加强专业实验室建设 培养学生实践和创新能力

加强专业实验室建设培养学生实践和创新能力

文/钱炜刘建国范开国

摘要：上海理工大学机械工程实验中心经过多年年的发展建设，在实验教学理念、实验教学体系、实验教学资源、实验教学方法、网络信息化等方面取得了多方面的成果，已成为培养学生实践和创新能力及先进制造高级工程技术人才的重要基地。

关键词：实验中心建设实践能力；创新能力

作者简介：钱炜(1964—)，男，上海人，副教授，研究方向:机械设计理论、机构学。

中图分类号:G642文献标志码：A

一、引言

上海理工大学机械工程实验中心依托于以数控装备技术为特色的上海市机械工程一流学科，并通过数十年与德国、英国机械工程专业国际合作办学的经验，依托数控装备制造技术方面的学科优势与长期的国际合作办学经验，形成了以先进制造技术为特色的工程实践教育基地。实验中心先后荣获“上海市实验教学示范中心”、“上海市高校本科教育高地”等称号。

二、实验课程体系建设

依据上海理工大学“工程型、创新性、国际化”的办学定位，并根据机械工程教育知识体系所包含的五个知识领域：机械设计原理与方法、机械制造工程原理与技术、机械系统中的传动和控制、计算机应用技术和热流体。通过分析这五个知识领域对学生专业知识的基本要求，形成了机械工程实验教学体系。根据工程人才培养的过程，我们将机械工程类专业实验教学体系分为基础实验、专业实验和综合实验三大部分，并将创新实验贯穿于整个实验教学过程。

三、实验教学理念

以强实践、重创新为指导思想，服务学校“工程型、创新性、国际化”办学定位，形成了“厚基础、宽口径、强实践，知识-能力-素质协调发展、学习-实践-创新相互促进”的先进教学理念。实验中心以工程实践创新教育为主线，实验与创新相结合、单科教学与综合素质培养相结合、校内实验与企业实践相结合、注重学生动手能力与创新能力的培养。

(一)依托学科优势，建设以先进制造技术为特色的实验教学体系和实验教学内容：实验中心依托数控装备制造技术方面的学科优势及长期的国际合作办学经验，形成了以先进制造技术为特色的工程实践教学体系。实验中心的建设始终注重中国制造技术的发展趋势以及国内先进制造行业的技术需求，综合知识训练实验项目的建设，聘请制造企业的技术专家参与论证，使机械工程实验中心成为培养高水平先进制造人才的基地，满足国家与上海市先进制造行业发展的需求。

(二)把创新人才培养与学生个性化发展需要相结合，让学生在实践中增强创新意识：实践教学和学习兴趣是创新能力培养的基础，创新人才的培养要求教学内容与教学方式能够因材施教，从工业化生产的角度看，需要采用“小批量”的生产方式。而近些年，随着我国高等教育的改革，大学生扩招使得我国的高等教育已经进入大众化教育的阶段。为了实现因材施教的目的，我们在理论授课相同的前提下，允许学生选择不同的能力培养模块，其区别在于实践教学环节。这样既照顾了学生不同的学习兴趣，又实现了个性化培养的目的。在教学计划中专门设置了2学分的创新学分，鼓励学生按照自己的兴趣开展创新实践能力培养。

(三)强化学生实践能力培养：机械工程类专业的学习特点是所涉及的知识面宽，学生在四年的大学学习中，既要学习机械设计、机械制造、机械测量与控制知识，还要掌握计算机编程、计算机网络、电路设计、气动与液压等方面的知识，学生很难在某一方面掌握解决问题的能力，既不具备机械结构设计能力，也不具备电路设计能力，似乎什么问题都不能够解决。针对这一问题，我们借鉴德国工程教育的经验，从2004年起，借鉴德国工程教育的经验，在教学培养计划中将第七学期确定为实践能力培养学期，集中强化学生的工程实践能力和创新精神培养，以企业实习、工程实训、综合实验多模块联动为切入点，采取模块化教学构架，学生可选择企业实习、综合实验学习、工程师认证等模块，教师分类加强针对性指导。增强学生的实践动手能力与解决问题的能力。参与综合实验学习模块的学生，先后参加机械制造综合实验、机电一体化综合实验、数控技术等实验项目的集中强化训练。这一措施使得学生解决问题的能力得到显著提高。

