機(jī)械基礎(chǔ)省級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)與探索

吳 軍， 周兆忠， 張元祥， 宋曉華

(衢州學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，浙江 衢州 324000)

0 引 言

為滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，革除傳統(tǒng)實驗教學(xué)弊端，提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量，加強(qiáng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力建設(shè)，國家先后建立了多批實驗教學(xué)示范中心，以此促進(jìn)高校人才培養(yǎng)。機(jī)械基礎(chǔ)實驗教學(xué)示范中心先后于2010年和2015年兩次入選浙江省省級實驗教學(xué)示范中心，是浙西地區(qū)應(yīng)用型人才培養(yǎng)和創(chuàng)新實踐基地。中心依托浙江省衢州空氣動力裝備技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺和“機(jī)械制造及其自動化”省一流學(xué)科，牢固樹立“育人為本、實踐為基、創(chuàng)新為魂”的教育理念，把實驗教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要方法和手段，適應(yīng)學(xué)生不斷發(fā)展的個性化需求[1]。

1 建設(shè)理念

牢固樹立育人為本、實踐為基、創(chuàng)新為魂的教育理念，按“基礎(chǔ)實驗—綜合設(shè)計實驗—創(chuàng)新實驗”模式實施教學(xué)，把實驗教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要方法和手段，作為鞏固學(xué)科知識、訓(xùn)練科研素養(yǎng)、培養(yǎng)理論聯(lián)系實際作風(fēng)的重要途徑。實驗中心根據(jù)學(xué)校特色和自身優(yōu)勢，堅持 “抓三基(基本原理、基本方法、基本操作)、推三新(新體系、新內(nèi)容、新方法)、促三能(學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力)”的建設(shè)思路，注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合實踐能力。以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，實踐教學(xué)與理論教學(xué)并重，室內(nèi)實驗與工程實踐并舉，科學(xué)教育與人文教育相互融合，注重在實踐中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、創(chuàng)新精神和對知識的綜合運(yùn)用能力[2]。

改變傳統(tǒng)的“課堂—實驗室”兩點(diǎn)一線式的育人模式，構(gòu)建“課堂—實驗室—創(chuàng)新服務(wù)平臺(協(xié)同中心)”三點(diǎn)一面的開放式卓越人才育人環(huán)境(見圖1)。

圖1 育人環(huán)境

2 實驗教學(xué)

2.1 創(chuàng)新實驗教學(xué)體系

為加強(qiáng)地方院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量，達(dá)到服務(wù)地方、服務(wù)社會的目的。中心根據(jù)自身特色和專業(yè)特點(diǎn)，緊緊依托浙江省衢州空氣動力裝備技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺，整合校企資源，內(nèi)外融合，協(xié)同育人，構(gòu)建了特色鮮明的“實驗與工程實踐雙向交互”的實驗教學(xué)體系(見圖2)。校內(nèi)實驗(包括基礎(chǔ)型實驗、綜合設(shè)計型實驗和研究創(chuàng)新型實驗)和工程實踐(認(rèn)識實習(xí)、工程訓(xùn)練、工程綜合實踐)深度融合、雙向互動，體現(xiàn)了工程教育產(chǎn)學(xué)研密切結(jié)合的特點(diǎn)，強(qiáng)化了實踐教學(xué)在人才培養(yǎng)中的作用和地位[3](見圖3)。

圖2 實驗實踐結(jié)合、雙向交互模型圖

圖3 實驗實踐教學(xué)體系

其中校內(nèi)實驗由課程實驗、畢業(yè)設(shè)計實驗、科技活動實驗三部分組成[4]，工程實踐環(huán)節(jié)則由認(rèn)識實習(xí)、工程訓(xùn)練、工程綜合實踐三部分組成。相關(guān)實驗、實訓(xùn)項目的開展由中心和平臺部分企業(yè)共同承擔(dān)，其中軸承測試實驗就由中心與常山捷姆軸承有限公司共同負(fù)責(zé)開展，機(jī)械零部件精密測量實驗則由中心與衢州市質(zhì)檢中心共同負(fù)責(zé)開展，典型零部件認(rèn)識實習(xí)及相關(guān)工程訓(xùn)練和綜合實踐活動則由紅五環(huán)集團(tuán)、開山集團(tuán)與本中心共同實施。目前，中心共開設(shè)相關(guān)實驗課程24門，其中獨(dú)立設(shè)置課程有10門，累計開設(shè)實驗項目141項，其中三性實驗比例達(dá)到66.7%。

