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關(guān)于機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的研究論文
一、引言
中南大學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主要負(fù)責(zé)全校工科類本科生的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理工作。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心于2002年進(jìn)入湖南省普通高等學(xué)校基礎(chǔ)課示范實(shí)驗(yàn)室建設(shè)行列。面對(duì)科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的新形勢(shì)，我們對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了一系列的探索和完善，已期望能為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家輸送一批具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才。
二、指導(dǎo)思想
高校教育的任務(wù)是培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐動(dòng)手能力的高素質(zhì)專業(yè)人才，以滿足21世紀(jì)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)對(duì)人才的需要。相對(duì)而言，機(jī)械類專業(yè)課程是理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，這就要求我們對(duì)創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不斷進(jìn)行探索，以滿足21世紀(jì)對(duì)人才的需要。
教學(xué)中心在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索中，改革思路清晰，教育理念先進(jìn)，指導(dǎo)思想符合教育規(guī)律和高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求;在具體的教學(xué)過程中，著重培養(yǎng)學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)問題并獨(dú)立思考解決問題的能力，并適時(shí)啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生的能力得到全面發(fā)展，綜合素質(zhì)有所提高。
三、遵循的原則
創(chuàng)建機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系所遵循的有關(guān)原則和規(guī)律：
1.根據(jù)機(jī)械認(rèn)識(shí)規(guī)律研究教學(xué)規(guī)律。根據(jù)機(jī)械類專業(yè)和近機(jī)械類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)要求，遵循從機(jī)械認(rèn)識(shí)到機(jī)械設(shè)計(jì)再到機(jī)械研究創(chuàng)新的教學(xué)規(guī)律因材施教，有區(qū)別、有綜合、有計(jì)劃、有目的、有系統(tǒng)地對(duì)學(xué)生施加影響，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力和科學(xué)研究的素質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，堅(jiān)持使學(xué)生的認(rèn)識(shí)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由單一特殊認(rèn)識(shí)到輻射狀多樣性認(rèn)識(shí)，堅(jiān)持循序漸進(jìn)，由淺入深，先理論后實(shí)踐，或邊理論邊實(shí)踐，使二者互補(bǔ)，從而使學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)專業(yè)知識(shí)由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的升華。
2.堅(jiān)持以人為本原則。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，堅(jiān)持貫徹一切從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)、一切為了學(xué)生的原則。注重學(xué)生個(gè)性的發(fā)揮，使其能揚(yáng)長(zhǎng)避短，突出強(qiáng)項(xiàng)。
3.堅(jiān)持繼承和發(fā)展創(chuàng)新原則。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，正確處理傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容的關(guān)系，刪除陳舊過時(shí)的內(nèi)容，合并重復(fù)和類似的內(nèi)容，減少簡(jiǎn)單的理論驗(yàn)證性內(nèi)容，增加體現(xiàn)高新技術(shù)發(fā)展成果和趨勢(shì)的內(nèi)容，增設(shè)使學(xué)生發(fā)揮綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的內(nèi)容，繼承原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)行之有效的部分，在保持原有精華的基礎(chǔ)上不斷整合優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)發(fā)展和創(chuàng)新。同時(shí)瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)和國(guó)際上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，與時(shí)俱進(jìn)。
4.堅(jiān)持突出特色。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索中，堅(jiān)持創(chuàng)新和繼承相統(tǒng)一，特色與普適相統(tǒng)一。在加大原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改革和建設(shè)力度的同時(shí)，注重開發(fā)綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的特色項(xiàng)目，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在全省乃至全國(guó)真正起到示范作用。
四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系
實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以省示范實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為契機(jī)，以改革帶動(dòng)建設(shè)，建設(shè)促進(jìn)改革，將過去孤立封閉的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系轉(zhuǎn)變?yōu)榭赏卣归_放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。具體實(shí)施需從如下幾個(gè)方面進(jìn)行：建立可拓展的實(shí)驗(yàn)課程體系;優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容;變革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法;革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段;改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核辦法。
