基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

呂中亮　安培文　張海存　劉敏

摘要：機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的重要形式，在人才培養(yǎng)中占有重要的地位。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)工科院校機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的眾多問題，本文通過對(duì)石油裝備、冶金裝備等行業(yè)共性、典型的機(jī)械或機(jī)構(gòu)進(jìn)行挖掘提煉，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，構(gòu)建和完善機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)，使基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛳驅(qū)I(yè)實(shí)驗(yàn)延伸并加強(qiáng)后續(xù)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)合，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）能力和創(chuàng)新能力，滿足學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)需要。

關(guān)鍵詞：機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）06-0279-02

一、引言

機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是機(jī)械工程教育的重要內(nèi)容，具有基礎(chǔ)性以及廣泛性的重要地位，在機(jī)械工程高級(jí)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)中具有舉足輕重的作用。近年來，國(guó)內(nèi)機(jī)械工程教育工作者對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)越來越重視，進(jìn)行了相關(guān)研究和改革，并取得了一些研究成果和教學(xué)成果。但總體來講，目前國(guó)內(nèi)工科院校的機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多存在以下問題：實(shí)驗(yàn)大多為基于課堂理論知識(shí)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，并且內(nèi)容比較陳舊、單一，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少，實(shí)驗(yàn)缺乏創(chuàng)新性；實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量較少，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，開放性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施難度較大；大多采用教師講實(shí)驗(yàn)、學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的模式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)考核方法簡(jiǎn)單，不能適應(yīng)現(xiàn)代應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求；重共性，輕個(gè)性，注重大眾教育，忽視個(gè)性化培養(yǎng)。

針對(duì)上述國(guó)內(nèi)工科院校存在的一些問題，我校對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革和探索。立足我校人才培養(yǎng)目標(biāo)和新的人才培養(yǎng)方案，本文通過對(duì)石油裝備、冶金裝備等行業(yè)共性、典型的機(jī)械或機(jī)構(gòu)進(jìn)行挖掘提煉，構(gòu)建基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法；自主研發(fā)設(shè)計(jì)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法；構(gòu)建和完善機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)，進(jìn)一步完善“機(jī)械制圖教學(xué)平臺(tái)、機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)平臺(tái)、機(jī)械制造工藝教學(xué)平臺(tái)”的功能，滿足學(xué)生參加“全國(guó)大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽”的需求；通過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)平臺(tái)的進(jìn)一步完善，使基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛳驅(qū)I(yè)實(shí)驗(yàn)延伸，加強(qiáng)后續(xù)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)合，最終培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）能力和創(chuàng)新能力，滿足學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)的需要。

二、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，案例教學(xué)

設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法與過程，相同的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采取不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和過程，基本型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可升格為設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。因此，利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源和條件，一方面變“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書”為“實(shí)驗(yàn)任務(wù)書”，通過項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師做必要的指導(dǎo)之后主要由學(xué)生自己動(dòng)手來做，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。把某些實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的傳統(tǒng)內(nèi)容，比如那些只為教會(huì)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容去掉，只需向?qū)W生提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)及一些具體要求，把主要的實(shí)驗(yàn)工作留給學(xué)生，這樣可把一些基本型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)。

另一方面，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和過程，將一些基本型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目升格為設(shè)計(jì)綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，力求反映行業(yè)特色，聯(lián)系工程實(shí)際，在每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中爭(zhēng)取引入與課程實(shí)驗(yàn)相關(guān)的典型工程行業(yè)實(shí)例，并形成案例庫(kù)。如機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪及分析、減速器裝拆實(shí)驗(yàn)、機(jī)械動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、漸開線齒輪范成原理等，基本上每個(gè)實(shí)驗(yàn)都能找到具體的工程實(shí)例。在掌握基本操作的方法和技巧后，將學(xué)生分組，每組學(xué)生動(dòng)態(tài)選用案例庫(kù)中的機(jī)械產(chǎn)品或?qū)嶋H工程項(xiàng)目，作為實(shí)驗(yàn)任務(wù)內(nèi)容，相互協(xié)調(diào)合作完成。

三、開放管理，加權(quán)考核

實(shí)驗(yàn)考核是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析以及處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等綜合能力的考查。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同開課形式，將實(shí)驗(yàn)課分為獨(dú)立開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程、課帶實(shí)驗(yàn)以及開放式個(gè)性化實(shí)驗(yàn)，不同的開課模式采取相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)考核方法。

