面向工程教育认证的机械工程专业实验教学体系建设

张 海， 付 伟

(华东交通大学 机电与车辆工程学院， 江西 南昌 330013)

面向工程教育认证的机械工程专业实验教学体系建设

张 海， 付 伟

(华东交通大学 机电与车辆工程学院， 江西 南昌 330013)

为实现工程教育认证的人才培养目标，华东交通大学机械工程实验教学中心以大交通为背景，以机械工程为主线，以培养实践能力强、创新务实的应用型人才为目标，构建了“四层次多模块三融合”实验教学体系，将实验课程的能力培养目标分解到不同层次的实验教学和具体的实验项目中，为学生创造更多的能力锻炼机会，提升了实验教学在人才创新能力培养中的作用。

工程教育认证； 机械工程专业实验教学； 实验教学体系

2016年6月，我国加入《华盛顿协议》成为正式成员，工程教育迈上新的发展台阶。工程教育认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价。工程教育认证要求专业课程体系设置、师资队伍配备、办学条件配置等都围绕学生毕业能力达成这一核心任务展开，并强调建立专业持续改进机制和文化以保证专业教育质量和专业教育活力[1-4]。我校机械工程实验教学中心(以下简称“中心”)以大交通为背景，以机械工程为主线，以培养实践能力强、创新务实的应用型人才为目标，构建了“四层次多模块三融合”实验教学体系，将实验课程的能力培养目标分解到不同层次的实验教学和具体的实验项目中，为学生创造更多的能力锻炼机会，提升实验教学在人才创新能力培养中的作用。

1 “四层次多模块三融合”实验教学体系

1.1 确定面向工程教育认证的人才培养目标

中心以工程教育认证要求为指导，以培养实践能力强、创新务实的应用型人才为目标，实现学生的自主学习能力、实践能力和创新能力全面发展(人才培养目标如表1所示)，注重培养学生科学思维和创新意识，兼顾人才的个性化培养[5-13]。

表1 机械工程实验教学人才培养目标

1.2 “四层次多模块三融合”实验教学体系

为了实现人才培养目标，中心构建了目标明确、重视基础规范养成和专业素质培养，强调课堂教学与实验教学、实验教学与科技创新、科技创新与工程实践相互融合的“四层次多模块三融合”新型实验教学体系(如图1所示)。通过实验教学体系的有效实施，培养学生科学思维和创新意识，提高学生动手能力、分析解决问题能力和科学研究能力。

图1 “四层次多模块三融合”实验教学体系

1.2.1 基础型实验

基础实验主要面向机械大类及近机类专业的大二、大三的本科学生开设。学生在经过基础理论学习后，进入中心进行基础实验，可使学生养成良好的基础规范，掌握机械工程及相关学科实验常规仪器和设备的使用方法，以及处理实验数据和书写实验报告方法等，也可巩固学生对基础理论的理解。

中心开设了包括工程力学、机械设计基础、机械工程材料、检测与控制等方面的基础实验。

1.2.2 专业型实验

专业实验主要面向机械大类的大三、大四的本科学生开设。学生在学习了专业理论知识并掌握了基础实验基本操作方法和技能后，进入中心按照所学专业方向要求进行专业实验。学生组队针对不同的实验项目，经过实验方案比较论证、实验台设计搭接、实验流程制定、调试测试、结果分析等过程而完成实验项目。完整的实验过程有利于培养和提高学生科学实验能力、动手能力、分析解决问题能力及团队工作能力。

中心针对不同的专业方向开设了一系列包括机械制造及其自动化、机电液一体化、轨道车辆、汽车车辆、工程机械等方向的专业实验。

1.2.3 研究创新型实验

通过研究创新型实验，学生可建立科学思维、提高科技创新能力和科学研究能力。研究创新型实验分为科技竞赛实验模块和科研创新实验模块(如表2所示)，主要面向全校机械大类及近机类专业的大二、大三、大四的本科学生以及研究生开设。

