強化實驗教學效果的方法研究與實踐

趙海寧 李姍姍 楊赫然 趙文輝 孫興偉

(沈陽工業(yè)大學 機械工程學院，遼寧 沈陽 110870)

實驗教學是教學體系的重要環(huán)節(jié)，其基本任務是通過對學生進行科學方法和實驗技能的訓練，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、綜合運用所學知識進行實踐和創(chuàng)新的能力。在實驗教學中，實驗教師應充分利用各種實驗教學資源，靈活運用多種教學方法，創(chuàng)新開展多樣的教學模式，使學生的理論教學效果得到加強，理論和實踐能力得到綜合訓練，在此基礎之上，使學生的創(chuàng)新能力和實踐能力得到激發(fā)和提高[1]。

1 實驗教學資源的充分利用

實驗教學相較課堂理論教學具有一些明顯的優(yōu)勢，其中最為突出的就是教學資源的豐富性和直觀性。因此如何充分發(fā)揮實驗教學的資源優(yōu)勢，是強化實驗教學效果的關鍵所在。

1.1 以視覺呈現(xiàn)為基礎的信息表達

實物圖影等視覺呈現(xiàn)不僅可以快速準確的傳遞大量信息，還可以讓人的大腦有更為深刻的記憶，因此以視覺呈現(xiàn)為基礎的信息表達，可以更為高效且有效的提升實驗教學效果。

實驗室教學中，可以充分地展示各種實物、模型、展板、掛圖、教具、虛擬仿真軟件、視頻影像等實驗教學資源，使學生更加直觀的感受視覺化信息，在此基礎上多器官協(xié)同參與信息接收，使實驗教學更加真實生動、形象具體，同時結合實際操作和分析延展，可以加速和強化學生對實驗教學內(nèi)容的掌握。

1.2 以信息技術為支撐的虛實融合

信息技術應用是現(xiàn)代化實驗教學的重要支撐，最具代表的是虛擬仿真技術在專業(yè)實驗中的應用。虛擬仿真與實驗操作虛實融合，有效地解決了實驗條件局限與實驗效果實現(xiàn)之間的矛盾[2-3]。

對于一些加工類實驗，設備數(shù)量和場地限制嚴重制約了實驗課程的開設項目數(shù)量和實訓效果，同時由于設備的維護保養(yǎng)和工具材料的損耗費用巨大，也給學校帶來很大的教學經(jīng)費壓力，虛擬仿真技術的應用很大程度上解決了上述問題，同時絕對的安全性和遠程應用的便捷性使其優(yōu)勢更為明顯，疫情期間停課不停學，常規(guī)的實驗教學無法正常開展，正是將虛擬仿真軟件應用與網(wǎng)絡教學相結合，同時開展PPT講解、視頻展示、會議交流、問答互動等多種教學活動，最大限度地保證了實驗課程的教學效果和教學質(zhì)量。

1.3 以實踐創(chuàng)新為目標的漸進拓展

實驗教學的目標不僅局限于實驗教學內(nèi)容的掌握和強化，還要提高學生對知識的綜合運用能力和工程實踐能力，激發(fā)思維創(chuàng)新和意識創(chuàng)新，因此在實驗項目的設計上要循序漸進，使學生的各項能力逐步提升，得到有效鍛煉。

在數(shù)控技術相關的實驗教學工作中，構建了以機床認知和刀具角度測量為主的基本知識強化實驗、以手動編程和工藝設計為主的數(shù)控加工綜合實驗以及以CAM編程和多軸聯(lián)動加工為主的實踐創(chuàng)新實驗三層漸進拓展式實驗結構體系。在加深對實驗教學內(nèi)容的理解、掌握數(shù)控技術的綜合實踐能力之余，系統(tǒng)掌握復雜曲面零件智能制造方法，使學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力得到提高和激發(fā)。

1.4 以生產(chǎn)實際為基礎的工程實訓

實驗教學一定要以生產(chǎn)實際為基礎，并與之深度結合，只有把理論知識與生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系起來，將理論知識具象化，不僅可以提高學生的積極性，激發(fā)其求知欲望，還可以對生產(chǎn)加工各個環(huán)節(jié)的認知更加明晰，操作能力也得到有效鍛煉。

數(shù)控加工類實驗可以讓學生在課堂理論教學中所學的數(shù)控原理與理論與生產(chǎn)實際緊密結合，今后工作中面對各種類型的數(shù)控機床，能夠做到舉一反三，以生產(chǎn)實際為基礎的工程實訓，最大限度的實現(xiàn)了理論與實踐相結合，實現(xiàn)從學校到工廠的零障礙過渡和無縫銜接。

2 實驗教學方法的靈活運用

實驗教學要根據(jù)實驗類型、教學目標等合理地組織安排實驗教學。以基礎知識、設備特點、操作技術為線索，結合生產(chǎn)實際，將實驗過程與生產(chǎn)加工緊密聯(lián)系，以實驗教師為主導、以學生為主體，靈活采用符合學生認知和操作水平的教學方法，引導學生主動探索、團隊協(xié)作，通過實操訓練，提升學生綜合應用能力和創(chuàng)新實踐能力。針對不同的實驗項目，教學方法也要隨之調(diào)整，不斷改進、完善。

2.1 任務引導法

在實驗教學中，任務引導法適用于實驗步驟相對簡單、實驗過程流程性強的實驗項目。按步驟確定逐步講解，明確實驗目的，提出任務和要求，要求學生課前主動預習相關的課程內(nèi)容，整個實驗過程學生作為完成實驗項目的主體，實驗教師進行適當?shù)闹v解和引導，鍛煉和培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

