科學(xué)地構(gòu)建實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系

彭天好許軍許國安張東速

1,安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院；2, 安徽理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室與儀器設(shè)備管理處 232001

科學(xué)地構(gòu)建實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系

彭天好1許軍1許國安2張東速1

1,安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院；2, 安徽理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室與儀器設(shè)備管理處 232001

1 引言

工程實(shí)踐教學(xué)是高等教育的重要組成部分，它對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力具有重要作用。為了適應(yīng)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展及人才培養(yǎng)的需要，我校機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中心2001年和校金工實(shí)習(xí)廠聯(lián)合組建了安徽理工大學(xué)機(jī)械工程綜合實(shí)訓(xùn)中心，2008年被批準(zhǔn)為安徽省省級機(jī)械工程綜合實(shí)訓(xùn)中心。實(shí)訓(xùn)中心負(fù)責(zé)實(shí)施完成我校機(jī)械學(xué)科的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。如何建設(shè)高水平的省級實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)示范中心，許多兄弟院校都有成功的經(jīng)驗(yàn)。但如何結(jié)合各自學(xué)校學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，科學(xué)地構(gòu)建實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，對于實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)具有重要意義。

2 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)理念[1，2，3，4]

機(jī)械工程綜合實(shí)訓(xùn)中心以先進(jìn)的教學(xué)理念為先導(dǎo)，以機(jī)械工程一級學(xué)科碩士點(diǎn)和機(jī)械設(shè)計制造及其自動化安徽省教改示范專業(yè)為依托，以實(shí)訓(xùn)中心現(xiàn)有師資和硬件條件為支撐，吸收國內(nèi)外機(jī)械實(shí)踐課程教學(xué)改革成果，結(jié)合學(xué)校和實(shí)訓(xùn)中心的具體情況，積極推進(jìn)機(jī)械實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系列課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，“厚基礎(chǔ)、重個性”，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，開發(fā)創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，強(qiáng)化工程訓(xùn)練，提高學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)解決工程實(shí)際問題的能力和實(shí)踐動手能力，構(gòu)建教與學(xué)、理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練、課內(nèi)與課外教學(xué)有機(jī)結(jié)合為特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系和平臺。

在實(shí)訓(xùn)中心各項(xiàng)工作中貫徹以學(xué)生為本，知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高、協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念和以能力培養(yǎng)為核心的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)觀念，使這種教育理念和教學(xué)觀念落實(shí)到所有教師的日常教學(xué)中。堅持以培養(yǎng)適應(yīng)新世紀(jì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展需要的具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才為教育目標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中堅持以人為本、學(xué)生第一、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課與理論課并重的原則。

3 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)新體系

3.1 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)新體系的組成[5，6，7，8]

實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系的建設(shè)關(guān)系到人才培養(yǎng)的質(zhì)量，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合，以能力培養(yǎng)為核心，注重個性及創(chuàng)新意識培養(yǎng)的目標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系建設(shè)上根據(jù)學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段的實(shí)際情況，采用分階段、模塊化實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，突出分層次、個性化的培養(yǎng)模式。機(jī)械工程綜合實(shí)訓(xùn)中心的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系如圖1所示，由機(jī)械制圖及工程訓(xùn)練、機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)等4大實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺和一個學(xué)生課外實(shí)踐與科技創(chuàng)新平臺組成。

分階段實(shí)施實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)是指根據(jù)學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段的實(shí)際情況，將實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)分成工程制圖及工程訓(xùn)練、機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)等4個遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺，而學(xué)生課外實(shí)踐與科技創(chuàng)新活動貫穿于實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的各個階段，使學(xué)生從入學(xué)到畢業(yè)整個階段都能得到良好訓(xùn)練。分層次實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式是指實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系根據(jù)專業(yè)類型和學(xué)生的需求設(shè)置基礎(chǔ)型（或驗(yàn)證型）實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計型（或綜合設(shè)計型）實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)為必修實(shí)驗(yàn)，其它層次的實(shí)驗(yàn)部分地設(shè)置為選修實(shí)驗(yàn)，這樣既可以滿足不同層次學(xué)生的需求，同時又可以對各門課程的內(nèi)容進(jìn)行綜合應(yīng)用，最大限度地提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。采用分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，體現(xiàn)了“厚基礎(chǔ)、重個性”的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)理念。

