機械工程類專業(yè)實驗教學(xué)存在的問題及對策

劉新彬　李天生　張洪

摘 要：實驗教學(xué)是應(yīng)用型本科教育的重要組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力方面，有著不可替代的作用。以湖南工學(xué)院機械工程學(xué)院機械工程類專業(yè)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)為例，總結(jié)了目前實驗教學(xué)中存在的問題，分析了問題產(chǎn)生的原因，最后給出了相應(yīng)的對策和建議，可為其它應(yīng)用型本科專業(yè)實驗教學(xué)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：機械工程 高校實驗室 實驗教學(xué) 隊伍建設(shè)

Problems and Countermeasures in Experimental Teaching of Mechanical Engineering

Liu Xinbin Li Tiansheng Zhang Hong

Abstract：Experimental teaching is an important part of applied undergraduate education. It plays an irreplaceable role in cultivating students' innovative spirit and ability to integrate theory with practice. Taking the experimental teaching link of mechanical engineering major in the School of Mechanical Engineering of Hunan Institute of Technology as an example， the article summarizes the existing problems in experimental teaching， analyzes the causes of the problems， and finally gives corresponding countermeasures and suggestions， which can be used for other applied undergraduates， and professional experimental teaching.

Key words：mechanical engineering， university laboratory， experimental teaching， team building

1 引言

在“新工科”背景下，高校及社會對應(yīng)用型人才培養(yǎng)提出了更高的要求，更加注重素質(zhì)教育，特別是創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。如何加大高校教學(xué)改革力度，進一步提高教學(xué)質(zhì)量水平，以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求，是一個亟待解決的問題[2]。本文以湖南工學(xué)院機械學(xué)院實驗教學(xué)為例，對實驗教學(xué)過程中存在的問題進行梳理，并分析其原因，提出相應(yīng)的策略，同時為其它應(yīng)用型本科院校的實驗教學(xué)提供借鑒。

2 實驗教學(xué)存在的問題

2.1 實驗教學(xué)模式缺乏創(chuàng)新

早期，我校機械工程類專業(yè)在教學(xué)過程重理論、輕實踐的現(xiàn)象比較突出。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，采用“教師講，學(xué)生做”的傳統(tǒng)模式，主要以驗證性和演示性實驗為主，如流體力學(xué)實驗、電工電子實驗、精密測量實驗、塑性成形實驗、熱處理實驗等;設(shè)計性、探究性實驗較少，過多的驗證性實驗不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情。并且整個實驗過程忽視了學(xué)生的主體作用，無法通過實驗鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神。在國家新工科教育體系的支持下，我院實驗課的模式也進行了一定的改進，開始重視研究性、設(shè)計性的實驗教學(xué)，但目前還在摸索期，缺少一套成熟的體系，沒有發(fā)揮出實驗設(shè)備的真正作用，也沒有最大限度地激發(fā)出學(xué)生的潛能。

2.2 師資隊伍力量薄弱，無法滿足實驗教學(xué)的要求

高校實驗教學(xué)是將理論應(yīng)用到實踐中去，是培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)。建設(shè)一流的應(yīng)用型本科院校，實驗教師隊伍的建設(shè)不容忽視[3]。目前，國內(nèi)高校實驗教學(xué)師資隊伍建設(shè)一直沒有得到足夠重視，存在實驗教師隊伍數(shù)量不足，教師隊伍質(zhì)量不高等因素，造成實驗技術(shù)力量薄弱。

我院實驗教師隊伍由專職實驗教師、部分理論課教師和實驗室管理人員組成。從實驗教師人員數(shù)量來看，專職實驗人員較少，大部分實驗課程由理論課老師代上，理論課教師要用大量的時間上理論課，投入到實驗課的精力有限，這將導(dǎo)致實驗課的質(zhì)量下降。從教師隊伍結(jié)構(gòu)來看，實驗教師“斷層”現(xiàn)象嚴(yán)重，以新進教師和年齡較大的教師為主，并且教師學(xué)歷偏低，本科學(xué)歷占大多數(shù)，少量的碩士研究生，年齡偏大的教師對新知識的接收有一定的限制，拿著多年不變的教案在上課，導(dǎo)致學(xué)生接受的知識不夠先進、不夠前沿，新進的教師要上好實驗課，需要有一段時間的培養(yǎng)和鍛煉，偏低的學(xué)歷結(jié)構(gòu)將不利于綜合性、設(shè)計性和研究性實驗的開發(fā)。這些都阻礙了創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