1.實(shí)驗(yàn)課程體系。機(jī)械基礎(chǔ)課(工程制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械原理、創(chuàng)造工程學(xué)等)是實(shí)踐性和理論性均很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能僅僅依附于理論教學(xué)，但也更不能與理論教學(xué)完全脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須從理論教學(xué)出發(fā)，以理論知識(shí)為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合實(shí)踐能力與開拓創(chuàng)新精神為目的。因此，機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系不應(yīng)是完全孤立的體系，必須是可承前啟后的開放體系。據(jù)此，按照從機(jī)械認(rèn)識(shí)到機(jī)械設(shè)計(jì)再到機(jī)械創(chuàng)新的教學(xué)規(guī)律，參照類比現(xiàn)在通行的四個(gè)層次(即引導(dǎo)認(rèn)知、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn))的實(shí)驗(yàn)體系劃分法，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心創(chuàng)造性地提出五個(gè)層次實(shí)驗(yàn)體系劃分法，即增加了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)層次，由淺入深構(gòu)筑了可拓展的實(shí)驗(yàn)課程體系：引導(dǎo)認(rèn)知、基礎(chǔ)訓(xùn)練、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐，將機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、創(chuàng)造學(xué)等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)連接為一個(gè)有機(jī)的整體，以滿足21世紀(jì)對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。①引導(dǎo)認(rèn)知：主要包括對(duì)機(jī)械的發(fā)展過程與未來發(fā)展趨勢(shì)的認(rèn)識(shí)了解，對(duì)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械創(chuàng)新的認(rèn)知。②基礎(chǔ)訓(xùn)練(基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的向下延伸)：主要包含制圖測(cè)繪、CAD繪圖、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖測(cè)繪、齒輪范成原理加工等。③基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：包含機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)、液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承性能實(shí)驗(yàn)、帶傳動(dòng)及其特性實(shí)驗(yàn)等。④綜合實(shí)驗(yàn)(包括一些綜合性和研究創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目)：如減速器結(jié)構(gòu)分析及裝拆實(shí)驗(yàn)，滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)及綜合性能分析實(shí)驗(yàn)，螺紋傳動(dòng)綜合性能分析實(shí)驗(yàn)，靜態(tài)與動(dòng)態(tài)螺栓連接綜合實(shí)驗(yàn)，平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)測(cè)試分析實(shí)驗(yàn)，平面機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真分析實(shí)驗(yàn)，機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合實(shí)驗(yàn)，機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)及多軸搭接實(shí)驗(yàn)，機(jī)械傳動(dòng)方案綜合及性能分析實(shí)驗(yàn)。⑤創(chuàng)新實(shí)踐(研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的向上拓展)：相關(guān)基礎(chǔ)課程結(jié)束后，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣和特長(zhǎng)，充分發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，開動(dòng)腦筋，提出某些創(chuàng)造性的想法，向?qū)W校申請(qǐng)相關(guān)創(chuàng)新項(xiàng)目并獲得資助。
此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心根據(jù)自身獨(dú)創(chuàng)的五個(gè)層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并結(jié)合相關(guān)軟件建設(shè)，還搭建了六個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)：引導(dǎo)認(rèn)知平臺(tái)、基本訓(xùn)練平臺(tái)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)和開放實(shí)踐平臺(tái)，以滿足課程體系的需要。
為使機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系真正成為一個(gè)可拓展的體系，根據(jù)相關(guān)理論課程的特點(diǎn)，在機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置上實(shí)行三結(jié)合，即：獨(dú)立設(shè)置課程與進(jìn)度選課相結(jié)合、課堂訓(xùn)練和課外實(shí)踐相結(jié)合、選做和必做相結(jié)合。具體實(shí)施辦法如下：①獨(dú)立設(shè)置課程與進(jìn)度選課相結(jié)合：根據(jù)機(jī)械類機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)課程總學(xué)時(shí)達(dá)16～20學(xué)時(shí)，2005年開始試行獨(dú)立設(shè)置課程;根據(jù)非機(jī)械類機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)只有6～8學(xué)時(shí)，采取進(jìn)度選課的方式，按照理論課進(jìn)度，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)絡(luò)自定實(shí)驗(yàn)時(shí)間并預(yù)約。