《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)課改革的探索

田為軍，叢 茜，王驥月

（吉林大學(xué) 工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130022）

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)課改革的探索

田為軍，叢 茜，王驥月

（吉林大學(xué) 工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130022）

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》是一門(mén)重要的工具課程，具有較強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性。本文從《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程的實(shí)踐性出發(fā)，提出了該課程實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的建設(shè)方案，指導(dǎo)學(xué)生將《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的試驗(yàn)設(shè)計(jì)意識(shí)和工程實(shí)踐能力。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)；實(shí)踐；改革

一、引言

試驗(yàn)是考察某事的結(jié)果或者某物的性能而從事的活動(dòng)，合理科學(xué)地制定試驗(yàn)計(jì)劃，編制試驗(yàn)方案，在試驗(yàn)過(guò)程中控制試驗(yàn)干擾，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)有效地處理，關(guān)乎著從事試驗(yàn)活動(dòng)的工作者能否獲得切實(shí)有效的試驗(yàn)信息?！对囼?yàn)設(shè)計(jì)》課程主要是講授如何降低因?yàn)楦蓴_因素帶來(lái)的試驗(yàn)誤差，如何用盡可能少的試驗(yàn)量獲得全面可靠的試驗(yàn)信息，課程所講授的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是一個(gè)全過(guò)程、多目標(biāo)的現(xiàn)代優(yōu)化方法，在技術(shù)領(lǐng)域如系統(tǒng)設(shè)計(jì)、藥品工藝改進(jìn)、技術(shù)改造、質(zhì)量管理和非技術(shù)領(lǐng)域如市場(chǎng)動(dòng)態(tài)分析、產(chǎn)品試銷(xiāo)、民意測(cè)驗(yàn)、用戶(hù)使用跟蹤中都有極廣泛的應(yīng)用。該課程是一門(mén)理論和實(shí)踐結(jié)合比較緊密、實(shí)用性很強(qiáng)的工具課程，基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的實(shí)用性，本課程應(yīng)該設(shè)有針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)科研的實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過(guò)課程的實(shí)踐性教學(xué)改革，重視實(shí)驗(yàn)課環(huán)節(jié)，能夠從根本上加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，加強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新興趣。

二、《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)課存在問(wèn)題

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》相關(guān)課程在國(guó)內(nèi)很多高校均已展開(kāi)，過(guò)去教師在教學(xué)過(guò)程中往往以知識(shí)教育為主，教學(xué)重理論輕實(shí)踐，重知識(shí)輕能力；學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中往往由于缺乏實(shí)踐體驗(yàn)的機(jī)會(huì)或者與個(gè)人關(guān)聯(lián)性不大，而在學(xué)習(xí)過(guò)程中多以結(jié)課獲取學(xué)分為目的，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。課程“教”和“學(xué)”環(huán)節(jié)與實(shí)際脫離狀況的存在，實(shí)踐環(huán)節(jié)和實(shí)踐環(huán)節(jié)創(chuàng)新舉措不足，直接導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)以后，雖然經(jīng)過(guò)了本課程的學(xué)習(xí)，但依舊缺乏作為一名工程技術(shù)人員或者科研人員所應(yīng)具備的綜合運(yùn)用知識(shí)能力，有違設(shè)置本課程的目的，因此國(guó)內(nèi)各高校對(duì)《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》相關(guān)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行了大量的探索與嘗試，取得了顯著的效果。但目前為止，單獨(dú)開(kāi)設(shè)《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)課的學(xué)校相對(duì)較少，一是由于《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程總學(xué)時(shí)數(shù)不夠，導(dǎo)致無(wú)法占用更多的學(xué)時(shí)安排實(shí)驗(yàn)課程；另一個(gè)原因是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課都是在一定的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，由固定人員采用一定的儀器設(shè)備才能完成，而《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程實(shí)驗(yàn)不同于化學(xué)或物理實(shí)驗(yàn)可以單次實(shí)驗(yàn)，一般是多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行的試驗(yàn)，有試驗(yàn)周期或者試驗(yàn)次數(shù)要求，沒(méi)有太多實(shí)驗(yàn)資源讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。因此，如何合理地設(shè)置與安排實(shí)驗(yàn)課，對(duì)于《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程的完整體系構(gòu)建，培養(yǎng)好學(xué)生的實(shí)踐能力和讓學(xué)生真正掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法至關(guān)重要。

三、《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)課改革

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)課的改革主要是從課程的實(shí)用性和適用性特點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)課程的設(shè)計(jì)、教學(xué)模式的探索、教學(xué)體系的構(gòu)建等手段實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能動(dòng)性和實(shí)踐能力的目標(biāo)。