同時，隨著平臺創(chuàng)新服務(wù)項目的開展，中心鼓勵學(xué)生參與相關(guān)科研項目的研究，充分利用中心各類實驗設(shè)備，提升自身實踐應(yīng)用能力，服務(wù)地方社會[5]。

2.2 改革實驗教學(xué)方法

(1) 分層分類教學(xué)法。中心始終堅持以“發(fā)展個性、因材施教”為基本原則，以“分層培養(yǎng)、啟發(fā)創(chuàng)新”為基本教學(xué)思路，實行必修與選修相結(jié)合，課內(nèi)學(xué)習(xí)和課外創(chuàng)新訓(xùn)練相結(jié)合的教學(xué)方式，對不同的實驗項目采用不同的教學(xué)方法?；炯寄軐嶒灲虒W(xué)采取教師現(xiàn)場授課和指導(dǎo)實驗的教學(xué)方法；綜合提高型實驗內(nèi)容實行教師引導(dǎo)、學(xué)生自主實踐的教學(xué)方法；設(shè)計創(chuàng)新型實驗項目主要采取學(xué)生自主設(shè)計、教師適當(dāng)引導(dǎo)的開放式教學(xué)方法[6]。

(2) 問題導(dǎo)學(xué)、互動探究式教學(xué)方法。中心為激發(fā)廣大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能動性，采用“問題導(dǎo)學(xué)、互動探究”式教學(xué)方法(見圖4)。在實驗教學(xué)的課前、課內(nèi)和課后3個階段都堅持學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，體現(xiàn)科學(xué)探索與研究過程，再現(xiàn)知識的形成過程，深化對基本概念和原理的理解；同時發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、交流能力、分析解決問題的能力?！皢栴}導(dǎo)學(xué)、互動探究”教學(xué)法要求學(xué)生課前根據(jù)問題自行查閱資料，課內(nèi)可以小組互動討論，教師加以輔助引導(dǎo)，課后完成總結(jié)分析。

圖4 “問題導(dǎo)學(xué)、互動探究”式教學(xué)方法

(3)專題案例式教學(xué)法。在部分實驗教學(xué)過程中采用“專題案例式教學(xué)方法”，選取有代表性的專題案例，通過合理的設(shè)計將實驗課程教學(xué)中的各獨(dú)立知識模塊進(jìn)行有機(jī)的整合，建立以“專題案例”為載體的相對系統(tǒng)、完整的知識體系。在將分散、獨(dú)立的知識點(diǎn)以“知識鏈”的形式溶入整個實驗教學(xué)過程的同時，以“選題”的形式為學(xué)生設(shè)計并下發(fā)“學(xué)生選題”，引導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)過程的基礎(chǔ)上以“選題組”為單位，通過協(xié)作、調(diào)研完成“學(xué)生選題報告”，并安排“學(xué)生選題匯報課”，讓學(xué)生對自身選題成果進(jìn)行展示。從而構(gòu)建以“專題案例”為基礎(chǔ)展開的綜合化、系統(tǒng)化課程模式，優(yōu)化實驗課程課堂教學(xué)效果[7]。

2.3 優(yōu)化實驗教學(xué)手段

(1)多媒體教學(xué)。充分利用中心的多媒體教學(xué)條件、豐富的多媒體教學(xué)資源和良好的實踐教學(xué)環(huán)境，將有關(guān)專業(yè)課的課堂教學(xué)與實驗教學(xué)緊密結(jié)合。通過生動的圖像、形象的動畫、來自于工程實際的視頻文件和中心實際實驗設(shè)備，生動、形象、快速地引導(dǎo)學(xué)生理解課程知識，有利于理論與實際聯(lián)系，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生知識面，提高教學(xué)效率和教學(xué)效果。

(2)虛擬仿真。在進(jìn)行創(chuàng)新型實驗教學(xué)時，采用“理論準(zhǔn)備一虛擬實驗一實物實驗” 的方式，要求學(xué)生根據(jù)實驗要求先進(jìn)行虛擬設(shè)計仿真，再進(jìn)行實物拼裝實驗。通過“理論準(zhǔn)備一虛擬實驗一實物實驗”這一過程，學(xué)生可初步掌握從明確設(shè)計任務(wù)到方案設(shè)計、模擬仿真驗證、實物實驗驗證這一機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的一般過程，為今后的創(chuàng)新設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)[8-9]。

