新工科建設(shè)背景下民族地方高校機械專業(yè)實驗教學探索與實踐

曾欽 嚴燦 吳啟舟

【摘 要】新工科建設(shè)背景下，傳統(tǒng)的機械類專業(yè)實驗教學不能滿足現(xiàn)今工程實際的需要。本文在分析傳統(tǒng)機械類專業(yè)實驗教學存在問題的基礎(chǔ)上，對新工科建設(shè)背景下民族地方高校機械類專業(yè)實驗教學進行了探索和實踐，從實驗資源整合、三個階段逐步遞進實驗?zāi)Ｊ降慕⒌綄嶒灲虒W手段的完善等方面開展了實踐與探索。實踐證明，機械類專業(yè)課程實驗教學改革提高了學生的工程應(yīng)用實踐能力和創(chuàng)新能力，有利于學生綜合素質(zhì)的提高。

【關(guān)鍵詞】新工科;民族地方高校;機械專業(yè);實驗教學改革

中圖分類號： G642;TP311.5-4 文獻標識碼： A 文章編號： 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

在國家實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“智能制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大發(fā)展戰(zhàn)的大背景下對傳統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)。相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才[1]。在人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，急需綜合素質(zhì)高、專業(yè)實踐能力強的復(fù)合型機械專業(yè)人才，這就賦予了民族地方高校機械專業(yè)人才培養(yǎng)的新使命。首先，要繼續(xù)深化機械專業(yè)實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)體系改革，發(fā)揮自身與民族地區(qū)行業(yè)產(chǎn)業(yè)緊密聯(lián)系的優(yōu)勢，主動優(yōu)化專業(yè)實驗教學布局，促進現(xiàn)有機械專業(yè)實驗教學資源，大力培養(yǎng)機械類專業(yè)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才，服務(wù)民族地方產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級;其次，民族地方高校要對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮支撐作用，主動對接民族地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展需要和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求，把握機械行業(yè)人才需求方向，充分利用地方資源，深化產(chǎn)學研融合、增強學生的工程實踐應(yīng)用能力[2]。然而，民族地方高校機械專業(yè)擁有的實驗教學平臺非常有限，培養(yǎng)的學生普遍存在理論基礎(chǔ)強、實踐能力弱，個人能力強、團隊協(xié)作弱，被動接受知識能力強、主動學習實踐技能弱等特點，如何在有限的教學資源條件下探索符合新工科建設(shè)背景下民族地方高校機械類專業(yè)大學生專業(yè)能力培養(yǎng)的實驗教學改革新模式是亟待解決的問題[3]。

1 民族地方高校機械專業(yè)實驗教學現(xiàn)狀及原因分析

民族地方高校機械類專業(yè)實驗教學主要問題表現(xiàn)在：（1）專業(yè)課程實驗教學方式落后。實驗教學多采用灌輸方式，演示、驗證實驗比例高，綜合、創(chuàng)新、開放實驗比例低[4]。（2）重理論輕實踐。機械類專業(yè)課程教學計劃、大綱將實驗課歸于專業(yè)理論課范疇，缺乏沒有完整的實驗教學體系，現(xiàn)有的實驗和實踐項目的設(shè)置不合理，不利于學生的實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。大部分民族地方高校機械類專業(yè)課程實驗、課程設(shè)計、大學生創(chuàng)新性實驗項目、學科競賽等實踐項目沒有納入學生成績考核，使得學生不重視實驗和實踐應(yīng)用環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。（3）實驗室平臺建設(shè)投入不足。民族地方政府對地方高校經(jīng)費投入不多，機械專業(yè)實驗環(huán)節(jié)所需的硬件設(shè)施不足，特別是涉及危險或極端環(huán)境、不可及或不可逆的操作、高成本、高消耗、超大型設(shè)備的實驗室更是無條件建設(shè)，比如說金工實習基地、大型加工實訓車間等。如此就造成應(yīng)用于《機械設(shè)計》、《機械制造基礎(chǔ)》等骨干課程的實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等實驗和實踐環(huán)節(jié)所需要的設(shè)備不足。（4）實驗教學體系落后[5]。機械專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗室相對獨立，實驗設(shè)備共享困難、教學人員溝通不暢，造成設(shè)備利用率低或重復(fù)建設(shè)。另外實驗室資源沒有與課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、學科競賽、大學生創(chuàng)新性實驗項目、開放試驗項目以及教師科研項目等實踐平臺相結(jié)合，學生除正常的實驗上課外再無機會進入實驗室學習和研究。因此，對于民族地方高校機械專業(yè)的實驗教學，如何在有限的資源和平臺下建立科學、合理、有效的教學體系來增強學生動手實踐能力以及提高學生創(chuàng)新意識是急需解決的問題。

2 構(gòu)建新工科建設(shè)背景下民族地方高校機械類專業(yè)實驗教學新體系

民族地方高校機械專業(yè)實驗教學體系的建立是本著培養(yǎng)機械專業(yè)學生具備服務(wù)于民族地方經(jīng)濟發(fā)展的高級工程技術(shù)應(yīng)用型人才為目的，重點培養(yǎng)學生的綜合實踐能力和創(chuàng)新能力。針對人才培養(yǎng)要求，需從以下幾方面著手建立實驗教學新體系。

