基于项目驱动的机械基础实验教学改革与实践

吕中亮　安培文　张海存　刘敏

摘要：机械基础实验教学是实践教学的重要形式，在人才培养中占有重要的地位。针对目前国内工科院校机械基础实验教学中存在的众多问题，本文通过对石油装备、冶金装备等行业共性、典型的机械或机构进行挖掘提炼，以项目为驱动转变实验教学方法，构建和完善机械创新设计平台，使基础实验能够向专业实验延伸并加强后续与专业实验结合，最终达到培养学生的机械基础实验（实践）能力和创新能力，满足学生的个性化培养需要。

关键词：机械基础实验教学；实验教学改革；项目驱动

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）06-0279-02

一、引言

机械基础实验教学是机械工程教育的重要内容，具有基础性以及广泛性的重要地位，在机械工程高级应用型人才的培养中具有举足轻重的作用。近年来，国内机械工程教育工作者对机械基础实验教学越来越重视，进行了相关研究和改革，并取得了一些研究成果和教學成果。但总体来讲，目前国内工科院校的机械基础实验教学大多存在以下问题：实验大多为基于课堂理论知识的验证性实验，并且内容比较陈旧、单一，综合性和设计性实验相对较少，实验缺乏创新性；实验设备数量较少，不利于培养学生的实践动手能力，开放性实验的实施难度较大；大多采用教师讲实验、学生做实验的模式，实验教学手段、实验考核方法简单，不能适应现代应用型人才培养的要求；重共性，轻个性，注重大众教育，忽视个性化培养。

针对上述国内工科院校存在的一些问题，我校对机械基础实验教学进行了改革和探索。立足我校人才培养目标和新的人才培养方案，本文通过对石油装备、冶金装备等行业共性、典型的机械或机构进行挖掘提炼，构建基于项目驱动的机械基础实验教学方法；自主研发设计综合性和创新性实验项目，转变实验教学方法；构建和完善机械创新设计平台，进一步完善“机械制图教学平台、机械设计教学平台、机械制造工艺教学平台”的功能，满足学生参加“全国大学生机械设计创新大赛”的需求；通过对机械设计教学平台的进一步完善，使基础实验能够向专业实验延伸，加强后续与专业实验结合，最终培养学生的机械基础实验（实践）能力和创新能力，满足学生个性化培养的需要。

二、项目驱动，案例教学

设计综合性实验的关键是实验教学的方法与过程，相同的实验设备和实验内容，采取不同的实验教学方法和过程，基本型实验项目可升格为设计综合性实验项目。因此，利用现有实验资源和条件，一方面变“实验指导书”为“实验任务书”，通过项目任务驱动方式完成实验教学。做实验时，教师做必要的指导之后主要由学生自己动手来做，充分调动学生的主观能动性。把某些实验指导书中的传统内容，比如那些只为教会学生做实验的内容去掉，只需向学生提出实验任务及一些具体要求，把主要的实验工作留给学生，这样可把一些基本型实验转变为设计综合性实验。

另一方面，改革实验教学方法和过程，将一些基本型实验项目升格为设计综合性创新实验项目。在机械基础实验教学中，力求反映行业特色，联系工程实际，在每项实验内容中争取引入与课程实验相关的典型工程行业实例，并形成案例库。如机构运动简图测绘及分析、减速器装拆实验、机械动平衡实验、轴系结构设计、渐开线齿轮范成原理等，基本上每个实验都能找到具体的工程实例。在掌握基本操作的方法和技巧后，将学生分组，每组学生动态选用案例库中的机械产品或实际工程项目，作为实验任务内容，相互协调合作完成。

三、开放管理，加权考核

实验考核是对学生实验动手、实验方案设计、实验数据的分析以及处理、实验报告撰写等综合能力的考查。根据实验的不同开课形式，将实验课分为独立开设实验课程、课带实验以及开放式个性化实验，不同的开课模式采取相应的实验考核方法。

独立开设实验课程由教师集中布置实验任务，学生通过网络自主预约实验项目以及实验时间，并在预约的时间内到实验室完成相应实验。实验教师进行登记，对实验进行指导，评阅实验报告。根据学生的考勤、完成的实验项目数以及实验报告等，综合评定学生考试资格，对满足考试条件的学生网签同意其参加考试，考试委员集中时段使每个学生采用网络抽签的方法选定一个实验项目进行考试。实验课程的总成绩=实验考勤*10%+实验报告*30%+考试成绩*60%。

课带实验根据授课计划安排时间，以班级为单位统一完成实验，按照学生考勤、课堂纪律和实验报告评定实验成绩，并将其作为相应理论课程总成绩的一部分。

开放式个性化实验主要面向对实验感兴趣或参加各类科技创新竞赛活动的学生，通过课外时间的预约到实验室完成实验。若学生参加各类科技竞赛并获得奖励，根据获奖级别及等级，由中心认定可免修2-3个学分的课程或提高相应课程的考试成绩。

四、结合科技创新大赛，搭建机械创新设计综合实验平台

机械创新设计平台主要是满足机械专业学生的个性化培养需要。在对石油装备、冶金装备行业共性、典型设备调研的基础上，选择一些共性、典型机构作为实验对象，搭建机械和机构测试实验（试验）台，自主研发若干设计综合性和创新性实验项目，同时为机械创新设计平台搭建提供支持。

通过开发机构运动创新实验台测试模块系统以及搭建综合实验平台，学生可以在搭接的创新实验平台上进行测试、调控，并且能够对所搭接的机构进行评定，对机构运动的可行性、构件布局的合理性等设计构思并进行直观验证，通过修改、调整来完善设计，以便确定最终设计方案，形成“搭接、测控、验证、调节”的一套完整的实验平台。

开放式的机械创新设计综合平台融合传感检测、数据采集、信号分析与处理和机构自调节等模块，并按照后续专业相关课程的实验要求，对实验教学项目以及内容进行跨课程的整合，把专业相关知识贯彻到机械基础实验教学内容中。这不仅有效地实现资源的最大化利用，还搭建了基础实验向专业实验过渡的桥梁。开放式机械创新设计平台模块如图1所示。

机械创新设计的关键是机构运动方案的创新，通过对现有“机械运动方案创新设计实验室”软硬件条件进行完善，以满足学生机械创新设计的需要。另外，中心每两年举办一次机械设计创新大赛，提高学生的机械创新设计能力，并满足学生参加两年一届的全国大学生机械设计创新大赛的愿望。

五、结论

机械基础实验教学是学生工程基础实践能力培养的基石，通过以项目任务为驱动，采用案例库的教学模式，以“项目”、“案例”为中心，可以锻炼学生解决工程问题、独立思考的能力，加强对学生实践能力以及团队合作精神的培养。搭建开放式机械创新设计综合实验平台，不仅可以极大提高我院青年教师的工程和技术开发能力，让更多的教师参与到实践教学的研究与改革中。同时，让更多的学生走进实验室并自觉完成相关实验项目，增强学生的实际动手能力、工程实践能力和创新能力，为更好地做好具有工程实际能力“应用型本科人才”的培养起到积极的作用。

参考文献：

[1]邹旻，祝海林，等.机械基础实验教学中心的建设与思考.实验技术与管理，2010，27（7）：110-112.

[2]张玉周，常勇.改革机械基础实验教学培养应用型本科人才.成都大学学报（教育科学版），2009，23（2）90-92.