机械类实验室开放式教学改革与探索

李 兵 齐新霞 徐启荣 赖丽娟

（北京理工大学珠海学院机械与车辆学院，广东 珠海519085）

机械类实验教学是理工科教学的重要环节，它不仅是获得知识的重要途径，而且对培养学生的工程素质和实际动手工作能力具有十分重要的作用。我校机械类专业于2011年获得广东省教育厅高校学士学位授予权。在评估过程中机械类实验教学的模式、环节、内容、手段和方法等方面都得到评估专家好评，实验教学的仪器和设备以及环境等方面给专家留下良好印象，实验教学的效果和质量也得到专家的认同。随着科学技术的发展，新技术、新方法不断涌现，为满足不同基础、不同能力和不同专业兴趣学生的要求，大胆改革原有的教学模式，将基础性实验内容与设计性实验相结合，开展“开放式”机械类实验教学既有利于学生掌握研究原理，又使学生熟悉研究方法，掌握技术技能和提高创新能力。

1 “开放式”机械类实验教学的必要性

实验教学环节的教学除了要满足学生参观、了解常用机构和常用零件的原理、结构的基本功能外，还要面向机械类创新的目标，突出综合性、创新性，完全把实验、设计、专业基础课学习结合起来，学生通过大量的创新设计实验，强化机械、电气、控制、计算机在工程实践中的综合运用能力。

1.1 传统机械类实验教学弊端分析

现代教育学理论强调，教学过程中应遵循传授知识与培养能力相统一、教师主导作用应和学生学习主动性相结合的原则。原有的机械类实验教学模式只是完成教学计划规定学时的实验内容，存在下列缺点与不足：（1）实验学时少，内容陈旧。另外，在规定的实验内容中，没有综合设计性的实验内容。在这样短的时间内和有限的实验内容中，学生的动手实验能力根本得不到充分的锻炼，更无从谈起对学生创新能力的培养。另外，传统的实验内容来自于教学参考书，不能反映机械类学科最新发展。实验内容和实践脱节使学生很少有解决实际问题的机会，缺乏实际锻炼。久而久之，学生对生活中的实际问题漠不关心。尽管学习了许多课堂的理论，却没有能力对身边的简单现象和实践中的问题作出解释，结果学生纯粹为考试、就职而学习理论，学了一些死理论，这不仅是实验教学的悲哀，也是整个机械类实验教学的悲哀。（2）实验教学的主体—学生对实验内容没有选择权。实验内容由教师统一规定，所有学生都进行一样内容、一样要求的实验，实验课结束后，实验室统一关门。实验能力强的学生没有机会做一些深入的探索性的实验，有特殊爱好的学生不能做一些他们自己感兴趣而规定的实验内容中所没有的实验。这种无视学生能力差异和个性发展的实验教学，使学生在实验教学中的主体地位根本无法体现。学生做实验的积极性自然调动不起来。（3）实验教学方法僵化。在传统的实验教学中，实验内容、所需仪器、设备材料以及实验过程都是由教师规定的。实验前教师通常准备好实验器材、调试好仪器设备，一般还对实验步骤进行详细讲解，甚至进行操作示范。实验讲义也把实验原理、步骤甚至某些实验现象都写得一清二楚，使学生失去了独立思考、独立设计、进一步探索的空间。这种教学方式无疑束缚了学生的想象和思维，窒息了学生的创造力。这种机械的教学方法没有摆脱理论课的教学模式，完全失去了实验教学的生机，使实验教学根本未能发挥它应有的作用。（4）实验室仪器设备的利用率不高。实验教学是高等学校实验室的基本工作任务，是实验室建设与管理的出发点与归宿。但是，在传统机械类实验教学中，学生仅能在固定的实验课中使用这些投资巨大的实验仪器设备，实验课结束后学生便无权使用。因此，实验设备的利用率不高，无形中造成了隐性的资源浪费。

1.2 “开放式”机械类实验教学的内涵

“开放式”实验教学是针对传统实验教学封闭性的弊端而提出的，它已经成为当前高校实验教学改革的必然选择。它不光指实验室的“开放”，还指实验教学内容的“开放”、实验教学方法的“开放”，实验教学评价的“开放”等不可缺少的内涵。所以实行“开放式”实验教学，首先一定要充分深刻理解它的内涵。

1.2.1 内容的开放

1）综合设计型实验；2）创新实验；3）参与教师科研项目；4）科技竞赛活动作品的制作；5）兄弟院校、企业的仪器共享；6）精密仪器技术人员培训。

1.2.2 实验时间开放

相关的教师或学生可提前三天至二周内到各实验室预约实验内容。实验管理人员审核实验内容，实验室能满足实验条件后，与同学预约时间；学生按预约时间进入实验室；在预约时间以外的时间进入开放实验室须征得实验室老师的同意。

