新工科建设背景下民族地方高校机械专业实验教学探索与实践

曾钦 严灿 吴启舟

【摘 要】新工科建设背景下，传统的机械类专业实验教学不能满足现今工程实际的需要。本文在分析传统机械类专业实验教学存在问题的基础上，对新工科建设背景下民族地方高校机械类专业实验教学进行了探索和实践，从实验资源整合、三个阶段逐步递进实验模式的建立到实验教学手段的完善等方面开展了实践与探索。实践证明，机械类专业课程实验教学改革提高了学生的工程应用实践能力和创新能力，有利于学生综合素质的提高。

【关键词】新工科;民族地方高校;机械专业;实验教学改革

中图分类号： G642;TP311.5-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）06-0195-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.075

【Abstract】The traditional experimental teaching of mechanical specialty cant meet the actual needs of today's engineering under the background of emerging engineering education. Based on the analysis of the problems existing in the experimental teaching of the traditional mechanical specialty， it explores and practices the experimental teaching of the mechanical specialty in national colleges and universities under the background of the emerging engineering education construction， and carries out the practice and exploration from the integration of experimental resources， the establishment of progressive experimental mode in three stages and the improvement of experimental teaching means in this paper. The practice shows that the experimental teaching reform of mechanical specialty courses improves students' engineering application practice ability and innovation ability， and is conducive to the improvement of students' comprehensive quality.

【Key words】Emerging Engineering Education; National Local Colleges and Universities; Mechanical Specialty; Experimental Teaching Reform

0 引言

在國家实施创新驱动发展、“智能制造2025”、“互联网+”等重大发展战的大背景下对传统工程专业人才培养提出了挑战。相对于传统的工科人才，未来新兴产业和新经济需要的是工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才[1]。在人才培养转型升级的关键时期，急需综合素质高、专业实践能力强的复合型机械专业人才，这就赋予了民族地方高校机械专业人才培养的新使命。首先，要继续深化机械专业实践应用能力培养体系改革，发挥自身与民族地区行业产业紧密联系的优势，主动优化专业实验教学布局，促进现有机械专业实验教学资源，大力培养机械类专业科技创新和产业创新人才，服务民族地方产业转型升级;其次，民族地方高校要对区域经济发展和产业转型升级发挥支撑作用，主动对接民族地区经济社会发展需要和企业技术创新要求，把握机械行业人才需求方向，充分利用地方资源，深化产学研融合、增强学生的工程实践应用能力[2]。然而，民族地方高校机械专业拥有的实验教学平台非常有限，培养的学生普遍存在理论基础强、实践能力弱，个人能力强、团队协作弱，被动接受知识能力强、主动学习实践技能弱等特点，如何在有限的教学资源条件下探索符合新工科建设背景下民族地方高校机械类专业大学生专业能力培养的实验教学改革新模式是亟待解决的问题[3]。

1 民族地方高校机械专业实验教学现状及原因分析

民族地方高校机械类专业实验教学主要问题表现在：（1）专业课程实验教学方式落后。实验教学多采用灌输方式，演示、验证实验比例高，综合、创新、开放实验比例低[4]。（2）重理论轻实践。机械类专业课程教学计划、大纲将实验课归于专业理论课范畴，缺乏没有完整的实验教学体系，现有的实验和实践项目的设置不合理，不利于学生的实践应用能力的培养。大部分民族地方高校机械类专业课程实验、课程设计、大学生创新性实验项目、学科竞赛等实践项目没有纳入学生成绩考核，使得学生不重视实验和实践应用环节的培养。（3）实验室平台建设投入不足。民族地方政府对地方高校经费投入不多，机械专业实验环节所需的硬件设施不足，特别是涉及危险或极端环境、不可及或不可逆的操作、高成本、高消耗、超大型设备的实验室更是无条件建设，比如说金工实习基地、大型加工实训车间等。如此就造成应用于《机械设计》、《机械制造基础》等骨干课程的实验、课程设计、毕业设计等实验和实践环节所需要的设备不足。（4）实验教学体系落后[5]。机械专业基础课程实验室相对独立，实验设备共享困难、教学人员沟通不畅，造成设备利用率低或重复建设。另外实验室资源没有与课程设计、毕业设计、学科竞赛、大学生创新性实验项目、开放试验项目以及教师科研项目等实践平台相结合，学生除正常的实验上课外再无机会进入实验室学习和研究。因此，对于民族地方高校机械专业的实验教学，如何在有限的资源和平台下建立科学、合理、有效的教学体系来增强学生动手实践能力以及提高学生创新意识是急需解决的问题。

2 构建新工科建设背景下民族地方高校机械类专业实验教学新体系

民族地方高校机械专业实验教学体系的建立是本着培养机械专业学生具备服务于民族地方经济发展的高级工程技术应用型人才为目的，重点培养学生的综合实践能力和创新能力。针对人才培养要求，需从以下几方面着手建立实验教学新体系。

（1）结合民族地方高校机械专业发展情况，整合实验和实践教学资源。将机械制图实验室、机械原理实验室、机械设计实验室、机械制造实验室、液压与气压传动实验室等覆盖了机械专业所有基础课程的实体实验室和以力学与工程虚拟仿真实验教学中心为主的虚拟实验平台整合为机械工程专业实验室，做到虚实结合，相互补充。组建的新实验室由原来的分散管理变为集中管理模式，并面向机械专业学生统一排课，满足机械基础实验教学，兼顾学生和教师科研实践。