為便于組織實(shí)訓(xùn)教學(xué)，每個教學(xué)平臺的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程采用分模塊教學(xué)方法，各個實(shí)驗(yàn)?zāi)K在教學(xué)上相互獨(dú)立，便于實(shí)施教學(xué)，在內(nèi)容上相互關(guān)聯(lián)、相互補(bǔ)充，形成比較完整的知識體系。

3.2 機(jī)械制圖及工程訓(xùn)練教學(xué)平臺

該平臺面向全校機(jī)類、近機(jī)類和非機(jī)類15個專業(yè)大學(xué)一、二年級本科生，目前每年接納校內(nèi)約2000名本科生的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，年教學(xué)工作量約20萬人時。針對不同學(xué)科專業(yè)，制定了不同的工程制圖實(shí)踐教學(xué)計劃和工程訓(xùn)練教學(xué)方案，滿足不同培養(yǎng)對象的教學(xué)需要。該平臺由機(jī)械制圖和工程訓(xùn)練兩個模塊構(gòu)成，其中機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)模塊包括計算機(jī)繪圖和制圖測繪兩個子模塊，工程訓(xùn)練教學(xué)模塊除包括傳統(tǒng)的車、銑、刨、磨、鉗、鑄、鍛、焊外、還包括數(shù)控技術(shù)、特種加工、慧魚創(chuàng)新組合設(shè)計的訓(xùn)練。慧魚創(chuàng)新組合設(shè)計是指利用慧魚構(gòu)件搭建出具有一定功能的機(jī)器模型。該模塊的設(shè)計，有利于學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。通過該平臺的教學(xué)訓(xùn)練，使學(xué)生:（1）獲得對機(jī)械原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)件的初步認(rèn)識，具有用工程語言表達(dá)機(jī)械結(jié)構(gòu)件的初步能力；(2)獲得機(jī)械制造工藝技術(shù)、方法和工程實(shí)踐能力的系統(tǒng)訓(xùn)練；(3)了解和掌握機(jī)械制造各類設(shè)備的工作原理和工作過程；(4)具有運(yùn)用所學(xué)工藝知識、分析解決簡單工藝問題的能力；（5）得到群體意識、創(chuàng)新意識的綜合培養(yǎng)，組織管理能力的初步鍛煉。

3.3 機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

該平臺面向本院機(jī)械、近機(jī)械類和全校非機(jī)械類專業(yè)共11個專業(yè)的大學(xué)二、三年級本科生，內(nèi)容包括機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計等機(jī)械基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)?zāi)K。針對不同學(xué)科專業(yè)，制定了不同的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，滿足不同培養(yǎng)對象的教學(xué)需要。實(shí)驗(yàn)按基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計型、研究創(chuàng)新型三個層次進(jìn)行規(guī)劃。在機(jī)械原理課程實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，設(shè)計了“機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合拼裝”研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)利用機(jī)構(gòu)拼裝實(shí)驗(yàn)架，將學(xué)生自行設(shè)計的機(jī)構(gòu)通過實(shí)際組裝，形成可以動作的機(jī)構(gòu)裝置。在機(jī)械設(shè)計課程實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，獨(dú)立設(shè)計了機(jī)械部件的測繪與拆裝綜合實(shí)驗(yàn)子模塊。對機(jī)械實(shí)物進(jìn)行拆裝與測繪，大大提高了學(xué)生的動手能力和對機(jī)械結(jié)構(gòu)件的認(rèn)識。通過該平臺的教學(xué)訓(xùn)練，使機(jī)械類專業(yè)學(xué)生扎實(shí)掌握機(jī)械基礎(chǔ)知識并為下一步學(xué)習(xí)機(jī)械工程專業(yè)知識打下堅實(shí)基礎(chǔ)，使非機(jī)械類專業(yè)學(xué)生具備一定的機(jī)械基礎(chǔ)知識和今后自學(xué)機(jī)械類專業(yè)知識的基本能力。

