基于创新能力培养的机械设计实验教学改革探索与实践

吕帅帅+朱建兰+汪兴兴+倪红军

摘要：通过分析机械设计实验教学现状，针对当前实验教学中存在的不足，提出以创新能力培养的实验教学模式，改革现有的实验教学方法、教学内容，形成理论与实践教学相结合、科研与教学相结合，自主学习实验教学体系与开放创新的教学形式，培养学生创新及综合应用能力。

关键词：教学方法；实验教学；创新实验

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）27-0138-02

一、引言

机械设计课程是机械类专业中承上启下的专业课，而实验教学是培养大学生创新能力及实践动手能力的重要环节。长期以来常规、传统的实验内容对于培养创新性人才而言存在诸多弊端，难以满足创新性人才培养要求，随着现代计算机技术、多媒体技术、网络等技术的快速发展，教学方式更加多样化，探索创新式教学改革的新思路、新方法，提高学生的创新能力及综合动手能力，已经对机械工程教学体系改革提出了更高的要求。我们应以创新实践为主题，利用现代化的教学方式改革实验教学，以充分发挥实验教学直观性、实践性、创新性与综合性的特点，增强学生的创新能力、动手能力、分析和解决实际问题的能力。

二、创新人才培养的发展瓶颈

机械设计课程是一门理论与实践相结合的学科，一直以来，传统的机械设计基础实验教学方面存在不足、缺乏创造性，表现在实验成绩单一，并在教学内容上缺乏创新性，大多数都是以演示性和验证性实验为主要的，缺少综合性和创新性的实验教程；教学方法也比较单一、实验教学仍处于教学阶段，教师经常只注重实验仪器的引进和实验数据的记录等等，学生按照规定的顺序去做，按照既定的仪器条件和方法，完成下列实验有关的内容，并没有去引导学生自己主动地去思考为什么要这样去操作，行为与思维都被固化为统一的模式，难以激发学生的求知欲；在教学条件上，实验教学场地有限，实验设备台数少、比较陈旧，这样不利于培养学生的动手能力和创新精神；此外，传统的实验教学方法对学生的评价标准主要是实验报告的编写，缺乏对学生的创新能力，实践能力、综合知识的考察，严重影响良好创新教育氛围的形成。

三、实验教学改革

1.树立正确的创新发展、学生为主体的教育观。（1）在知识、素质与能力的关系上，我们要对学生的综合创新能力给予关注，尤其要重视培养学生的创新能力及动手实践的能力；（2）依据学生个体的差异性，着重发挥他们的潜能与创造力，培养他们的特长，对培养出顺应时代的创新型人才；（3）更改传统的教学模式，将以“教师为中心”转变为“以学生为主体”，采用灵活的教学方法，让学生进行讨论、与学生进行互动，这样学生便能主动地吸取知识，从而大大提高学生学习的主动性。

2.建立适合“创新人才培养”的机械工程实践教学内容与课程体系。机械设计实验课程体系是实验教学体系中的一个重要因素。优化课程结构，重构实验教学体系，提高综合性和设计性实验项目是关键。提高学生的感性认识，学会运用理论知识分析、实验技能和问题解决能力，培养学生的创新能力和实践能力。因此，优化现有的实验内容，减少验证性实验，增加设计性、全面性的研究实验，融合机械学科及相关学科发展的前沿理论，全方位、多层次地培养学生的创新意识和实践能力。

3.创新教学方法与教学手段。（1）根据机械学科的特点建立以“教师为主导，学生为中心”，提高学生的创新能力为主的教学方式。实验由浅入深，由简单到综合，激发学生的学习欲望。（2）采用学生互评方式：在实验过程中，根据不同实验要求，将学生分成不同的小组，采取小组讨论，互相配合，共同完成实验，并在实验报告中说明实验原理、实验方法和实验结果讨论及分析等，并制作演示文档进行讲解、学生互评等，这种方式会增加学生互评环节，为学生提供创新经验交流的机会，从而提高学生的互动交流能力与团队合作能力。（3）采用现代化教学手段多媒体网络技术、虚拟仪器技术等，将计算机辅助实验教学软件和多媒体教学课件融合，增加学生的动手能力和感性认识，推广应用虚拟技术与仿真技术，促进虚拟仿真实验与实际实验有机结合，提高教学效果。（4）指导学生参加机械创新设计大赛、教学实践、机械产品数字化设计大赛项目等。