2.3 實驗教學(xué)設(shè)備管理不規(guī)范

國家對新工科人才的培養(yǎng)日益重視，對實驗儀器等基礎(chǔ)設(shè)施的資金投入也不斷加強，但是高校實驗室在設(shè)備儀器管理中存在一定的問題，結(jié)合我院實驗室的情況，可以分析總結(jié)為以下幾點：

（1）儀器設(shè)備的管理制度不完善。由于實驗儀器設(shè)備配置主要依賴中央財政支持，很難提高固定資產(chǎn)的管理意識，在資產(chǎn)管理工作中，只注重采購，而忽視了后期的使用、維護和報廢管理。部分實驗儀器已損壞，但是報廢流程繁瑣，一直占用實驗場所，使得新進設(shè)備無法擺放使用;

（2）儀器設(shè)備的后期維護困難。由于學(xué)校實驗經(jīng)費應(yīng)用不合理，大部分經(jīng)費用于設(shè)備的采購，而只有一小部分用于設(shè)備維護。過了質(zhì)保期的設(shè)備，由于維護經(jīng)費緊張得不到相應(yīng)的維護，部分設(shè)備用不了幾年就處于半報廢的邊緣，導(dǎo)致部分實驗無法正常進行;

（3）部分設(shè)備利用率不高。有些設(shè)備只供本院學(xué)生做實驗，而專業(yè)學(xué)生人數(shù)較少，導(dǎo)致實驗設(shè)備利用率不高。

2.4 實驗教學(xué)考核評價機制不完善

高校實驗教學(xué)中，如何反映學(xué)生對新知識掌握的情況，體現(xiàn)出實驗教學(xué)的效果和成效，合理的考核評價機制極其重要[4]。但是，目前很多高校實驗教學(xué)考核不合理，主要以實驗到課率、實驗報告完成情況等較為單一的考核方法進行考核，這種考核方式，雖然在一定程度上對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行了檢測，但不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，也不利于整體教學(xué)質(zhì)量的提高。

在實驗過程中，由于實驗場地、實驗設(shè)備、實驗耗材等的限制，大部分實驗不是每位學(xué)生都能親自動手操作，如我院開設(shè)的數(shù)控機床刀具溫度與振動測量實驗、數(shù)控機床故障診斷與維修、金屬材料硬度測試等相關(guān)實驗，往往是少部分學(xué)生操作，其他大部分學(xué)生進行觀察和記錄，實驗報告也是小組共同完成，最終給出實驗成績，這種考核評價方式，沒有體現(xiàn)個體的差異化，這將直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，不利于高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

3 提升實驗教學(xué)質(zhì)量的對策

3.1 創(chuàng)新實驗教學(xué)方法和手段

在實驗教學(xué)過程中，要體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力、培養(yǎng)學(xué)生主觀能動性的精神，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能力，應(yīng)采用豐富的實驗教學(xué)形式，綜合運用觀察、設(shè)計、制作等多種方法和手段，增強實驗教學(xué)的趣味性和吸引力，提高實驗教學(xué)的質(zhì)量和效果。

對所涉及的實驗按照驗證性、研究性和設(shè)計性實驗進行歸類，采取分層教學(xué)的方法。對研究性和設(shè)計性的實驗，要求學(xué)生按照實驗教學(xué)大綱，選擇感興趣的實驗內(nèi)容，自主選題、查找文獻、制定實驗方案和實驗方法，自主實驗并獲取實驗數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，在整個實驗過程中教師僅作針對性的指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生獨立自主的科研能力和動手能力，同時達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新的能力的目的。

采用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行實驗教學(xué)。有些實驗由于場地、設(shè)備、安全等的限制，無法進行實驗室現(xiàn)場教學(xué)，應(yīng)該利用國家虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，進行虛擬仿真實驗教學(xué)。