3.4 專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

該平臺主要面向我院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化和另外2個近機(jī)類專業(yè)的二、三年級本科生，內(nèi)容包括互換性與技術(shù)測量、液壓與氣壓傳動、工程材料、材料成形技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)、控制工程基礎(chǔ)、計算機(jī)仿真技術(shù)等課程群實(shí)驗(yàn)?zāi)K。各課程實(shí)驗(yàn)?zāi)K按驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計型實(shí)驗(yàn)三個層次進(jìn)行規(guī)劃。在互換性與技術(shù)測量實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，設(shè)計了齒輪綜合測量綜合實(shí)驗(yàn)；在液壓與氣壓傳動實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，設(shè)計了自行搭建液壓回路的設(shè)計性實(shí)驗(yàn)；在工程材料實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，設(shè)計了觀察不同金屬材料顯微組織的綜合實(shí)驗(yàn)；在材料成形技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，設(shè)計了離心鑄造綜合實(shí)驗(yàn)；在測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，設(shè)計了懸臂梁振動測試的設(shè)計性實(shí)驗(yàn)；在控制工程和計算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，設(shè)計了控制系統(tǒng)的Matlab綜合仿真的綜合性實(shí)驗(yàn)。設(shè)置一系列的綜合或設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合利用知識和技能來解決工程實(shí)際問題的能力，也提高了學(xué)生的動手能力和學(xué)習(xí)興趣。對機(jī)械專業(yè)該課程群均為必修課程，因而該課程群實(shí)驗(yàn)?zāi)K采取獨(dú)立設(shè)課教學(xué)組織模式。通過本平臺的教學(xué)實(shí)踐，使學(xué)生獲得機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)的系統(tǒng)訓(xùn)練，具備一定的分析和解決機(jī)械工程類問題的能力。

3.5 專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

該平臺面向我院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的高年級本科生，內(nèi)容按專業(yè)方向分為機(jī)械制造類、機(jī)械設(shè)計類、機(jī)電控制類、礦山機(jī)械類4大模塊，其中機(jī)械制造類模塊包括機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)床電氣控制、數(shù)控技術(shù)、精密與特種加工技術(shù)等課程群實(shí)驗(yàn)子模塊，機(jī)械設(shè)計類模塊包括流體力學(xué)、機(jī)械三維CAD、有限元分析與應(yīng)用、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計等課程群實(shí)驗(yàn)子模塊，機(jī)電控制類模塊包括單片機(jī)原理與應(yīng)用、機(jī)電傳動控制、傳感技術(shù)、虛擬儀器等課程群實(shí)驗(yàn)子模塊，礦山機(jī)械類模塊包括采掘機(jī)械、提升與運(yùn)輸機(jī)械、流體機(jī)械等課程群實(shí)驗(yàn)子模塊。各課程實(shí)驗(yàn)子模塊按驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計提高型實(shí)驗(yàn)三個層次進(jìn)行規(guī)劃。以構(gòu)成各專業(yè)方向的課程群實(shí)驗(yàn)?zāi)K獨(dú)立設(shè)課形式為教學(xué)組織模式。對于各專業(yè)方向主干課程的研究創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)采用專業(yè)課程設(shè)計的形式來完成。通過本平臺的教學(xué)實(shí)踐，使學(xué)生獲得機(jī)械類專業(yè)某個方向的系統(tǒng)化專業(yè)訓(xùn)練，具備一定的分析和解決專業(yè)領(lǐng)域類問題的專業(yè)能力。