獨(dú)立開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程由教師集中布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)自主預(yù)約實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并在預(yù)約的時(shí)間內(nèi)到實(shí)驗(yàn)室完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行登記，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)，評(píng)閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告。根據(jù)學(xué)生的考勤、完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，綜合評(píng)定學(xué)生考試資格，對(duì)滿足考試條件的學(xué)生網(wǎng)簽同意其參加考試，考試委員集中時(shí)段使每個(gè)學(xué)生采用網(wǎng)絡(luò)抽簽的方法選定一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行考試。實(shí)驗(yàn)課程的總成績(jī)=實(shí)驗(yàn)考勤*10%+實(shí)驗(yàn)報(bào)告*30%+考試成績(jī)*60%。

課帶實(shí)驗(yàn)根據(jù)授課計(jì)劃安排時(shí)間，以班級(jí)為單位統(tǒng)一完成實(shí)驗(yàn)，按照學(xué)生考勤、課堂紀(jì)律和實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)，并將其作為相應(yīng)理論課程總成績(jī)的一部分。

開放式個(gè)性化實(shí)驗(yàn)主要面向?qū)?shí)驗(yàn)感興趣或參加各類科技創(chuàng)新競(jìng)賽活動(dòng)的學(xué)生，通過課外時(shí)間的預(yù)約到實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)。若學(xué)生參加各類科技競(jìng)賽并獲得獎(jiǎng)勵(lì)，根據(jù)獲獎(jiǎng)級(jí)別及等級(jí)，由中心認(rèn)定可免修2-3個(gè)學(xué)分的課程或提高相應(yīng)課程的考試成績(jī)。

四、結(jié)合科技創(chuàng)新大賽，搭建機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)主要是滿足機(jī)械專業(yè)學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)需要。在對(duì)石油裝備、冶金裝備行業(yè)共性、典型設(shè)備調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇一些共性、典型機(jī)構(gòu)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，搭建機(jī)械和機(jī)構(gòu)測(cè)試實(shí)驗(yàn)（試驗(yàn)）臺(tái)，自主研發(fā)若干設(shè)計(jì)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)為機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)搭建提供支持。

通過開發(fā)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試模塊系統(tǒng)以及搭建綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以在搭接的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試、調(diào)控，并且能夠?qū)λ罱拥臋C(jī)構(gòu)進(jìn)行評(píng)定，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可行性、構(gòu)件布局的合理性等設(shè)計(jì)構(gòu)思并進(jìn)行直觀驗(yàn)證，通過修改、調(diào)整來完善設(shè)計(jì)，以便確定最終設(shè)計(jì)方案，形成“搭接、測(cè)控、驗(yàn)證、調(diào)節(jié)”的一套完整的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

開放式的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)綜合平臺(tái)融合傳感檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)分析與處理和機(jī)構(gòu)自調(diào)節(jié)等模塊，并按照后續(xù)專業(yè)相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目以及內(nèi)容進(jìn)行跨課程的整合，把專業(yè)相關(guān)知識(shí)貫徹到機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中。這不僅有效地實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，還搭建了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)向?qū)I(yè)實(shí)驗(yàn)過渡的橋梁。開放式機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)模塊如圖1所示。

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的創(chuàng)新，通過對(duì)現(xiàn)有“機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室”軟硬件條件進(jìn)行完善，以滿足學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的需要。另外，中心每?jī)赡昱e辦一次機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽，提高學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，并滿足學(xué)生參加兩年一屆的全國(guó)大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽的愿望。

五、結(jié)論

機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生工程基礎(chǔ)實(shí)踐能力培養(yǎng)的基石，通過以項(xiàng)目任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，采用案例庫(kù)的教學(xué)模式，以“項(xiàng)目”、“案例”為中心，可以鍛煉學(xué)生解決工程問題、獨(dú)立思考的能力，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)。搭建開放式機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅可以極大提高我院青年教師的工程和技術(shù)開發(fā)能力，讓更多的教師參與到實(shí)踐教學(xué)的研究與改革中。同時(shí)，讓更多的學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室并自覺完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為更好地做好具有工程實(shí)際能力“應(yīng)用型本科人才”的培養(yǎng)起到積極的作用。

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