3.2 以隊伍建設(shè)為抓手，促進實驗教學(xué)

實驗室?guī)熧Y隊伍方面，制定有利于實驗室教師發(fā)展的快通道，提升實驗教學(xué)水平。一是完善實驗室隊伍管理機制，對實驗人員結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，從工作內(nèi)容、崗位工資和晉升通道等各方面考慮，制定高水平人才引進和促進目前實驗室教師工作積極性的激勵政策。二是加強校內(nèi)實驗教師之間和校外相關(guān)專業(yè)實驗教師間的交流，包括現(xiàn)場考察交流、建立網(wǎng)絡(luò)群交流等。通過交流，提升實驗教師的教學(xué)水平。三是加強新進實驗教師的技能培訓(xùn)，并對現(xiàn)有實驗教師進行不定期的培訓(xùn)，以便提升實驗人員的教學(xué)方法、對實驗過程出現(xiàn)的各種問題的應(yīng)對能力等。

3.3 加快實驗基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

盡快建立和落實廢舊設(shè)備的淘汰機制，加大投入，保質(zhì)保量配置并及時更新教學(xué)儀器設(shè)備，并確保實驗耗材充足，滿足實驗教學(xué)的需要。加強實驗人員在實驗儀器使用和維護方面的培訓(xùn)，能夠正確使用和維護儀器，并且加大實驗儀器的維護經(jīng)費投入，保證各實驗儀器能正常工作，延長實驗儀器的使用壽命。在實驗室設(shè)備利用率方面，建立與其它學(xué)院的實驗室共享機制，提高實驗室開放程度。落實實驗室管理制度，合理配置實驗室管理人員，確保實驗室規(guī)范有效管理。

3.4 完善實驗教學(xué)考核評價機制

在高校實驗教學(xué)過程中，僅僅通實驗課出勤率、實驗報告完成情況等較為單一的考核評價方式對學(xué)生進行考核，無法對學(xué)生的能力進行全面考察，無法培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型人才。因此，對于應(yīng)用型本科院校而言，要不斷提升實驗教學(xué)方法，完善考核評價機制。具體而言，實驗教學(xué)過程中，教師要通過多元結(jié)合的考核方式，整個考核包括實驗設(shè)計、實驗操作、實驗報告、課堂出勤及表現(xiàn)等4方面內(nèi)容。實驗操作環(huán)節(jié)，隨機點名學(xué)生，讓學(xué)生能夠獨立完成實驗操作。并且為了調(diào)動實驗課學(xué)生的積極性，整個評價過程中分為教師評價和學(xué)生互評等環(huán)節(jié)，充分體現(xiàn)學(xué)生的自主權(quán)，有利于學(xué)生自我認識、自我改進，達到完善自我的目的。合理的考核評價機制，能夠更好地保證學(xué)生自身全面穩(wěn)定發(fā)展，激勵和引導(dǎo)學(xué)生成長成才。

4 結(jié)束語

實驗教學(xué)是創(chuàng)新實踐人才培養(yǎng)的重要途徑。實驗教學(xué)存在的問題，也是長期累積的結(jié)果，各高校要開拓思路、積極探索，不斷完善實驗教學(xué)體系，為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才做貢獻。

資助課題：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目（201802181003）;湖南省教研教改項目 （湘教通[2018]436 號）;湖南工學(xué)院教研教改項目（JY201949）

參考文獻：

[1]郭愛美，朱玉紅.高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)實踐的改革路徑探析[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2020，11（05）：33-39.

[2]彭麗，李剛俊，李虹霖，程明.以問題為導(dǎo)向的實驗教學(xué)改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2020，39（09）：216-220.

[3]張克，任遠坤.加強高校實驗教師隊伍建設(shè)，促進實驗室建設(shè)可持續(xù)發(fā)展[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2017（07）：183-184.

[4]林夢泉，陳燕，李勇，張瑾.新時代大學(xué)學(xué)科成效評價理論框架與應(yīng)用探索[J].中國高教研究，2021（03）：14-21.