1.2.3 实验设备开放

向学生提供足够数量的仪器、设备、工具、器材等实验用品，但学生在使用实验室器材时要按要求做好器材使用记录。专门建立存放陈旧和报废仪器的实验室。在此实验室内执行学生使用仪器“拆坏无过，修好有功”的制度，极大地调动学生的动手积极性。

1.2.4 实验场地的开放

实验室全方位向学生开放，提供学生参加各种学科竞赛和兴趣爱好的专用场地。

1.2.5 开放管理

制定《实验中心开放实验室管理办法》等一系列开放管理细则。

开放机制的运行，提高了学生进行自主学习、合作学习、研究学习的积极性，培养了学生实践能力、创新意识、创新精神和科学思维，为实验中心的可持续发展奠定了基础。

1.2.6 实验教学评价开放

对学生实验能力的评价，不能只重视实验的结果，更要重视实验的过程，特别是实验过程中学生所表现的独立分析问题、解决问题的能力及创新意识等等。这样不仅使我们对学生的评价公开公正，并且使学生的创造性得到极大的发挥。

2 “开放式”机械类实验教学的实践

针对以前教学模式存在的问题，实验中心始终坚持以人才培养为主线，把学生创新精神与实践能力的培养贯穿于整个实验教学过程中。从实验教学理念的确立，到中心建设模式的选择，从实验教学体系的设计到实验教学内容、方法、手段的确定与实施，无不体现了“回归工程，主动实践”这一核心理念与特色。

2.1 “回归工程”这一实验教学理念是针对实验教学长期与工程实践脱节、与人才培养目标偏离的现象而提出的

1）在“基础实验”层面，强调实验理论工程背景的了解，如“齿轮公法线长度的测量”实验，不仅要求学生掌握测量工具的使用、测量方法与操作技术，更要让学生明白在实际工程中测量齿轮公法线长度的意义所在，让学生“学会认知”。

2）在“综合设计实验”层面，更加注重实验项目工程背景的了解，并积极鼓励学生自助选择和设计实验项目。让学生了解实际工程的“综合系统性”与“自主设计性”特点，训练他们的综合能力与设计能力，让学生“学会设计”。

3）“工程应用实验层面”的设立则使学生真正回归到工程实际。学生亲身参与其中直接感悟基础理论在实际工程中的应用，会极大激发他们的学习兴趣，促使学生自主学习、合作学习和研究性学习，显著提高学习效果，提高学生创新与实践能力，让学生“学会应用”。

2.2 “主动实践”是实验教学方法与手段设计的核心理念

通过开放的模式、灵活的方法和现代化的手段，调动了学生自主实验、合作实验、研究实验以及参加各种科技竞赛的浓厚兴趣，从根本上调动了学生主动参与实践的积极性，从而产生了丰硕的学生实验教学成果。

主动实践是让学生尽可能真正作为主体去参与实践活动的各个环节,包括实验项目的确定、方法的制定、程序(路线)的设计以及问题质疑、分析总结等。在主动实践的过程中,学生的质疑力、观察力、协同力等素质都能得到培养。

在“综合设计实验”层面，可以进行新机构、新结构、新工艺的综合设计与创新设计。在中心教师指导下，学生把这些创新成果转化为机器人大赛等各种科技活动的奖励成果，这些成绩的取得大大增加了毕业生的“含金量”，有效促进了学生就业与创业。近几年，毕业生的就业率均超过96%。学生通过在本实验中心的学习和锻炼，在工程实践能力、创新能力、综合素质等方面得到明显提高，在各类大赛中成绩突出，获得省级以上大赛奖励21项。每年有数十名学生考取香港理工大学、澳门大学、伦敦大学、广东工业大学和深圳大学等国内外知名高校的研究生。

在我校2011年接受广东省教育厅学士学位教学工作评估过程中，作为我校本科教学特色项目的重要支撑，得到教育部评估专家的高度评价。2012年北京理工大学珠海学院委托麦可思公司对在2012社会需求与培养质量进行调查，通过麦可思公司年度报告指出：“就业竞争力指数最高的专业是机械工程及自动化”。

3 进一步的改进措施

通过近几年的开放式机械类实验教学改革，我们积累了宝贵的经验，同时也发现了一些问题，促使我们对今后教学应加强的方面进行了深思。在借鉴国内外高校实验教学先进思想和理念的基础上，进一步探索、完善中心的实验教学体系，优化创新人才培养途径，改革实验教学模式与手段，充分利用中心教学网络和多媒体教学手段，按照“理念先行，协调推进”的建设模式和“闭环设计，良性循环，可持续发展”的实验教学改革思路，进一步完善以学生能力培养为核心的实验教学体系。

［1］华楚生.“机械制造技术基础”新课程的继承与改革[J].高教论坛,2004(4)：58-60.

［2］杜密科,刘淑先.从世界“现代制造技术”的发展看我国机械专业的教学改革[J].华北水利水电学院学报,1998(1)：58-60.

［3］石长华.建立开放实验室提高学生动手能力课题实验报告[J].景德镇高专学报,2001(4)：108-110.