3.6 學(xué)生課外實(shí)踐與科技創(chuàng)新平臺

該平臺是校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)的第二課堂，由一個擁有80臺計算機(jī)的中心機(jī)房和一個大學(xué)生科技創(chuàng)新活動基地構(gòu)成，中心機(jī)房面向本院師生免費(fèi)開放，科技創(chuàng)新活動基地面向全校師生開放。中心機(jī)房配備有AutoCAD、Solidworks、Pro/E、UG、Ansys、Matlab、Labview等應(yīng)用軟件，為學(xué)生提供了良好的上機(jī)環(huán)境和課外學(xué)習(xí)實(shí)踐平臺。科技創(chuàng)新活動基地是為學(xué)生參加各類研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和各類學(xué)科競賽而構(gòu)建的實(shí)踐教學(xué)平臺。目前我院學(xué)生已參加的全國學(xué)科競賽有“全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽”、“全國機(jī)械創(chuàng)新慧魚組設(shè)計大賽”、“全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯課外學(xué)術(shù)科技作品競賽”、“全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實(shí)踐與科技競賽”、“‘廣茂達(dá)杯’中國智能機(jī)器人大賽”、“全國大學(xué)生過程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽”等。在所有這些賽事中，取得了驕人的成績，如在2009年“第十屆 ‘廣茂達(dá)杯’中國智能機(jī)器人大賽”中獲國際賽制滅火組第一名、機(jī)器人足球比賽第二名、機(jī)器人論文比賽一等獎2項(xiàng)，近4年共獲得國家級和省部級大賽獎39個。此外，還在校內(nèi)設(shè)置了“手工繪圖競賽”、“機(jī)械CAD競賽”、“金工實(shí)訓(xùn)競賽”等賽事。這些賽事的設(shè)置，貫穿于實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的不同階段，涵蓋了機(jī)械工程專業(yè)系列主干課程，大大豐富了學(xué)生的課外實(shí)踐活動，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和工程意識，還培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神、交流溝通能力和責(zé)任感意識，大大提高了學(xué)生分析和解決問題的能力。學(xué)生課外實(shí)踐與科技創(chuàng)新活動現(xiàn)已成為實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系不可或缺的重要組成部分。

4、結(jié)語

以創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)、以人才質(zhì)量保證為根本，以學(xué)科建設(shè)和專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格為依據(jù)，以分階段、分層次模塊化實(shí)施實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)為主線，以貫穿于不同階段的各類學(xué)科競賽為實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)第二課堂，結(jié)合我校機(jī)械學(xué)科特色和課程教學(xué)特點(diǎn)，科學(xué)地構(gòu)建了機(jī)械工程綜合實(shí)訓(xùn)中心的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，為進(jìn)一步實(shí)施實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革，創(chuàng)建一流的省級實(shí)訓(xùn)教學(xué)示范中心奠定基礎(chǔ)。

[1] 陸順壽,呂恬生.建設(shè)有特色的工程訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2008,27(3)∶66-69.

[2] 夏永林.構(gòu)建以人為本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心[J].蘇州大學(xué)學(xué)報（工科版）.2008,28(5)∶108-110.

[3] 何曉凡,秦曉群,楊綠化,等.創(chuàng)建國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心初探[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2008,27(5)∶81-84.

[4] 呂淑平,王科俊.電氣與控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2009,28(3)∶74-76.

[5] 蒙艷玫,秦鋼年,盧福寧,等.構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系 創(chuàng)建機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2009,28 (1)∶23-25.

[6] 曾紅,李衛(wèi)民,李鐵軍.機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版).2008,10(5)∶105-108

[7] 陳新元,陳奎生,黃浩,等.機(jī)械電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版）.2008,10 (4)∶99-101.

[8] 吉衛(wèi)喜,顧瑾,孫大躍,等.加強(qiáng)工程實(shí)踐教學(xué),培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理.2008,25(2)∶20-23.

Constructing Scientifically Experiment and Training Teaching System

PENG Tianhao1XU Jun1XU Guoan2ZHANG Dongsu1
1.School of Mechanical Engineering, 2.Laboratory & instrumentation equipment administrative Department, Anhui University of Science & Technology, Huainan 232001, China

以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計能力為教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合我校機(jī)械學(xué)科特色和課程教學(xué)特點(diǎn)，科學(xué)地構(gòu)建了機(jī)械工程綜合實(shí)訓(xùn)中心的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系。

實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系；教學(xué)平臺；創(chuàng)新能力；分模塊分層次

Taking the training of student innovation ability and synthesis design ability as the teaching goal, combining school mechanical discipline and curriculum teaching characteristic, constructed scientifically the experiment & training teaching system of the mechanical engineering integrated experiment & training center.

experiment & training teaching system; teaching platform; innovation ability; modularization and hiberarchy

G642.0

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.111

安徽省教育廳教學(xué)研究項(xiàng)目（2008jyxm341）

彭天好(1964-），男，安徽淮南人，博士，教授，機(jī)械工程學(xué)院副院長，機(jī)械工程綜合實(shí)訓(xùn)中心副主任，主要研究方向?yàn)橐簤汗?jié)能傳動及機(jī)電控制。