关于机械基础实验教学体系的研究

一、引言

中南大学机械基础实验教学中心主要负责全校工科类本科生的机械原理、机械设计、机械制图等课程的实验教学和管理工作。实验教学中心于2002年进入湖南省普通高等学校基础课示范实验室建设行列。面对科学技术高速发展的新形势，我们对机械基础实验教学等相关内容进行了一系列的探索和完善，已期望能为建设创新型国家输送一批具▲有实践能力和创新精神的高素质人才。

二、指导思想

高校教育的任务是培养一批具有创新精神、实践动手能力的高素质专业人才，以满足21世纪我国现代化建设对人才的需要。相对而言，机械类专业课程是理论性和实践性很强的课程，这就要求我们对创建实验教学体系不断进行探索，以满足21世纪对人才的需要。

教学中心在实验教学体系的探索中，改革思路清晰，教育理念先进，指导思想符合教育规律和高素质创新人才的培养要求;在具体的教学过程中，着重培养学生积极发现问题并独立思考解决问题的能力，并适时启发和引导学生，激发他们的学习热情，充分发挥学生的主观能动性，使学生的能力得到全面发展，综合素质有所提高。

三、遵循的原则

创建机械实验教学体系所遵循的有关原则和规律：

1.根据机械认识规律研究教学规律。根据机械类专业和近机械类专业培养目标和实验课程的教学要求，遵循从机械认识到机械设计再到机械研究创新的教学规律因材施教，有区别、有综合、有计划、有目的、有系统地对学生施加影响，潜移默化地培养学生的实践动手能力、理论联系实际能力和科学研究的素质。在实验教学中，坚持使学生的认识由简单到复杂、由单一特殊认识到辐射状多样性认识，坚持循序渐进，由浅入深，先理论后实践，或边理论边实践，使二者互补，从而使学生实现对专业知识由感性认识到理性认识的升华。

2.坚持以人为本原则。在实验教学中，坚持贯彻一切从学生的实际情况出发、一切为了学生的原则。注重学生个性的发挥，使其能扬长避短，突出强项。

3.坚持继承和发展创新原则。在实验教学中，正确处理传统内容与现代内容的关系，删除陈旧过时的内容，合并重复和类似的内容，减少简单的理论验证性内容，增加体现高新技术发展成果和趋势的内容，增设使学生发挥综合设计应用能力和创新能力的内容，继承原有实验教学体系中经过实践检验行之有效的部分，在保持原有精华的基础上不断整合优化，以实现发展和创新。同时瞄准国内和国际上实验教学的发展趋势，ว与时俱进。

4.坚持突出特色。在实验教学体系的探索中，坚持创新和继承相统一，特色与普适相统一。在加大原有实验项目改革和建设力度的同时，注重开发综合性、设计性、创新性的特色项目，使实验教学中心在全省乃至全国真正起到示范作用。

四、实验教学体系

实验教学中心以省示范实验室建设为契机，以改ฅ革带动建设，建设促进改革，将过去孤立封闭的实验教学体系转变为可拓展开放的实验教学体系。具体实施需从如下几个方面进行：建立可拓展的实验课程体系;优化实验教学内容;变革实验教学方法;革新实验教学手段;改革实验教学考核办法。

1.实验课程体系。机械基础课是实践性和理论性均很强的课程，实验教学不能仅仅依附于理论教学，但也更不能ฐ与理论教学完全脱节，实验教学必须从理论教学出发，以理论知识为基础，以培养和锻炼学生综合实践能力与开拓创新精神为目的。因此，机械基础实验课程体系不应是完全孤立的体系，必须是可承前启后的开放体系。据此，按照从机械认识到机械设计再到机械创新的教学规律，参照类比现在通行的四个层次的实验体系划分法，实验教学中心创造性地提出五个层次实验体系划分法，即增加了创新实验层次，由浅入深构筑了可拓展的实验课程体系：引导认知、基础训练、基础实验、综合实验和创新实践，将机械制图、机械设计、机械原理、创造学等课程的实验教学连接为一个有机的整体，以满足21世纪对创新型人才培养的要求。①引导认知：主要包括对机械的发展过程与未来发展趋势的认识了解，对机械原理、机械设计、机械创新的认知。②基础训练：主要包含制图测绘、CAD绘图、机构简图测绘、齿轮范成原理加工等。③基础实验：包含机械的运转及速度波动的调节实验、刚性转子的动平衡实验、液体动压滑动轴承性能实验、带传动及其特性实验等。④综合实验：如减速器结构分析及装拆实验，滚动轴承组合设计及综合性能分析实验，螺纹传动综合性能分析实验，静态与动态螺栓连接综合实验，平面机构创新设计及运动测试分析实验，平面机构设计及运动仿真分析实验，机构创意组合实验，机械传动设计及多轴搭接实验，机械传动方案综合及性能分析实验。⑤创新实践：相关基础课程结束后，学生可根据自己的兴趣和特长，充分发挥自身的主观能动性，开动脑筋，提出某些创造性的想法，向学校申请相关创新项目并获得资助。