②課堂訓(xùn)練和課外實(shí)踐相結(jié)合：所有基礎(chǔ)訓(xùn)練項(xiàng)目由任課教師布置任務(wù)，學(xué)生在課內(nèi)或課外預(yù)約自主訓(xùn)練。引導(dǎo)認(rèn)知和創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目可在教師的指導(dǎo)下自主進(jìn)行。③選做和必做相結(jié)合：除去基礎(chǔ)訓(xùn)練和創(chuàng)新實(shí)踐外，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)可開出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目13項(xiàng)，由必選和自選兩部分相結(jié)合。其中驗(yàn)證型4項(xiàng)(8學(xué)時(shí))，占30%，設(shè)計(jì)型、綜合型、創(chuàng)新研究型9項(xiàng)(24學(xué)時(shí))，占70%。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。為了適應(yīng)四化建設(shè)和時(shí)代進(jìn)步的要求，同時(shí)兼顧機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)理論和我校學(xué)科特色，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了細(xì)致的篩選，刪除了一些落后陳舊不符合時(shí)代要求的項(xiàng)目，同時(shí)更新了一批新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(如滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)及綜合性能分析實(shí)驗(yàn)，螺紋傳動(dòng)綜合性能分析實(shí)驗(yàn)，平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)測(cè)試分析實(shí)驗(yàn)，機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)，機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)及多軸搭接實(shí)驗(yàn)，機(jī)械傳動(dòng)方案綜合及性能分析實(shí)驗(yàn))。根據(jù)新的課程體系和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心編寫了《機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》二本新的實(shí)驗(yàn)教材。這些教材反映了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和研究成果，除了將基礎(chǔ)訓(xùn)練和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目編入外，還將新的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及反映國(guó)際先進(jìn)水平的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目納入教材，既體現(xiàn)了我校特色，又迎合了時(shí)代發(fā)展的需要。此外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程體系的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心還制訂了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱與內(nèi)容，確立了以學(xué)生為中心進(jìn)行自我訓(xùn)練的教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目編排深入淺出，符合認(rèn)知規(guī)律，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生研究創(chuàng)新的潛能。
3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心依托現(xiàn)代化的技術(shù)手段能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體教學(xué)以及虛實(shí)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。①在購(gòu)置新設(shè)備時(shí)配置了計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)軟件。②新的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)率先實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)和虛實(shí)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)。③實(shí)現(xiàn)教學(xué)中心在所有工作日以多形式面向全校學(xué)生開放，全面實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理。機(jī)械學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用預(yù)約制，即學(xué)生預(yù)約登記實(shí)驗(yàn)室安排學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。工程制圖學(xué)實(shí)驗(yàn)室則采用隨到隨做的方式，隨時(shí)接納學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)。
4.教學(xué)效果與考核。教學(xué)中心建立了嚴(yán)格的教學(xué)評(píng)價(jià)體系與監(jiān)控機(jī)制。對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用與理論教學(xué)相似的教學(xué)評(píng)價(jià)體系與監(jiān)控機(jī)制，如制定了主講教師負(fù)責(zé)制、輔導(dǎo)答疑與批改作業(yè)制度、課程考核方案等。此外，還制定了教學(xué)檢查制度、聽課制度、教學(xué)研究制度等。在實(shí)驗(yàn)過程中，加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生的管理，其考核內(nèi)容從實(shí)驗(yàn)技能、獨(dú)立操作、創(chuàng)新意識(shí)等多方面綜合考核，學(xué)生成績(jī)采用預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)考試的三級(jí)計(jì)分方法。
五、結(jié)論
本文通過對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索，完善和改進(jìn)了現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，從而全面提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，符合時(shí)代對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求，更有利于學(xué)生理論認(rèn)識(shí)和實(shí)踐能力的結(jié)合，更有助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的升華，提高了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。
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