(3)網(wǎng)絡(luò)云平臺。中心將實驗教學(xué)視頻、課件、教案等資料上傳至網(wǎng)絡(luò)云平臺，每名學(xué)生可通過微信賬號關(guān)注網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)平臺，下載自己所需要的學(xué)習(xí)資料，為學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)提供了堅實的技術(shù)保障。同時教師可通過網(wǎng)絡(luò)云技術(shù)實現(xiàn)課堂、實驗室同時異地互動教學(xué)，學(xué)生均可通過微信直播進(jìn)行課程在線學(xué)習(xí)。利用網(wǎng)絡(luò)云平臺技術(shù)，有效的拓展了學(xué)生學(xué)習(xí)資源，加強(qiáng)了實驗學(xué)習(xí)的靈活性[10]。

2.4 加強(qiáng)管理機(jī)制改革

(1)完善管理體制。機(jī)械基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心實行校院二級管理。學(xué)校設(shè)備處為主管實驗室工作的機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)全校實驗室的建設(shè)和管理工作；分管學(xué)院則具體負(fù)責(zé)本中心的實踐教學(xué)計劃實施、設(shè)備購置方案規(guī)劃、實驗隊伍建設(shè)等各項工作。中心配有主任1名、副主任2名，主任由二級學(xué)院院長兼任。中心在學(xué)校分管實驗設(shè)備工作的副校長領(lǐng)導(dǎo)下，實行中心主任負(fù)責(zé)制。中心主任全面負(fù)責(zé)中心的各項工作，對所屬分中心實行人、財、物統(tǒng)一管理，統(tǒng)籌建設(shè)，資源開放共享。

圖5 中心信息平臺構(gòu)架

(2)加強(qiáng)信息化管理，實現(xiàn)實驗室開放。根據(jù)中心建設(shè)需求，開發(fā)了機(jī)械基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心管理平臺。通過該平臺，可實現(xiàn)實驗教學(xué)課程管理、實驗室開放預(yù)約管理、實驗室安全準(zhǔn)入考試管理、實驗設(shè)備資產(chǎn)管理。同時該平臺還融合了相關(guān)虛擬實驗和精品課程資源。通過現(xiàn)代信息技術(shù)的管理，可大大降低傳統(tǒng)管理資源成本，提高中心運(yùn)行效率。

(3)強(qiáng)化管理制度。沒有規(guī)矩，不成方圓。中心自成立以來，明確相關(guān)人員職責(zé)，建立了一系列規(guī)章制度。如：“機(jī)械基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心工作規(guī)程”“實驗中心教學(xué)規(guī)范” “實驗中心工作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)” “實驗中心安全規(guī)章制度” “實驗室開放項目實施管理辦法”等。中心各級人員嚴(yán)格履行各項規(guī)章制度管理辦法，切實維護(hù)好中心各類建設(shè)發(fā)展。

2.5 提升師資隊伍建設(shè)

建設(shè)高水平的機(jī)械基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心，必須有一支高水平的實驗教學(xué)隊伍。中心從以下五方面著手，狠抓師資 隊伍建設(shè)。

(1) 加強(qiáng)實驗專職隊伍建設(shè)，著力調(diào)整實驗技術(shù)人員的學(xué)歷、職稱結(jié)構(gòu)，支持和鼓勵實驗教學(xué)的教師和實驗技術(shù)人員在職攻讀碩士、博士學(xué)位，充分利用實驗教學(xué)中心的條件開展教學(xué)研討和對教師、實驗技術(shù)人員進(jìn)行新知識新技術(shù)培訓(xùn)，改變實驗教學(xué)隊伍的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)，提高實驗中心學(xué)術(shù)、技術(shù)水平和實驗教學(xué)質(zhì)量。

(2) 設(shè)置實驗技術(shù)關(guān)鍵崗、骨干崗等崗位，制定各崗位職責(zé)，崗位開放應(yīng)聘，競聘上崗。根據(jù)學(xué)校實驗技術(shù)人員崗位分類和崗位分級聘任情況，機(jī)械基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心積極開展了以實驗技術(shù)人員履行崗位職責(zé)為核心的崗位分類和工作量化考核，制定了相關(guān)的考核辦法，初步建立了實驗技術(shù)人員按崗位職責(zé)考核的考核辦法，對促進(jìn)實驗技術(shù)人員認(rèn)真履行崗位職責(zé)、做好本職工作，為中心建設(shè)做好支撐服務(wù)起到了積極作用。