（2）构建以“三个阶段”逐步递进的实验模式为框架的机械类专业实验教学新体系。以机械专业课程和实验教学内容改革为核心，建立以“基础型实验、综合型实验、创新型实验”三个阶段逐步递进的整体构架、适应民族地方高校机械类专业人才培养的需求的实验教学新体系，如图1所示。

第一阶段：基础型实验。该阶段的实验主要为演示、验证、简单的设计实验，使学生学习并掌握常用实验仪器设备基本原理和使用方法，为综合型、创新型实验做铺垫。

第二阶段：综合型实验。该阶段的实验是体现机械设计、机械制造、机械装备等知识的综合运用而开设的一系列综合型实验，学生可根据专业方向、课程设计题目、毕业设计内容、生产实践方向和学习兴趣等选择不同的实验和实践模块，目的是培养学生综合实践动手能力和解决工程实际问题的应用能力。

第三阶段：创新型实验。该阶段实验是结合学生学科竞赛、开放实验基金项目、教师科研项目、大学生创新性实验项目等，由教师引导，以学生为主体，由学生根据研究要求自行选题、设计、并自主进行实验和实践操作，通过创新型实验培养学生的创新与实践能力。

各阶段的实验和实践采用实物实验与虚拟仿真实验相结合，相互补充的方式。满足了学生开展实验和工程应用能力和创新创业实践能力培养的现实需求，为学生进行创新性研究、课程设计、毕业设计、学科竞赛等实践提供有力的平台支撑。

（3）完善实验教学手段。从实验项目和实践方式的选择、时间的确定、方案的设计与分析到实验结果或实践成果的研究等环节采用自主选择模式，使得实践教学体系能不断强化学生自主学习、探索、创新的意识，打造由开放模式到引导模式再到创新模式的实验教学体系。具体实施过程如下。①采用实验室开放和自主学习模式。建立开放式实验教学机制，教学时间、项目、对象全开放。将机械工程专业验室、学科竞赛工作室、工程训练中心、实践基地等实践平台开放，学生实验和实践过程可贯穿项目的选择、方案的设计、成果的研究等环节。在实验教学中坚持必做项目与创新项目相结合、教师引导与学生自主实践相结合、虚拟实验与实物操作相结合、课内实验与课外实践相结合。②构建项目引导促进创新能力培养新模式。将机械类学科竞赛中的机械创新设计大赛、工程训练综合能力竞赛、先进成图技术与产品信息建模创新大赛等项目和大学生创新实验项目、开放实验基金项目进行有机的整合，以项目的形式引導学生对知识结构、关键技术和实验方法进行分析总结，同时将大学生创新实验项目与教师科研平台融合，把本科生拉入教师的科研项目与课题中，既促进了人才实践应用能力的提升，又可以促进科研成果转化为实验或实践项目，彻底解决民族地方高校创新实践源头少的问题。

3 改革效果

作者所在的民族地方高校经过实验教学改革后，机械专业学生的专业能力有了明显提升，实施期间毕业生考研录取率为21.35%，且被“双一流”院校及机械专业综合实力排名靠前的高校录取人数较多;毕业设计（论文）优秀率达20%，就业率高达95%以上;学生参加教师科研项目、开放实验基金项目、教研教改项目人数逐年增加。同时学生工程应用能力和创新能力也得到了大大的提高，学生主持国家级创新创业训练项目1项、省级大学生研究性学习与创新性实验计划项目4项。参加机械创新设计大赛、工程训练综合能力竞赛、创新创业大赛等学科竞赛获得国家级、省级奖励达22项。通过一系列改革措施，学生的实践能力和市场竞争力得到本质上的提高。

4 结语

为了响应国家大力推行的新工科教育理念，民族地方高校作为培养具备为地方企业培养高素质应用型机械专业人才的高等教育机构，不断探索提升机械专业学生实践能力的人才培养模式是当前首要任务，本文分析了作者所在学校机械专业大学生实验教学现状及造成这种现象的原因，探索了一种有助于提升新工科建设背景下民族地方高校机械类专业大学生综合应用能力的实验教学新体系，实践效果显著，具有推广价值。

【参考文献】

[1]陆国栋，李拓宇.新工科建设与发展的路径思考[J].高等工程教育研究，2017（03）：26-32.

[2]张正，李剑，严灿.民族地区机械类专业实践教学的精准定位与架构—以吉首大学为例[J].高教论坛，2017（4）：33-36.

[3]伍文广，胡林，邹铁方.基于专业认证的地方高校机械类学生综合工程素质提升探讨[J].科教导刊（上旬刊）， 2018， No.340（06）：58-59.

[4]刘德福，何玉辉.机械工程专业课程的层次化与模块化实验教学体系改革探索与实践[J].长沙铁道学院学报：社会科学版，2012，13（1）.

[5]徐赐军，李欣，李涛.地方本科院校机械类专业项目式实验教学研究[J].湖北理工学院学报，2015，31（3）.