此外，实验教学中心根据自身独创的五个层次实验教学体系，并结合相关软件建设，还搭建了六个实验教学平台：引导认知平台、基本训练平台、基础实验平台、综合实验平台、创新实践平台和开放实践平台，以满足课程体系的需要。

为使机械基础实验课程体系真正成为一个可拓展的体系，根据相关理论课程的特点，在机械基础实验课程设置上实行三结合，即：独立设置课程与进度选课相结合、课堂训练和课外实践相结合、选做和必做相结合。具体实施办法如下：①独立设置课程与进度选课相结合：根据机械类机械设计基础课程的实验课程总学时达16～20学时，2005年开始试行独立设置课程;根据非机械类机械设计基础课程的实验总学时只有6～8学时，采取进度选课的方式，按照理论课进度，学生通过实验中心网络自定实验时间并预约。②课堂训练和课外实践相结合：所有基础训练项目由任课教师布置任务，学生在课内或课外预约自主训练。引导认知和创新实践项目可在教师的指导下自主进行。③选做和必做相结合：除去基础训练和创新实践外，机械设计基础实验可开出实验项目13项，由必选和自选两部分相结合。其中验证型4项，占30%，设计型、综合型、创新研究型9项，占70%。

2.实验教学内容。为了适应四化建设和时代进步的要求，同时兼顾机械专业基础理论和我校学科特色，实验教学中心对相关实验内容进行了细致的筛选，删除了一些落后陈旧不符合时代要求的项目，同 シ时更新了一批新的实验项目。根据新的课程体系和实验内容，实验教学中心编写了《机械原理及机械设计实验指导书》、《机械设计基础实验指导书》二本新的实验教材。这些教材反映了实验教学改革和研究成果，除了将基础训练和基础实验中传统实验项目编入外，还将新的综合实验项目以及反映国际先进水平的实验项目纳入教材，既体现了我校特色，又迎合了时代发展的需要。此外，根据实验课程体系的要求，实验教学中心还制订了详细的实验教学大纲与内容，确立了以学生为中心进行自我训练的教学模式。实验项目编排深入浅出，符合认知规律，充分调动学生的学习积极性，激发学生研究创新的潜能。

3.实验教学方法与手段。本实验教学中心依托现代化的技术手段能够实现多媒体教学以及虚实互动实验教学。①在购置新设备时配置了计算机多媒体教学软件。②新的综合性、设计性和研究创新性实验率先实现计算机多媒体教学和虚实互动实验。③实现教学中心在所有工作日以多形式面向全校学生开放，全面实现实验教学的信息化和网络化管理。机械学实验室采用预约制，即学生预约登记实验室安排学生做实验。工程制图学实验室则采用随到随做的方式，随时接纳学生上机实验。

4.教学效果与考核。教学中心建立了严格的教学评价体系与监控机制。对实验教学采用与理论教学相似的教学评价体系与监控机制，如制定了主讲教师负责制、辅导答疑与批改作业制度、课程考核方案等。此外，还制定了教学检查制度、听课制度、教学研究制度等。在实验过程中，加强了对学生的管理，其考核内容从实验技能、独立操作、创新意识等多方面综合考核，学生成绩采用预习、实验操作和实验报告、实验考试的三级计分方法。

五、结论

本文通过对机械基础实验教学体系的探索，完善和改进了现有的实验教学体系，从而全面提高了实验教学水平，符合时代对培养创新型人才的要求，更有利于学生理论认识和实践能力的结合，更有助于学生实现从感性认识到理性认识的升华，提高了学生的实践创新能力。