（一）改革課程規(guī)劃設(shè)置

增加《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)，由于《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程總學(xué)時(shí)為24學(xué)時(shí)，總學(xué)時(shí)數(shù)不變的情況下，為避免過(guò)多占用理論教學(xué)學(xué)時(shí)，積極申報(bào)吉林大學(xué)開(kāi)放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》的實(shí)驗(yàn)課作為開(kāi)放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該環(huán)節(jié)作為實(shí)驗(yàn)課的課外學(xué)時(shí)環(huán)節(jié)，將該環(huán)節(jié)的考核成績(jī)納入《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程的考核體系；而課內(nèi)學(xué)時(shí)主要是依據(jù)教學(xué)大綱設(shè)置，設(shè)置為2學(xué)時(shí)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課外實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的設(shè)置，可以確保足夠的學(xué)時(shí)數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在學(xué)時(shí)有保障的基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程設(shè)置為三個(gè)模塊，分別為：①DPS軟件講授與操作模塊；②試驗(yàn)設(shè)計(jì)案例查找及分析模塊；③試驗(yàn)設(shè)計(jì)案例探討模塊。第一模塊以DPS軟件為載體，在介紹DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的基本功能、基本操作的同時(shí)，通過(guò)軟件認(rèn)知操作，進(jìn)一步強(qiáng)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法和試驗(yàn)結(jié)果分析方法等相關(guān)理論課知識(shí)；第二模塊是利用網(wǎng)絡(luò)資源和建立的實(shí)驗(yàn)課數(shù)據(jù)庫(kù)，讓學(xué)生查找與農(nóng)業(yè)機(jī)械化專(zhuān)業(yè)相關(guān)的案例，進(jìn)行案例整理與計(jì)算分析；第三模塊是讓學(xué)生按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)程式化的步驟進(jìn)行案例分析，并進(jìn)行試驗(yàn)方案及結(jié)果展示。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與方法

實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中以學(xué)生實(shí)踐為主，教師進(jìn)行輔助指導(dǎo)，構(gòu)建一種以學(xué)生為主體的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。結(jié)合《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣、實(shí)物實(shí)驗(yàn)受條件限制實(shí)施不易等特點(diǎn)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自主化學(xué)習(xí)與非實(shí)物試驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合，學(xué)生個(gè)體自主實(shí)驗(yàn)與小組協(xié)作訓(xùn)練相結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)自主化學(xué)習(xí)主要是讓學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)資料搜集，尋找試驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用的案例，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)方案編制與結(jié)果處理，完成非實(shí)物實(shí)驗(yàn)要求。在個(gè)體自主實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可自主選題，主要是讓學(xué)生在非實(shí)物實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加深對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的掌握；小組協(xié)作訓(xùn)練環(huán)節(jié)選題必須為與農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域相關(guān)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用案例，要求學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行案例分析，并以報(bào)告形式陳述展示，激活和喚醒學(xué)生的主體意識(shí)，提高學(xué)生的自我組織能力和表達(dá)能力，更重要的是，可以通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)相結(jié)合的實(shí)際實(shí)踐案例分析，培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)意識(shí)和試驗(yàn)優(yōu)化意識(shí)。

（三）構(gòu)建與完善試驗(yàn)教學(xué)體系

結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)與要求，《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)課設(shè)計(jì)為認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)與專(zhuān)業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)兩個(gè)層次，以此逐步建立并完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，如圖1所示。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建與完善過(guò)程中，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，建設(shè)實(shí)驗(yàn)課案例庫(kù)，實(shí)驗(yàn)課案例庫(kù)按照與農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的相關(guān)性分為一般性實(shí)驗(yàn)案例庫(kù)與專(zhuān)業(yè)案例庫(kù)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟硬件環(huán)境建設(shè)方面，改善現(xiàn)有的機(jī)房上機(jī)條件，包括網(wǎng)絡(luò)資源獲取環(huán)境，購(gòu)置共享版數(shù)據(jù)處理分析軟件，為學(xué)生進(jìn)行非實(shí)物試驗(yàn)提供軟件和硬件。

四、結(jié)束語(yǔ)

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程的實(shí)驗(yàn)課改革要想取得實(shí)效，必須重視試驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，以學(xué)生為主體，通過(guò)試驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生體會(huì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的普遍性和實(shí)用性，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生上課的熱情和積極性，通過(guò)實(shí)踐夯實(shí)學(xué)生的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)與實(shí)踐能力，鍛造學(xué)生的實(shí)踐精神。

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G642.0

A

1674-9324（2014）40-0040-02

吉林省高等教育教學(xué)研究課題，教育部“本科教學(xué)工程”-“專(zhuān)業(yè)綜合改革試點(diǎn)”項(xiàng)目，吉林大學(xué)本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2013135）。

田為軍（1982-），男，江蘇江都人，博士，講師，研究方向：試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)在工程中的應(yīng)用。