《机械设计基础》实验教学体系改革探讨

李公法,孔建益,蒋国璋 熊禾根,陶 平,孙 瑛,徐斯强

(武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081)

《机械设计基础》是我校近机类专业开设的一门重要的技术基础课程,其实验教学是一个十分重要的实践环节,既要使学生通过实验加深对理论知识的理解和验证外,更要培养学生工程意识、工程实践动手能力、理论联系实际能力、分析问题和解决问题的能力。长期以来,由于对课程实验教学的重视程度不足,导致了目前该课程实验教学主要存在实验设备陈旧、技术落后、验证型实验为主、学生兴趣不大、实验教学缺乏层次性、实验项目数量少和学时低等问题。因此,有必要对《机械设计基础》传统的实验教学进行深入改革,更新实验内容,改革实验教学方法和手段,为培养高素质人才奠定坚实的基础❶武汉科技大学教学研究项目;武汉科技大学机械自动化学院教学研究项目。。

1 《机械设计基础》实验教学现状及存在的问题

1)实验设备陈旧,技术落后 传统的《机械设计基础》实验体系中,各实验内容往往比较单一,所涉及的知识面较窄,实验教学设备比较陈旧落后,有些早已落后的仪器和技术还在为实验教学服务,其状况不利于学生熟习和掌握新技术和新设备,远远不能满足现代教学的需要。

2)验证型实验为主,学生兴趣不大 多数实验由教师设计好实验步骤,学生重复验证一下,缺少设计型和能力激发型实验,不能满足学生能力培养的要求。

3)实验教学缺乏层次性 多数实验都是基本原理性实验,只能夯实基础,没有综合性或开放性实验,无法培养学生一专多能的综合实践能力,不能激发学生的创新潜能。

4)实验项目数量少,学时低 传统的《机械设计基础》课程实验项目数量一般在3～4项,实验学时通常不到总学时的10%,实验学时过少,加之受实验条件所限,学习主动性较差的部分学生就很少有实践动手机会,系统培养和训练学生掌握实验科学知识、科学方法与实验能力的目标都很难做到,培养创新精神和创新意识就更无从谈起。

2 《机械设计基础》实验教学体系改革基本思路和措施

根据专业人才培养目标和当前企业需求,通过广泛调研和考察,经过反复讨论交流,提出了“夯实基础、培养能力、激励创新和工程素质”的改革指导思想,制定了分层次组织实验教学的改革措施。目的是使实验教学既能与理论教学的课程体系相匹配,做到实验教学不脱离课程体系,又不局限于课程体系,为企业培养急需的“一专多能”复合型高素质人才。

1)优化《机械设计基础》实验教学体系 在全面分析学生能力结构的基础上,以培养学生具有扎实的实验技能,较好的机械综合设计能力、分析能力和科学研究能力,挖掘学生潜能以及激活学生的创新思维为目标,构建包括基础性实验、综合性实验和设计性实验3个层次的实验教学新体系。

第1层次实验,即基础性实验,是开展科学研究的基础,也是开展综合性实验和设计性实验的基础。其目的在于促进学生掌握基本原理,培养学生的基本实验技能、发现问题和解决问题的能力。

第2层次实验,即综合性实验,是实验内容涉及相关的综合知识或运用多门课程的知识,对某一问题进行综合研究的实验,它注重学生对知识的理解、运用和掌握,如带传动实验、齿轮传动实验等。其目的在于提高学生的动手能力、综合分析和解决问题的能力,达到能力、素质和创新意识的综合培养。

第3层次实验,即设计性实验,是为了让学生独立开展科学研究的实验,以学生为主体,教师为主导的实验教学,如机构搭接实验、机构系统仿真试验等。它注重学生在实验过程中自行设计和知识应用的合理性。其目的在于通过学生独立设计、独立分析,实现自主学习、自主创新,提高综合设计的实践能力,鼓励学生大胆创新,勇于探索,培养学生掌握基本的测试技术,具备初步开展科学研究的能力。

2)深化《机械设计基础》实验教学内容改革 从调动学生积极性、提高学生实践动手能力、培养学生工程意识和创新意识的角度出发,对《机械设计基础》实验教学内容进行深入改革。①对《机械设计基础》实验项目进行了重新认定和改造,形成基础性、综合性和设计性的3个层次的实验教学体系。引入现代科技知识,用新技术、新理念和新方法改造传统实验。②更新教学内容,改变传统实验内容与现代工业生产和应用技术之间脱节的现象。把工程意识、创新精神、实验能力的培养纳入实验教学内容,更重要的是贯穿渗透到实验教学环节中去,鼓励引导学生提出不同的设计方案和解题途径,引导学生细致观察实验现象,总结实验结论,提出实验建议。

3)教学方法和手段的改革 从激发和培养学生自主学习、自主实践和自主创新的角度出发,对教学方法和手段进行改革。充分发挥实验指导教师的主导作用,积极采用启发式、讨论式和现场教学等多种教学方法,增强实验教学的趣味性和吸引力。鼓励学生独立思考,激发学习的主动性,培养学生的科学精神和创新意识。实验室实行全天候开放,这样一方面有效地解决实验学生人数多、仪器设备不足的问题。同时,也为开设综合性、设计性实验创造了条件。学生可以根据自己的学习和实验进程自主选择实验时间,使每一个学生都有机会动手操作实验的每一个环节,进而提高了实验的教学质量。

4)增加实验学时,扩充实验项目 增加实验学时的比例,根据课程培养目标的要求,增加实验项目,原理论教学中的某些内容可与实验教学结合讲授,改变纯粹的原课堂理论教学。可以借鉴国家精品课程《机械原理》对实验教学的改革,在逐步增加实验学时和创新性实验内容的基础上,单独开设一门实验课程,这样有利于提高学生的实践能力。

3 结 语

实验教学是高等院校教学体系的重要组成部分,在培养学生理论联系实际、创新精神及实践能力等方面具有不可替代的作用。《机械设计基础》课程的实验教学,除了起到使学生加深对理论知识的理解、对课堂上所教授理论知识进行验证的作用外,还是对学生进行机械综合设计能力、创新能力和工程意思进行培养和基本训练的课程。所以《机械设计基础》实验教学的改革,构建包括基础性实验、综合性实验和设计性实验3个层次的实验教学新体系,进一步深化改革实验内容、教学方法和手段,同时对实验教师的业务素质、责任意识和敬业精神提出了更高的要求。

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