表2 研究创新实验项目

中心为实施“本科生导师计划”“大学生创新创业训练计划”以及“大学生研究训练计划”等活动提供了开放性实验创新平台，鼓励学生参加科技活动、机械类科技创新竞赛或教师科研项目，结合学生的个性化培养，导师将前沿技术和最新科研成果融入实验教学中，其中：科技竞赛实验模块包括科技竞赛类项目(主要有机械创新设计大赛项目、挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛项目、全国大学生电子设计大赛项目、工程训练综合能力竞赛项目、三维数字化创新设计大赛项目、智能汽车竞赛项目、模具设计大赛项目等)和大学生创新创业训练项目；科研创新实验模块包括开放性实验室项目、大学生研究训练计划实验项目和教师科研实验项目。学生通过该层次实验的训练，养成良好的科学素养、锻炼其选题调研、文献查阅、实验方案设计、结果分析、成果总结以及发表科研论文等方面的能力。

1.2.4 专业拓展实验

专业拓展实验是为培养学生的创新思维和综合运用知识开展实践活动以及解决工程实际问题能力而设置的，主要面向全校部分近机类专业以及所有机械类专业的大三、大四的本科学生以及研究生开设。专业拓展实验主要包括专业实训模块和工程实践拓展模块(如表3所示)。

表3 专业拓展实验项目

2 不同层次实验教学的融合

中心通过直观的实验教学过程，实现课堂教学与实验教学融合，夯实学生的理论基础，培养学生的科学实验能力、动手能力、分析解决问题能力及团队工作能力；通过开设开放的、研究创新型实验，实现实验教学与科技创新融合，培养学生的科学思维，提高学生科技创新能力和科学研究能力；通过实验项目的企业化延伸和校内外平台资源的整合利用，实现科技创新与工程实践融合，培养学生的创新意识，提高学生综合运用知识开展实践活动以及解决工程实际问题能力。

2.1 实验教学与课堂教学融合

在基础型实验和专业型实验中，通过现场教学模式和“做中学，学中做”教学模式，部分课程实现了实验教学与课堂教学融合。

(1) 现场教学模式。实验教学体系中实验教师为主导的基础型实验向以理论及实验教师共同主导的专业型实验递进，改进理论课通常在课堂上进行的传统方式，在实验室中进行理论教学，在动手中寻找答案，从现场实物中找到理解的途径。如工程力学、汽车车辆、机车车辆、工程机械、测试技术等方面的课程教学中，理论课教师在现场中进行讲解，一边是示意图、一边是实物，通过现场操作和交流互动进行理论知识传授，直观、直接地分析相对抽象的概念，降低理论教学的沉闷程度。同时要求学生在实验过程中结合理论要求进行动手操作。以理论与实际的切合性、概念表述的客观性，达到学生动手能力的提升。调动学生的积极性，真正做到以学生为学习的主体，实现眼到、心到、手到的递进过程，将实验体系中的层次递进落到实处，促使学生领悟能力和实践能力的提高。

(2) 做中学、学中做教学模式。依托我校测试技术、可编程控制器原理与应用等课堂教学改革项目强化实践教学。中心提供实验套件，学生通过小组形式自选实验项目，利用课余时间自主设计实验方案、搭建并调试实验系统、分析实验结果，并提交实验报告。学生的实践动手能力和创新意识明显提高。在做中学、学中做的过程中，逐步锻炼学生的主动性，教师由主导向引导渐进、从模型操作式的锻炼逐步发展为实物搭建式锻炼，为将来的课程设计、毕业设计、课外科技创新活动等作品实物化目标奠定理论和实作基础。

2.2 实验教学与科技创新融合

中心依托开放性实验室、省部共建教育部重点实验室、省重点实验室以及省光电检测工程技术研究中心等平台，通过学生科技竞赛活动和导师科研项目，实现了实验教学与科技创新融合。

(1) 学生科技竞赛活动。中心设立了检测技术、三坐标测量机、故障诊断等开放性实验室，通过实施“1+4”课外科技创新计划(1个导师带4个本科生)和大学生创新创业计划等项目，学生从大二开始有机会进入开放性实验室长期训练，提升实验水平和科研素养，以此为基础参加各级各类学生科技竞赛活动。