（1）結(jié)合民族地方高校機械專業(yè)發(fā)展情況，整合實驗和實踐教學資源。將機械制圖實驗室、機械原理實驗室、機械設(shè)計實驗室、機械制造實驗室、液壓與氣壓傳動實驗室等覆蓋了機械專業(yè)所有基礎(chǔ)課程的實體實驗室和以力學與工程虛擬仿真實驗教學中心為主的虛擬實驗平臺整合為機械工程專業(yè)實驗室，做到虛實結(jié)合，相互補充。組建的新實驗室由原來的分散管理變?yōu)榧泄芾砟Ｊ?，并面向機械專業(yè)學生統(tǒng)一排課，滿足機械基礎(chǔ)實驗教學，兼顧學生和教師科研實踐。

（2）構(gòu)建以“三個階段”逐步遞進的實驗?zāi)Ｊ綖榭蚣艿臋C械類專業(yè)實驗教學新體系。以機械專業(yè)課程和實驗教學內(nèi)容改革為核心，建立以“基礎(chǔ)型實驗、綜合型實驗、創(chuàng)新型實驗”三個階段逐步遞進的整體構(gòu)架、適應(yīng)民族地方高校機械類專業(yè)人才培養(yǎng)的需求的實驗教學新體系，如圖1所示。

第一階段：基礎(chǔ)型實驗。該階段的實驗主要為演示、驗證、簡單的設(shè)計實驗，使學生學習并掌握常用實驗儀器設(shè)備基本原理和使用方法，為綜合型、創(chuàng)新型實驗做鋪墊。

第二階段：綜合型實驗。該階段的實驗是體現(xiàn)機械設(shè)計、機械制造、機械裝備等知識的綜合運用而開設(shè)的一系列綜合型實驗，學生可根據(jù)專業(yè)方向、課程設(shè)計題目、畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容、生產(chǎn)實踐方向和學習興趣等選擇不同的實驗和實踐模塊，目的是培養(yǎng)學生綜合實踐動手能力和解決工程實際問題的應(yīng)用能力。

第三階段：創(chuàng)新型實驗。該階段實驗是結(jié)合學生學科競賽、開放實驗基金項目、教師科研項目、大學生創(chuàng)新性實驗項目等，由教師引導，以學生為主體，由學生根據(jù)研究要求自行選題、設(shè)計、并自主進行實驗和實踐操作，通過創(chuàng)新型實驗培養(yǎng)學生的創(chuàng)新與實踐能力。

各階段的實驗和實踐采用實物實驗與虛擬仿真實驗相結(jié)合，相互補充的方式。滿足了學生開展實驗和工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力培養(yǎng)的現(xiàn)實需求，為學生進行創(chuàng)新性研究、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、學科競賽等實踐提供有力的平臺支撐。

（3）完善實驗教學手段。從實驗項目和實踐方式的選擇、時間的確定、方案的設(shè)計與分析到實驗結(jié)果或?qū)嵺`成果的研究等環(huán)節(jié)采用自主選擇模式，使得實踐教學體系能不斷強化學生自主學習、探索、創(chuàng)新的意識，打造由開放模式到引導模式再到創(chuàng)新模式的實驗教學體系。具體實施過程如下。①采用實驗室開放和自主學習模式。建立開放式實驗教學機制，教學時間、項目、對象全開放。將機械工程專業(yè)驗室、學科競賽工作室、工程訓練中心、實踐基地等實踐平臺開放，學生實驗和實踐過程可貫穿項目的選擇、方案的設(shè)計、成果的研究等環(huán)節(jié)。在實驗教學中堅持必做項目與創(chuàng)新項目相結(jié)合、教師引導與學生自主實踐相結(jié)合、虛擬實驗與實物操作相結(jié)合、課內(nèi)實驗與課外實踐相結(jié)合。②構(gòu)建項目引導促進創(chuàng)新能力培養(yǎng)新模式。將機械類學科競賽中的機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、工程訓練綜合能力競賽、先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等項目和大學生創(chuàng)新實驗項目、開放實驗基金項目進行有機的整合，以項目的形式引導學生對知識結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和實驗方法進行分析總結(jié)，同時將大學生創(chuàng)新實驗項目與教師科研平臺融合，把本科生拉入教師的科研項目與課題中，既促進了人才實踐應(yīng)用能力的提升，又可以促進科研成果轉(zhuǎn)化為實驗或?qū)嵺`項目，徹底解決民族地方高校創(chuàng)新實踐源頭少的問題。

3 改革效果

作者所在的民族地方高校經(jīng)過實驗教學改革后，機械專業(yè)學生的專業(yè)能力有了明顯提升，實施期間畢業(yè)生考研錄取率為21.35%，且被“雙一流”院校及機械專業(yè)綜合實力排名靠前的高校錄取人數(shù)較多;畢業(yè)設(shè)計（論文）優(yōu)秀率達20%，就業(yè)率高達95%以上;學生參加教師科研項目、開放實驗基金項目、教研教改項目人數(shù)逐年增加。同時學生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力也得到了大大的提高，學生主持國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目1項、省級大學生研究性學習與創(chuàng)新性實驗計劃項目4項。參加機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、工程訓練綜合能力競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等學科競賽獲得國家級、省級獎勵達22項。通過一系列改革措施，學生的實踐能力和市場競爭力得到本質(zhì)上的提高。

4 結(jié)語

為了響應(yīng)國家大力推行的新工科教育理念，民族地方高校作為培養(yǎng)具備為地方企業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型機械專業(yè)人才的高等教育機構(gòu)，不斷探索提升機械專業(yè)學生實踐能力的人才培養(yǎng)模式是當前首要任務(wù)，本文分析了作者所在學校機械專業(yè)大學生實驗教學現(xiàn)狀及造成這種現(xiàn)象的原因，探索了一種有助于提升新工科建設(shè)背景下民族地方高校機械類專業(yè)大學生綜合應(yīng)用能力的實驗教學新體系，實踐效果顯著，具有推廣價值。

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