以任務驅動，用目標引導，在實踐操作中完成實驗教學，讓學生從認知、動手實踐到思考、思維拓展，在實驗任務的驅動和引導下，掌握必需的理論知識和操作技巧，經(jīng)過獨立思考和小組討論，提出問題、分析問題、解決問題，扎扎實實的完成實驗任務[4，5]。

2.2 團隊協(xié)作法

在很多實驗項目中，“單兵作戰(zhàn)”的模式則不占優(yōu)勢。以實驗小組為單位，根據(jù)實驗任務要求，分工合作，共同制定實驗方案，協(xié)作過程中取長補短，小組討論、共同分析，往往能取得更好的實驗效果。

“團隊協(xié)作”模式可以充分發(fā)揮團體的積極功能，提高個體的學習動力和能力，激發(fā)學生個體的主動性、創(chuàng)造性。通過小組學習，可以使學生的團隊協(xié)作、自我評估與相互評估、組織協(xié)調(diào)、資源共享分配等方面的能力得到有效鍛煉和提高，使學生對實驗過程產(chǎn)生濃厚的興趣，可以充分發(fā)揮每個人的潛能，既有效地強化了實驗教學效果、提高了實驗教學水平，又為學生們工作后順利地融入團隊工作打下了堅實的基礎。

2.3 實操訓練法

實操訓練可以迅速地將理論和實操結合起來，真正動手解決問題，而不是只停留在理論階段和模擬階段，對提高學生的動手能力、增加實際操作經(jīng)驗、提高安全意識和規(guī)范操作意識等都有非常積極的促進作用。

實操訓練將課堂教學、仿真模擬、現(xiàn)場操作緊密地聯(lián)系起來，以培養(yǎng)學生的實際操作能力和綜合創(chuàng)新能力為目的，從教學模式上具有直觀、具體、生動的優(yōu)勢，同時具有很強的吸引力，提升學生學習的成就感，有效地提升學生整個實驗項目的專注度，從而使實驗教學效果進一步增強[6]。

3 實驗教學模式的創(chuàng)新開展

教與學是不可分割的統(tǒng)一體，教學的本質(zhì)是交流和互動。高品質(zhì)的實驗教學必須有一個輕松自由的學習氛圍，這有利于學生主動性、創(chuàng)造性地參與實驗項目；高品質(zhì)的實驗教學又必須是嚴謹?shù)摹⒄J真的，因為涉及到實驗的安全性和可行性；高品質(zhì)的實驗教學還要具備較高的參與感和成就感，使學生主動融入實驗教學中，而這一切，都需要優(yōu)秀的教學模式來支撐，而且要不斷的進行創(chuàng)新和改進，才能使學生的學習興趣和實驗效果顯著提高[7]。

3.1 角色定位的轉變

實驗教學中，要讓學生從被動接受者轉變?yōu)閷嵺`知識的主動接受者，成為探索、學習、思考創(chuàng)新的主體。在這個過程中，教師的教學較為輕松，學生的學習也更加有樂趣，學習效果得到了很大的提高。實驗教師要根據(jù)學生不同階段的不同需求，引導、幫助學生解決實驗過程中可能遇到的各類問題，在此過程中，學生的視野、思維得到進一步拓展，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力也有所提高。

師生之間角色轉變，既提高了學生參與度和責任心，又發(fā)揮了實驗教師的引導和示范作用，拉近了老師和學生之間的距離，使師生之間能夠更好的溝通和交流，教與學的過程也變得輕松愉悅，實驗教學效果也可以得到最大程度的提升。

3.2 課堂氛圍的轉換

實驗教學中要重視課堂的趣味性，使得實驗教學內(nèi)容更生動、形象，既可以增強學生對知識點的理解，又活躍了課堂氣氛，充分調(diào)動學生們的學習興趣。在實驗教學過程中，引入學生們的關注點，或者有意識地“挖坑”，讓學生們主動參與話題，發(fā)現(xiàn)問題并解決。讓學生們意識到實際的生產(chǎn)應用差不得一絲一毫，一個符號的錯誤都可能導致非常嚴重的后果。

數(shù)控加工實驗的手工編程階段，學生們會遇到各種各樣的問題，每一個問題都是對學生的一個考驗，只有經(jīng)過仔細認真的校對和查驗，才能將自己設計的零件模擬加工出來，當學生們克服重重困難，排除各種故障完成加工時，那種自信心和成就感會讓學生獲益終生。因此，輕松愉悅的課堂教學與嚴謹真實的情景教學之間的氛圍轉換，對于學生的創(chuàng)新思維拓展和實踐能力提升非常重要。

3.3 教學成果的轉化

實驗教學環(huán)節(jié)完成后，可以對學生的實驗教學成果進行展示和評價，并選取一部分優(yōu)秀成果放入實驗室展柜永久展示，能激發(fā)學生的競爭意識，增強學生的自豪感，還可以為后續(xù)實驗教學提供參考，使學生的實驗成果青出于藍，越來越優(yōu)秀。

實驗教學成果轉化成為啟迪學生思維、激發(fā)學生興趣、激勵學生提升的重要標的，使學生在實驗教學過程的實踐能力和工程水平不斷提升，創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力不斷提高，可以更為迅速直接的參與到科研項目當中，同時又將科研成果轉化到實驗教學中，成為提升學生創(chuàng)新實踐能力的有效途徑。

4 結語

近年來通過對數(shù)控技術相關專業(yè)的實驗教學實踐，文中所述教學方法和教學模式非常成功，學生們對數(shù)控技術的學習和數(shù)控加工實訓都有濃厚的興趣，參與的積極性非常高，實驗教學任務完成后所取得的教學效果也較為顯著，隨著課程的不斷改革，實驗教學也需要緊跟步伐，不斷地進行改進和完善，使整個課程的教學效果得到有效地強化。