四、人才培养模式

上海理工大学机械工程实验中心依托学科优势与国际合作办学经验，通过“依托行业，服务企业”的发展思路，把培养机械工程创新人才、加强工程实践能力与学生个性化发展结合起来，适应社会人才多元化需求，从领域、专业、国际三个维度架构面向先进制造业的工程人才培养模式，形成以教授领衔、多元协同、虚实结合的人才培养模式。

五、实验教学方法

实验中心依托学科优势、中外合作及产学研基地平台，不断创新实验教学方法和实验内容。注重通过实验教学方法、手段以及考核方式的改革，推进学生科研创新、自主学习、自主研发的主动性和积极性，促进学生理论与实践的相互融合与提高。

在实践教学方法上，依托机械工程基础实验中心、机械工程专业实验中心与上海理工大学国家级“装备制造虚拟仿真实验教学中心”，充分利用互联网技术，

(一)统一指导，独立完成实验教学法。对于液压与气动、先进制造技术、传感器应用及测量等专业实验，一般先由实验老师进行集中指导，然后由学生根据实验指导书独立完成，在集中指导中，采用多媒体演示等教学方法。

(二)采用多样化、启发式的教学方法。对于综合实验，改变以往单一的、被动式的教学模式，采用多样化、启发式的教学方法，现场教学、课堂教学、多媒体教学、虚实结合灵活运用，充分调动了学生听课的兴趣。在试验过程中，以学生动手为主，教师指导为辅，充分发挥学生的主观能动性，对于每个实验，不单纯重视实验的结果，除强调过程的重要性外，更加重视对实验结果的分析和综合判断，强调实验报告中结果讨论部分的重要性，不仅锻炼了学生的实际动手能力，而且培养了学生的创新意识和能力，收到了良好的教学效果。

(三)自主设计、协同完成、个别指导实验教学方法。对于学生参加国内、上海市各种类型的创新大赛而设计的创新性实验项目，采取老师个别指导，学生创新小组自主完成的教学方式。实验项目的目标由学生和指导老师共同商定，实验方案、实验步骤由学生创新小组自行制定，项目过程中，老师分阶段定期对学生进行指导。参加全国机器人竞赛，全国机械创新大赛慧鱼组的比赛，学生在慧鱼创新实验室的创新活动就是采用这个办法。

(四)虚实结合的远程虚拟实验和现场实物实验教学法。依托国家级装备制造虚拟仿真实验教学中心，通过创新性虚实结合实验教学改革，实现远程虚拟实验与现场实物实验的深度融合，以大型环幕虚拟显示中心和Internet网络终端为载体，以现场实物为平台(如图9所示)，实现虚实结合的互动式远程虚拟实验和现场实物实验的有机融合。实验中心目前已开出虚拟实验40多项，学生可在远程终端、Paid及智能手机上进行实验预习，实现图文并茂、生动形象的网络化教学，使学生更好地理解实验原理、过程及仪器设备操作等实验细节，并可获得实验指导教师的远程协助，学生可以不用见到老师就得到老师“手把手”的指导。通过网络虚拟实验提高认知程度，熟练操作技能，为相应的实物实验奠定基础，实现信息化与工业化的深度融合。

六、结语

机械工程实验中心贯彻落实以学生为本，知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念和以实践能力培养为核心的实验教学观念，按照以能力培养为主线，分层次、多模块、相互衔接的科学系统的机械工程实验教学体系，健全符合教育教学规律、规范有序、高效运行的现代化实验教学机制，切实保障实验教学质量可持续发展，使机械工程实验中心成为培养高水平先进制造人才的基地，满足国家与上海市先进制造行业发展的需求。

(作者单位：上海理工大学机械工程学院)

参考文献：

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