機械基礎實驗教學體系分析與研究

茅樂　張穎　岳艷麗

摘要：機械基礎實驗是機械類相關(guān)專業(yè)必修課程，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和解決工程實際問題的能力起著關(guān)鍵作用。根據(jù)教學目標、教學內(nèi)容、教學模式對機械基礎實驗教學體系的不足之處進行了分析，并針對上述問題從教學目標、教學內(nèi)容、教學方法和手段方面進行了質(zhì)量研究，能夠為工科院校實驗課程體系的創(chuàng)新與發(fā)展提供一些建議。

關(guān)鍵詞：機械基礎實驗；創(chuàng)新能力；實驗教學體系分析；教學質(zhì)量研究

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）38-0274-02

機械基礎實驗是實踐性很強，理論性也很強的一門課程，實驗教學不能完全依附于理論教學，但是也不可能與理論教學完全脫節(jié)，實驗教學應以理論教學為基礎，以培養(yǎng)學員綜合實踐能力與開拓創(chuàng)新能力為目的。機械基礎實驗教學采用構(gòu)建學生自我訓練為主，教員講授為輔的方式，對于軍校機械基礎實驗的體系我們按照從機械認知、機械設計到機械研究創(chuàng)新的認知規(guī)律，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新軍隊人才的更為寬廣和開放的層次進行綜合實驗教學。根據(jù)現(xiàn)今許多高校對機械類學生大量地引進生源，所需的實驗儀器設備要求更為嚴格、各學校對機械實驗室也進行了較大投入，然而，在新的形勢下，傳統(tǒng)的教學內(nèi)容和方法逐漸暴露出其不足。[1，2]因此，軍隊對創(chuàng)新型、實戰(zhàn)型機械類人才培養(yǎng)的要求更為嚴謹，所以，對于軍隊學員的機械基礎實驗教學中存在的問題進行分析與研究，進而為軍隊培養(yǎng)實戰(zhàn)型優(yōu)秀人才具有非常重要的意義。

一、機械基礎實驗體系中的相關(guān)問題

傳統(tǒng)機械基礎實驗體系，基本上是根據(jù)教學基本要求來配置實驗，并且很多是單一的驗證性實驗[3]，軍校學員也同樣如此，學員對機械基礎實驗的目的、內(nèi)容、方法的理解，缺乏必要的思考和理解，實驗過程中處于被動狀態(tài)，不能夠全面系統(tǒng)地訓練，達不到實驗的真正目的，更達不到創(chuàng)新思維和實戰(zhàn)訓練的作用。機械基礎知識不僅需要學習者對理論知識的積累，也需要學員不斷地實踐，使理論與實踐相結(jié)合，利用實驗室機械設備進行實驗來驗證相關(guān)理論知識。機械基礎實驗的教學過程，院?；就Ａ粼谡J知與驗證的階段，使得課堂氣氛很單調(diào)，軍校學員也同樣如此，課堂不活躍，不積極回答問題等，這樣會不利于學員創(chuàng)新思維、動手能力、學習熱度和實戰(zhàn)訓練的培養(yǎng)。

1.機械基礎實驗教學中的相關(guān)問題。（1）傳統(tǒng)的機械基礎實驗以課堂教學形式為主、課時較少，機械基礎實驗教學是以提高學員動手操作能力、工程實踐能力以及實戰(zhàn)創(chuàng)新能力為主要作用。但是目前許多院校的工程實驗教學課時過少，個別學校在對實驗教學上的經(jīng)費支持力度不夠，實驗教學設備數(shù)量過少、實驗設備的原材料不足等，嚴重制約了機械基礎實驗課的開展[4]。（2）機械基礎實驗有編制的實驗指導書，其中包括實驗目的、實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗原理和方法，甚至還包括實驗報告的格式等。軍校學員只需讀懂實驗指導書就可以完成實驗。這樣使得創(chuàng)新思維和工程實踐能力得不到鍛煉和強化。（3）有些院校的師資力量還有待提高，近年來雖然許多院校引進一些高學歷、高技術(shù)、高水平的教師人才，但是針對于機械基礎實驗教學，還需要一些有過工廠企業(yè)相關(guān)工作經(jīng)驗的人才，這樣才能更好地引導學員實現(xiàn)工程實踐能力的提升。軍校教員普遍缺乏工程實踐能力，缺乏部隊帶教經(jīng)驗，這些問題還需要上級領(lǐng)導協(xié)調(diào)，讓軍校教員能夠深入部隊真正接觸到各種武器裝備，進行實踐訓練，從而在教學上傳授給學員工程實踐的豐富經(jīng)驗。（4）實驗報告成績不能反映學員真正的工程實踐能力和實戰(zhàn)訓練能力，由于實驗過程本身沒有提供實踐設計、方法研究、思維創(chuàng)新，因此不能通過實驗報告成績的結(jié)果來單一判定學員創(chuàng)新能力的好壞。應該從課堂思維活躍度、實踐積極性等多方面來判定，很多學員畢業(yè)后分配到相關(guān)領(lǐng)域中，畢業(yè)實驗成績很優(yōu)秀，但在遇到專業(yè)技術(shù)難題時，提不出有價值的技術(shù)方案，武器裝備的實戰(zhàn)要求也達不到。所以說培養(yǎng)出具有創(chuàng)新思維與工程實踐能力的人才至關(guān)重要。