对实验室实行开放政策，提高实验室设备的利用率，为学生创新能力培养提供学习科研场所。指导学生参加机械创新设计大赛、教学实践、机械产品数字化设计大赛项目等不仅可以锻炼学生机械设计的能力，还可以加强学生实践能力和动手能力的培养，团队协作精神及学生的综合创新设计能力的培养。

4.实验设备更新与改造。机械设计实验包括带传动、螺栓连接、标准直尺圆柱齿轮参数测定、弹簧特性曲线测定等，它们采用的仪器、测试手段与数据处理方式都不相同，通过改造陈旧的测试方法，引进先进的仪器设备，将实验改造成交叉性的实验。如带传动实验中，可以利用传感器获取转速、转矩等参数。学生通过实验，可以验证理论知识，了解和掌握各种不同数据的测试和数据处理的方法。

5.创新型实验指导教师队伍建设。创新教育的实施要靠教师，实验老师应具有要有创新意识和能力。学校应创造条件，加强对年轻教师及实验教师技能与理论知识的培养，提高其指导创新性、综合性实验的能力，鼓励实验教师进行探索性实验的研究，鼓励教师积极参与科研项目和指导学生毕业设计及创新项目，紧跟时代的发展，了解最新的科研成果、教育教学成果等，并将其应用于实验教学，在教学中充分调动学生学习的积极性，开发学生潜在的创新意识。

6.建立创新实验模式，培养学生创新意识与能力。通过添置先进的实验设备，建立创新实验模式，培养学生创新意识与能力。例如，《机构运动简图的测绘和分析实验》实验中，学生通过观察各种机构实物模型：（1）加深对构件，运动副形式，连杆、连架杆及机架等基本概念。（2）通过调整机构的尺寸，改变机构结构加深学生对机构各种演化形式的理解，曲柄存在條件、机械自锁现象、急回特性等。（3）学生可以综合应用所学知识加深对基本构件和联接件的理解，培养学生对理论知识的综合应用能力及创新思维。

7.實验室管理制度改革的探索。实行实验室开放制度。实验中心实验室对学生全天开放，并由相关老师指导设备的使用注意事项，从而为教师的实验教学和学生的创新实践研究提供了必要的实验条件。实验室的开放会让更多的学生参与到实验中来，将大大提高学生的实验能力喝创新能力。

四、结语

机械设计课程的实验教学是一种适应于未来制造业发展的实践教育，必须坚持面向未来、面向现代化的发展方针。要以创新实践为主题，运用现代化的教学资源和方法进行实验教学改革，培养出高素质的创新型人才。通过对实验教学模式、管理体系及考核方法的改革，达到由演示性、验证性向设计性、综合性实验的转变，以培养学生创新能力和动手能力为主，以增强学生的创新意识。在实验教学改革的推动下，实验教师也应认真参加实验教学方法的研究和教学改革，努力提高教师的创新意识和能力，使实验教学水平再上一个新台阶。

参考文献：

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Abstract：By analyzing the present situation of mechanical design experiment teaching，aiming at the shortcomings in the current experimental teaching，the paper puts forward the teaching mode of cultivating innovative ability，reforming the content of experimental teaching，teaching method，forming the combination of theoretical teaching and experimental teaching，combining scientific research and teaching，Autonomous learning experimental teaching system and open and innovative teaching forms，cultivating students' innovative ability and comprehensive application ability.

Key words：teaching method；experimental teaching；innovative experiment