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專業必修課程，對培養學生的創新能力和解決工程實際問題的能力起著關鍵作用。根據教學目標、教學內容、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、教學內容、教學方法和手段方面進行了質量研究，能夠為工科院校實驗課程體系的創新與發展提供一些建議。

關鍵詞：機械基礎實驗；創新能力；實驗教學體系分析；教學質量研究

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，實驗教學應以理論教學為基礎，以培養學員綜合實踐能力與開拓創新能力為目的。機械基礎實驗教學采用構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新的認知規律，培養高素質創新軍隊人才的更為寬廣和開放的層次進行綜合實驗教學。根據現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，傳統的教學內容和方法逐漸暴露出其不足。[1，2]因此，軍隊對創新型、實戰型機械類人才培養的要求更為嚴謹，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，進而為軍隊培養實戰型優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問題

傳統機械基礎實驗體系，基本上是根據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，不能夠全面系統地訓練，達不到實驗的真正目的，更達不到創新思維和實戰訓練的作用。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，使理論與實踐相結合，利用實驗室機械設備進行實驗來驗證相關理論知識。機械基礎實驗的教學過程，院校基本停留在認知與驗證的階段，使得課堂氣氛很單調，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新思維、動手能力、學習熱度和實戰訓練的培養。

1.機械基礎實驗教學中的相關問題。（1）傳統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創新能力為主要作用。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費支持力度不夠，實驗教學設備數量過少、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、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相關工作經驗的人才，這樣才能更好地引導學員實現工程實踐能力的提升。軍校教員普遍缺乏工程實踐能力，缺乏部隊帶教經驗，這些問題還需要上級領導協調，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、思維創新，因此不能通過實驗報告成績的結果來單一判定學員創新能力的好壞。應該從課堂思維活躍度、實踐積極性等多方面來判定，很多學員畢業后分配到相關領域中，畢業實驗成績很優秀，但在遇到專業技術難題時，提不出有價值的技術方案，武器裝備的實戰要求也達不到。所以說培養出具有創新思維與工程實踐能力的人才至關重要。

2.構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、研究探索和實戰操作能力。因此要整改實驗內容，引進先進實驗設備。每個實驗教學層次所包含的實驗內容如下：（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、機構測繪簡圖、軸系結構分析、圓柱減速器拆裝、齒輪范成實驗等。（2）創新設計實驗主要包括：機構創意模型的搭建、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、扭轉實驗、E、μ電測實驗、梁彎曲正應力電測實驗。（4）產品制造實驗主要包括：3D打印設備加工，自主創新加工零部件的制造與組裝；結合每屆大學生機電產品創新大賽、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，主要重視學生的創新思維和工程實踐能力的培養，強化學員在學習中的主動性和創造性，認為主動學習是創新思維和工程實踐能力的關鍵。結合自己的工作經歷，以機械基礎實驗中心為實驗教學環境，構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，著重培養學員的基礎實驗操作技能，熟練掌握機械類相關儀器設備，增強學員的創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，先激發出學員的學習興趣和自信心，充分發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造思維和提高學生綜合素質為主要目的，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容，在很多院校一直傳承，對于學員多元化的發展非常適用。作為培養學員創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，這種技術的學習使得學員的創新能力的提高尤為重要。

3.舉辦探索之路創新實踐活動比賽。海軍航空大學通過舉辦這類創新實踐活動大賽，有利于提高和激勵學員對機械產品的興趣，增加對機械產品知識的積累，甚至跟機械無關專業的學員也通過大賽提升自身的創新能力，學員在與實驗教員的共同協作之下，可以完成實用性高、創新性強的產品。使得學員能夠了解當前科技發展的速度，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大賽，以此來強化學員的創新思維與工程實踐能力。

三、結語

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的貢獻越來越重要，面對日益嚴峻的世界動態，作為軍校教員，更有責任、有必要培養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現問題、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，促使學員的創新思維與工程實踐能力的提高。只有構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新訓練、綜合分析、實踐操作等綜合素質。

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，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新[J].中國現代教育裝備，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].湖南農機，2013，（4）：185-186.