2.構(gòu)建科學合理的機械基礎實驗教學體系。軍校教員對機械基礎實驗的教學方法一般是先演示，然后學員照著做，實驗類型多為驗證型[5]。學員針對演示方式可以鍛煉自己學做能力，提高理論基礎功底，但是這樣對于學員的創(chuàng)新思維與工程實踐能力無法提高，機械基礎實驗教學的重點是加強課堂設計、研究探索和實戰(zhàn)操作能力。因此要整改實驗內(nèi)容，引進先進實驗設備。每個實驗教學層次所包含的實驗內(nèi)容如下：（1）認知與驗證性實驗主要包括：機械模型陳列柜的展示與演示、機構(gòu)測繪簡圖、軸系結(jié)構(gòu)分析、圓柱減速器拆裝、齒輪范成實驗等。（2）創(chuàng)新設計實驗主要包括：機構(gòu)創(chuàng)意模型的搭建、桿系設備搭接試驗臺、軸系設備搭接試驗臺、基于慧魚模型的機械搭接實驗等。（3）材料力學性能測試與分析實驗主要包括：拉伸實驗、壓縮實驗、扭轉(zhuǎn)實驗、E、μ電測實驗、梁彎曲正應力電測實驗。（4）產(chǎn)品制造實驗主要包括：3D打印設備加工，自主創(chuàng)新加工零部件的制造與組裝；結(jié)合每屆大學生機電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽、探索者機器人設計大賽、全國大學生慧魚大賽等。

針對全國各院校機械基礎實驗教學來看，主要重視學生的創(chuàng)新思維和工程實踐能力的培養(yǎng)，強化學員在學習中的主動性和創(chuàng)造性，認為主動學習是創(chuàng)新思維和工程實踐能力的關(guān)鍵。結(jié)合自己的工作經(jīng)歷，以機械基礎實驗中心為實驗教學環(huán)境，構(gòu)建中心的新型實驗教學體系。

設想思路：以實驗室為實訓基地，著重培養(yǎng)學員的基礎實驗操作技能，熟練掌握機械類相關(guān)儀器設備，增強學員的創(chuàng)新思維與工程實踐能力，為部隊服務，成為國家的軍事人才。

二、機械基礎實驗教學改革思路

1.創(chuàng)建學員主導中心，以提高學員自我強化訓練為要目的的教學模式。在機械基礎實驗項目上應該由淺入深，由單一到多元化，由簡單到復雜，先激發(fā)出學員的學習興趣和自信心，充分發(fā)揮學員在實驗工程中的自主動手能力。還需要引入先進的機械類實驗儀器設備，改變教員的教學設計、方法、手段。例如虛擬實驗教學，讓學員通過虛擬實驗自主完成實驗工程，對實驗的理解能力加強，并在實踐過程中吸取經(jīng)驗。

2.改革機械基礎實驗課程設計教學方法。機械工程類的課程是以訓練學生創(chuàng)造思維和提高學生綜合素質(zhì)為主要目的，在實驗課程教學過程中，必須改變原有的教學設計，把實驗內(nèi)容重新整合，增加實踐訓練任務，充分讓學員鍛煉動手操作能力與工程實踐能力。例如課程設計可以在計算機上完成（編程方案、機構(gòu)簡圖、三維動畫模型等），答辯也在計算機上進行。例如圓柱齒輪減速器上的傳動裝置設計圖形作為課程設計的主要內(nèi)容，在很多院校一直傳承，對于學員多元化的發(fā)展非常適用。作為培養(yǎng)學員創(chuàng)新設計能力的一門重要的實踐課程，CAD、solidworks等是機械類學員必須掌握的一項技術(shù)，這種技術(shù)的學習使得學員的創(chuàng)新能力的提高尤為重要。

3.舉辦探索之路創(chuàng)新實踐活動比賽。海軍航空大學通過舉辦這類創(chuàng)新實踐活動大賽，有利于提高和激勵學員對機械產(chǎn)品的興趣，增加對機械產(chǎn)品知識的積累，甚至跟機械無關(guān)專業(yè)的學員也通過大賽提升自身的創(chuàng)新能力，學員在與實驗教員的共同協(xié)作之下，可以完成實用性高、創(chuàng)新性強的產(chǎn)品。使得學員能夠了解當前科技發(fā)展的速度，不僅開闊了眼界，同時也擴展了知識面，最為重要的是學員通過大賽可以鍛煉自我創(chuàng)新思維，對于加工中的各類問題，整合出解決方案，也鍛煉了工程實踐的能力，所以有必要舉辦各類機械相關(guān)大賽，以此來強化學員的創(chuàng)新思維與工程實踐能力。

三、結(jié)語

由于國家對軍事人才的要求越來越高，軍校學員為國防事業(yè)的貢獻越來越重要，面對日益嚴峻的世界動態(tài)，作為軍校教員，更有責任、有必要培養(yǎng)出軍隊的機械類人才。因此，機械基礎實驗教學要堅持以學員為中心的教學理念，遵循學員為主體，教員為主導、學生自主實踐的原則，引導學員在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，在廣度和深度上拓展實驗課程教學目標，促使學員的創(chuàng)新思維與工程實踐能力的提高。只有構(gòu)建科學合理的機械基礎實驗教學體系，才有利于提高和拓展學員創(chuàng)新訓練、綜合分析、實踐操作等綜合素質(zhì)。

參考文獻：

[1]赫昶安.機械類實驗教學改革探索[J].實驗科學與技術(shù)，2010，（8）.

[2]王帥.國外高階思維及其教學方式[J].上海教育科研，2011，（9）：31-34.

[3]盧其炎，周海峰.機械基礎實驗教學改革與創(chuàng)新[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009，（7）：72-73.

[4]張有強，羅樹麗，周嶺.機械工程材料課程教學探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013，（3）：56-58.

[5]林曉欽.機械基礎實驗教學研究[J].湖南農(nóng)機，2013，（4）：185-186.