機械工程類專業實驗教學存在的問題及對策

劉新彬　李天生　張洪

摘 要：實驗教學是應用型本科教育的重要組成部分，在培養學生理論聯系實際的創新精神和創新能力方面，有著不可替代的作用。以湖南工學院機械工程學院機械工程類專業實驗教學環節為例，總結了目前實驗教學中存在的問題，分析了問題產生的原因，最后給出了相應的對策和建議，可為其它應用型本科專業實驗教學提供參考和借鑒。

關鍵詞：機械工程 高校實驗室 實驗教學 隊伍建設

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，高校及社會對應用型人才培養提出了更高的要求，更加注重素質教育，特別是創新精神和創新能力的培養[1]。如何加大高校教學改革力度，進一步提高教學質量水平，以滿足經濟社會發展對高素質應用型人才的需求，是一個亟待解決的問題[2]。本文以湖南工學院機械學院實驗教學為例，對實驗教學過程中存在的問題進行梳理，并分析其原因，提出相應的策略，同時為其它應用型本科院校的實驗教學提供借鑒。

2 實驗教學存在的問題

2.1 實驗教學模式缺乏創新

早期，我校機械工程類專業在教學過程重理論、輕實踐的現象比較突出。在實踐教學環節，采用“教師講，學生做”的傳統模式，主要以驗證性和演示性實驗為主，如流體力學實驗、電工電子實驗、精密測量實驗、塑性成形實驗、熱處理實驗等;設計性、探究性實驗較少，過多的驗證性實驗不利于激發學生學習的興趣和熱情。并且整個實驗過程忽視了學生的主體作用，無法通過實驗鍛煉和培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，不利于培養學生的創新思維和創新精神。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、設計性的實驗教學，但目前還在摸索期，缺少一套成熟的體系，沒有發揮出實驗設備的真正作用，也沒有最大限度地激發出學生的潛能。

2.2 師資隊伍力量薄弱，無法滿足實驗教學的要求

高校實驗教學是將理論應用到實踐中去，是培養創新型、應用型人才的重要環節。建設一流的應用型本科院校，實驗教師隊伍的建設不容忽視[3]。目前，國內高校實驗教學師資隊伍建設一直沒有得到足夠重視，存在實驗教師隊伍數量不足，教師隊伍質量不高等因素，造成實驗技術力量薄弱。

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，這將導致實驗課的質量下降。從教師隊伍結構來看，實驗教師“斷層”現象嚴重，以新進教師和年齡較大的教師為主，并且教師學歷偏低，本科學歷占大多數，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，導致學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和鍛煉，偏低的學歷結構將不利于綜合性、設計性和研究性實驗的開發。這些都阻礙了創新型、應用型人才的培養。

2.3 實驗教學設備管理不規范

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

（1）儀器設備的管理制度不完善。由于實驗儀器設備配置主要依賴中央財政支持，很難提高固定資產的管理意識，在資產管理工作中，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，使得新進設備無法擺放使用;

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

（3）部分設備利用率不高。有些設備只供本院學生做實驗，而專業學生人數較少，導致實驗設備利用率不高。

2.4 實驗教學考核評價機制不完善

高校實驗教學中，如何反映學生對新知識掌握的情況，體現出實驗教學的效果和成效，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生的學習情況進行了檢測，但不利于學生綜合素質的培養，也不利于整體教學質量的提高。

在實驗過程中，由于實驗場地、實驗設備、實驗耗材等的限制，大部分實驗不是每位學生都能親自動手操作，如我院開設的數控機床刀具溫度與振動測量實驗、數控機床故障診斷與維修、金屬材料硬度測試等相關實驗，往往是少部分學生操作，其他大部分學生進行觀察和記錄，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，沒有體現個體的差異化，這將直接影響到學生的學習興趣和積極性，不利于高素質應用型人才的培養。

3 提升實驗教學質量的對策

3.1 創新實驗教學方法和手段

在實驗教學過程中，要體現培養學生的創新精神和創新能力、培養學生主觀能動性的精神，提高學生學習的能力，應采用豐富的實驗教學形式，綜合運用觀察、設計、制作等多種方法和手段，增強實驗教學的趣味性和吸引力，提高實驗教學的質量和效果。

對所涉及的實驗按照驗證性、研究性和設計性實驗進行歸類，采取分層教學的方法。對研究性和設計性的實驗，要求學生按照實驗教學大綱，選擇感興趣的實驗內容，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據，并對數據進行分析，在整個實驗過程中教師僅作針對性的指導，培養學生獨立自主的科研能力和動手能力，同時達到培養學生創新思維、創新精神和創新的能力的目的。

采用現代信息網絡技術進行實驗教學。有些實驗由于場地、設備、安全等的限制，無法進行實驗室現場教學，應該利用國家虛擬仿真實驗教學平臺，進行虛擬仿真實驗教學。

3.2 以隊伍建設為抓手，促進實驗教學

實驗室師資隊伍方面，制定有利于實驗室教師發展的快通道，提升實驗教學水平。一是完善實驗室隊伍管理機制，對實驗人員結構進行優化，從工作內容、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。二是加強校內實驗教師之間和校外相關專業實驗教師間的交流，包括現場考察交流、建立網絡群交流等。通過交流，提升實驗教師的教學水平。三是加強新進實驗教師的技能培訓，并對現有實驗教師進行不定期的培訓，以便提升實驗人員的教學方法、對實驗過程出現的各種問題的應對能力等。

3.3 加快實驗基礎設施建設

盡快建立和落實廢舊設備的淘汰機制，加大投入，保質保量配置并及時更新教學儀器設備，并確保實驗耗材充足，滿足實驗教學的需要。加強實驗人員在實驗儀器使用和維護方面的培訓，能夠正確使用和維護儀器，并且加大實驗儀器的維護經費投入，保證各實驗儀器能正常工作，延長實驗儀器的使用壽命。在實驗室設備利用率方面，建立與其它學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，確保實驗室規范有效管理。

3.4 完善實驗教學考核評價機制

在高校實驗教學過程中，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生進行考核，無法對學生的能力進行全面考察，無法培養出高素質應用型人才。因此，對于應用型本科院校而言，要不斷提升實驗教學方法，完善考核評價機制。具體而言，實驗教學過程中，教師要通過多元結合的考核方式，整個考核包括實驗設計、實驗操作、實驗報告、課堂出勤及表現等4方面內容。實驗操作環節，隨機點名學生，讓學生能夠獨立完成實驗操作。并且為了調動實驗課學生的積極性，整個評價過程中分為教師評價和學生互評等環節，充分體現學生的自主權，有利于學生自我認識、自我改進，達到完善自我的目的。合理的考核評價機制，能夠更好地保證學生自身全面穩定發展，激勵和引導學生成長成才。

4 結束語

實驗教學是創新實踐人才培養的重要途徑。實驗教學存在的問題，也是長期累積的結果，各高校要開拓思路、積極探索，不斷完善實驗教學體系，為社會培養創新型人才做貢獻。

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

參考文獻：

[1]郭愛美，朱玉紅.高校創新創業人才培養實踐的改革路徑探析[J].創新與創業教育，2020，11（05）：33-39.

[2]彭麗，李剛俊，李虹霖，程明.以問題為導向的實驗教學改革與實踐[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，促進實驗室建設可持續發展[J].科教導刊（上旬刊），2017（07）：183-184.

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