(2) 导师科研项目。中心为学生参加科学实践创造必要的条件，安排有能力、有教学经验和科研项目的教师，根据其教学、科研以及实际应用的需要拟定一些科学实践题目，可让学生自主选择在教师的指导下完成，或者直接参与教师的相关科研工作，以培养学生实际分析问题、解决问题的能力，拓展学生的知识面和学习视野及思路，也较大程度上激发了学生主动学习课程内容并积极开展相关实验的兴趣。

通过上述方式的教学科技活动，极大地充实了实验创新教学环节，培养了学生热爱科学、渴望技术、追求创新的思想，提高从事科技活动的科学素养，锻炼扎实肯干、勤奋努力的工作作风，养成彼此请教、勤于沟通、重视团队协作的工作习惯，为适应专业认证要求中的实践动手能力培养及人格培养奠定基础。

2.3 科技创新与工程实践融合

在专业实训模块中，中心为专业实训以及专业课程设计、毕业设计提供实验场地与设备以及工程经验丰富、工艺水平强的实验教师和企业技术人员，实现专业实训能力提高以及课程设计、毕业设计作品的实物化。专业实训包括机械设计制造及其自动化专业的机械CAD/CAM综合性实训、机床拆装实训，以及能源与动力工程专业的发动机拆装实训等。

在工程实践拓展模块中，一方面中心积极与中铁科工集团轨道装备有限公司、南昌轨道交通集团等生产技术水平高、设备先进的企业联系，建立了长期的合作关系，给学生提供亲历工程实践的机会，通过与企业合作实践拓展项目的锻炼，使学生的科技创新能力和解决实际工程问题的能力得到提高，同时也为中心实验项目的企业化延伸和校内外平台资源的整合、利用提供经验积累；另一方面依托学院，以中心为主体，与南车株洲电力机车有限公司、南车南京浦镇车辆有限公司、南昌海立电器有限公司、江西康达电梯有限公司、中国铁道科学研究院及上海、武汉、广州、南昌等多个路局及工程局，在学生实验资源共享、科研项目以及技术研发等多个方面签订了战略合作协议，建立长期稳定的合作关系。

合作单位为中心的建设和发展提供强大的支持，提供实验拓展场地、合作建立实物现场及实验操作平台。同时中心也将企业生产一线的实际项目扩充到中心的工程实践拓展实验项目中，为学生工程实践能力的培养和工程素质的提高提供支持。

3 结语

中心经过近40年建设，通过资源共享及实验室开放、与校外企业联合建立实践创新基地等方式，构建了基础型实验、专业型实验、科研创新实验和专业拓展实验4层次，实现了课堂教学与实验教学、实验教学与科技创新、科技创新与工程实践的3融合。中心还充分利用信息教育技术和网络资源，采用计算机辅助实验教学软件、虚拟仿真软件和多媒体实验教学课件等多种教学手段，推广运用虚拟、仿真等实验技术手段，拓展实验的时间和空间，构建了立体式实验教学平台，为学校培养实践能力强、创新务实的具有机械工程背景的应用型人才提供了支撑。

References)

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Construction and practice of experimental teaching system for mechanical engineering majors oriented to engineering education accreditation

Zhang Hai, Fu Wei

(School of Electromechanical and Vehicle Engineering, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, China)

In order to realize the talent training target of the engineering education accreditation, Experimental Teaching Center for Mechanical Engineering in East China Jiaotong University has constructed the “Four-levels, multi-modules and three-integrations” experimental teaching system by taking the big transportation as the background, the mechanical engineering as the main line, and the training of the application-oriented talents with strong practical and innovative ability as the goal. The ability training target of the experimental course is decomposed into different levels of experimental teaching and specific experimental items, creating more opportunities for the students to train their ability and enhancing the role of the experimental teaching in the cultivation of talents’ innovative ability.

engineering education accreditation; experimental teaching for mechanical engineering majors; experimental teaching system

G642.0

B

1002-4956(2017)10-0166-04

10.16791/j.cnki.sjg.2017.10.041

2017-03-14

江西省高等学校教学改革研究省级课题(JXJG-15-5-9)；江西省教育科学“十三五”规划课题(16YB066)

张海(1978—)，男，江西吉安，博士，讲师，实验教学中心主任，主要从事实验教学研究.

E-mail：zhanghai@vip.sina.com