(3) 開展多種形式的崗位培訓(xùn)，組織人員參加全國高校實驗教學(xué)儀器展覽、積極參加國內(nèi)外的各種進(jìn)修和培訓(xùn)。中心設(shè)立實驗教學(xué)和實驗室建設(shè)研究項目，舉行實驗教學(xué)改革和實驗室建設(shè)研討會，培養(yǎng)實驗教師和專職實驗技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力和研究能力，開展了實驗室工作質(zhì)量體系建設(shè)全員培訓(xùn)[11]。

(4) 支持鼓勵教師和實驗技術(shù)人員開發(fā)新實驗和研究開發(fā)新實驗裝置和設(shè)備，通過在實驗中心和學(xué)校立項，簽定協(xié)議，學(xué)校提供相應(yīng)的經(jīng)費(fèi)支持，并實行成果驗收制，對按協(xié)議完成的項目，計算業(yè)績點(diǎn)，并作為年終考核的依據(jù)。

(5) 中心與國內(nèi)一流大學(xué)、科研院所、企業(yè)協(xié)同培養(yǎng)人才，做好教師進(jìn)修培養(yǎng)等工作。截至目前已有多名教師分別前往浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)(與紅五環(huán)集團(tuán)公司聯(lián)合培養(yǎng))、杭州軸承研究所、開山集團(tuán)開展為期1～2年的訪問學(xué)習(xí)。

3 建設(shè)成果

中心自建成以來始終秉持“育人為本、實踐為基、創(chuàng)新為魂”的教育理念，切實貫徹省教育廳關(guān)于實驗示范中心建設(shè)的四項基本準(zhǔn)則：①資源整合，內(nèi)外融通；②教研互動，更新內(nèi)容；③虛實結(jié)合，管理創(chuàng)新；④校企共建，協(xié)同育人。中心教師依托浙江省衢州市空氣動力創(chuàng)新服務(wù)平臺、“機(jī)械制造及其自動化”省級一流學(xué)科，先后承擔(dān)了國家級科研項目4項，省部級科研項目15項，獲授權(quán)國家發(fā)明專利12項，SCI、EI收錄期刊48篇，主持省級教學(xué)改革及課堂教學(xué)改革項目11項，其中“機(jī)械類專業(yè)全程交互式應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究與實踐”項目獲省教學(xué)改革成果二等獎，實驗性課程“數(shù)控編程與加工技術(shù)課程”獲省級精品課程項目立項。主編教材9本，其中省級重點(diǎn)教材3本。學(xué)生依托實驗教學(xué)示范中心，在各類學(xué)科競賽中先后獲得國家級獎項11項，省部級獎項17項，獲授權(quán)實用新型專利10項，發(fā)表學(xué)術(shù)期刊論文17篇。

中心充分發(fā)揮自身綜合協(xié)調(diào)能力，設(shè)備和人才優(yōu)勢，建立儀器數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)資源共享，采用開放型運(yùn)行機(jī)制，為企業(yè)提供產(chǎn)品開發(fā)試驗、驗證、中試服務(wù)；產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定及測試測評服務(wù)；新產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝開發(fā)設(shè)計；新技術(shù)轉(zhuǎn)移服務(wù)。先后與開山集團(tuán)聯(lián)合攻關(guān)生物質(zhì)新能源裝備關(guān)鍵技術(shù)，合作建立空氣動力裝備數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)中心；與紅五環(huán)集團(tuán)合作建立螺桿膨脹機(jī)聯(lián)合研發(fā)中心和空氣壓縮機(jī)聯(lián)合研發(fā)中心；與捷姆軸承合作建立精密軸承工程技術(shù)研究中心，與市質(zhì)檢中心合作建立國家中低壓空壓機(jī)及鉆鑿機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心等研究機(jī)構(gòu)；與地方企業(yè)共建學(xué)生實習(xí)實踐基地11個，拓展師生學(xué)習(xí)、實踐場所，構(gòu)筑校企共建、協(xié)同育人的全新實驗教學(xué)模式。

4 結(jié) 語

為進(jìn)一步提升中心建設(shè)水平，夯實實驗教學(xué)基礎(chǔ)，增強(qiáng)社會服務(wù)能力，擴(kuò)大自身影響力，中心緊緊圍實驗教學(xué)示范中心建設(shè)基本準(zhǔn)則，根據(jù)自身專業(yè)特色并結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)需求，對相關(guān)實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，提升三性實驗比例，加大開放實驗力度。繼續(xù)發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)手段，虛實結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)自主能動性。依托創(chuàng)新平臺、一流學(xué)科等優(yōu)勢，整合資源，校企合作，協(xié)同育人，鼓勵和吸引高端人才投身實驗教學(xué)和研究。

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