗中，可以利用傳感器獲取轉速、轉矩等參數。學生通過實驗，可以驗證理論知識，了解和掌握各種不同數據的測試和數據處理的方法。

5.創新型實驗指導教師隊伍建設。創新教育的實施要靠教師，實驗老師應具有要有創新意識和能力。學校應創造條件，加強對年輕教師及實驗教師技能與理論知識的培養，提高其指導創新性、綜合性實驗的能力，鼓勵實驗教師進行探索性實驗的研究，鼓勵教師積極參與科研項目和指導學生畢業設計及創新項目，緊跟時代的發展，了解最新的科研成果、教育教學成果等，并將其應用于實驗教學，在教學中充分調動學生學習的積極性，開發學生潛在的創新意識。

6.建立創新實驗模式，培養學生創新意識與能力。通過添置先進的實驗設備，建立創新實驗模式，培養學生創新意識與能力。例如，《機構運動簡圖的測繪和分析實驗》實驗中，學生通過觀察各種機構實物模型：（1）加深對構件，運動副形式，連桿、連架桿及機架等基本概念。（2）通過調整機構的尺寸，改變機構結構加深學生對機構各種演化形式的理解，曲柄存在條件、機械自鎖現象、急回特性等。（3）學生可以綜合應用所學知識加深對基本構件和聯接件的理解，培養學生對理論知識的綜合應用能力及創新思維。

7.實驗室管理制度改革的探索。實行實驗室開放制度。實驗中心實驗室對學生全天開放，并由相關老師指導設備的使用注意事項，從而為教師的實驗教學和學生的創新實踐研究提供了必要的實驗條件。實驗室的開放會讓更多的學生參與到實驗中來，將大大提高學生的實驗能力喝創新能力。

四、結語

機械設計課程的實驗教學是一種適應于未來制造業發展的實踐教育，必須堅持面向未來、面向現代化的發展方針。要以創新實踐為主題，運用現代化的教學資源和方法進行實驗教學改革，培養出高素質的創新型人才。通過對實驗教學模式、管理體系及考核方法的改革，達到由演示性、驗證性向設計性、綜合性實驗的轉變，以培養學生創新能力和動手能力為主，以增強學生的創新意識。在實驗教學改革的推動下，實驗教師也應認真參加實驗教學方法的研究和教學改革，努力提高教師的創新意識和能力，使實驗教學水平再上一個新臺階。

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Abstract：By analyzing the present situation of mechanical design experiment teaching，aiming at the shortcomings in the current experimental teaching，the paper puts forward the teaching mode of cultivating innovative ability，reforming the content of experimental teaching，teaching method，forming the combination of theoretical teaching and experimental teaching，combining scientific research and teaching，Autonomous learning experimental teaching system and open and innovative teaching forms，cultivating students' innovative ability and comprehensive application ability.

Key words：teaching method；experimental teaching；innovative experiment