机械设计基础是近机类各专业开设的一门重要的技术基础课程,该课程作为一门实践性很强的课程,其实验教学是一个十分重要的实践环节,除了起到使学生加深对理论知识的理解、对课堂上教授的理论知识的验证作用外,更重要的是培养学生工程意识、工程实践动手能力、理论联系实际能力、分析问题和解决问题的能力,启迪其创新思维,开拓其潜能的重要手段。因此,作者认为有必要对机械设计基础传统的实验教学进行深入改革,从而建立大工程背景下的实验教学体系,对实验项目进行分层次设置、分类管理,更新实验内容,改革实验教学方法和手段以及实验成绩考核方式,为大工程背景下的应用型高级专门人才的培养奠定了坚实的基础。
1机械设计基础实验教学的现状
虽然机械设计基础实验教学在课程培养目标上占据着重要的地位,但长期以来由于对课程实验教学的重视程度不足,导致了目前课程实验教学主要存在以下问题:
(1)实验教学缺乏工程背景,实验项目的设计与工程实际应用脱节,难以激发学生学习兴趣。我国高校的学生绝大多数学习经历都是连续的,都是从高中直接进入大学的,接触社会实践的机会很少,对机械的了解只限于生活中接触的范围,还习惯于理性思维,缺少工程观念,无法将理论知识和工程实际相结合。同时由于实验较偏重于理论验证,所以其实验项目的设计理论性也较强,再加之实验教师的讲授不能很好地将某一实验与工程实际应用相结合,势必导致学生觉得实验距离我们的生活和工作实际较远,难以调动学生实验的积极性。
(2)实验体系陈旧,教学内容、方法和手段单一,不适应当前人才培养的需求。传统的机械设计基础实验体系中,各实验内容往往比较单一,所涉及的知识面较窄,缺乏各学科知识的关联性和交互性,所用的实验手段也比较单一,实验教学设备比较陈旧落后,难以开设综合性和设计性的实验。同时在实验中,往往注重的只是如何正确使用某类仪器或设备得到所需要的实验数据,而不注重根据实验原理,为什么要采用这样的实验方法和测试手段。部分实验项目的设置还未突破理论课程体系的制约,从而导致实验内容的低水平重复,不利于学生实验技能和创新精神的培养。
(3)实验成绩评定方式缺乏科学性,不能突出能力培养。传统的机械设计基础实验成绩的构成主要包含实验表现、实验过程的操作、实验报告的撰写等三部分内容。同时,实验成绩仅作为平时成绩的一部分,且该部分成绩在总评成绩中,所占比例较小,导致一些学生不认真做实验,抄袭别人实验报告的现象时有发生。这种成绩评定制度不能全面反映学生的学习状况和实际水平,不利于激发学生的学习积极性,也不利于理论与实践知识的融合。
(4)实验项目数量少,学时低,不利于高素质应用型专门人才的培养。传统的机械设计基础课程实验项目数量一般在34项,实验学时通常仅占总学时的10%,实验学时过少,加之受实验条件所限,学习主动性较差的部分学生就很少有实践动手机会,系统培养和训练学生掌握实验科学知识、科学方法与实验能力的目标都很难做到,培养创新精神和创新意识就更无从谈起。
(5)对实验教学质量的重视程度不够,教学质量监控不到位。受重理论、轻实践的传统教育理念的影响,学生对实验教学普遍重视不足,影响了教学质量的提升。实验教学环节的多样性及其内容的复杂性决定对其监控的难度大。在教学形式上,普遍实行由指导教师对实验内容进行讲解,然后由学生做实验,有问题时请教师指导。如果学生能完成规定的实验任务并交实验报告,就无需教师进行指导。这样就造成了对实验教学质量监控的不全面、不客观,实验教学过程各环节缺乏信息收集、管理和反馈机制,其质量得不到有力保障。
2深化机械设计基础实验教学,提高学生的动手实践能力
2.1搭建工程背景,强化学生工程素质的培养
在实验教学中,加强了实验与工程实际的联系,在新的实验教学大纲中规定每项实验内容的讲授都要引入典型的与课程实验相关的工程实例。在实验中要以大工程为背景,以工程为主线,着力于学生的工程意识、工程实践动手能力和工程素质的培养,将工程教育、科学教育融合在一起。要注重介绍利用工程基础理论解决工程实际问题的思维和方法,加强学生工程素质的培养。
2.2以机械设计基础课程建设为重点,推进课程实验教学改革
(1)优化机械设计基础实验教学体系。在全面分析学生能力结构的基础上,以培养学生具有扎实的实验技能,较好的机械综合设计能力、分析能力和科学研究能力,挖掘学生潜能以及激活学生的创新思维为目标,构建包括基础性实验、综合性实验和设计性实验3个层次的实验教学新体系。该体系采取分层次设置、分类管理的方式。分层次设置是指在新体系中,力求按照学生能力形成的不同阶段,通过基本实验能力的形成、综合能力的训练、设计和创新精神的培养来逐步实现由理论到实践的过渡,促进知识、能力、素质的协调发展。分类管理是指在满足实验培养目标的基础上按因材施教和以学生为本的原则将实验项目设置为必做项目和选做项目。
第一层次实验:指基础性实验,是开展科学研究的基础,也是开展综合性实验和设计性实验的基础。其目的在于促进学生掌握基本原理,培养学生的基本实验技能、发现问题和解决问题的能力。
第二层次实验:指综合性实验,是实验内容涉及相关的综合知识或运用多门课程的知识,对某一问题进行综合研究的实验,它注重学生对知识的理解、运用和掌握。其目的在于提高学生的动手能力、综合分析和解决问题的能力,达到能力、素质和创新意识的综合培养。
第三层次实验:指设计性实验,是为了让学生独立开展科学研究的实验,以学生为主体,教师为主导的实验教学。它注重学生在实验过程中自行设计和知识应用的合理性。其目的在于通过学生独立设计、独立分析,实现自主学习、自主创新,提高综合设计的实践能力,鼓励学生大胆创新,勇于探索,培养学生掌握基本的测试技术,具备初步开展科学研究的能力。
(2)深化机械设计基础实验教学内容改革。从调动学生积极性、提高学生实践动手能力、培养学生工程意识和创新意识的角度出发,对机械设计基础实验教学内容进行了深入改革,改革的要点是:
①对机械设计基础实验项目进行了重新认定和改造,形成了基础性、综合性和设计性的3个层次的实验教学体系。
②引入现代科技知识,用新技术、新理念和新方法改造传统实验。更新教学内容,用新的科学知识和现代测试技术丰富实验内容,改变传统实验内容与现代工业生产和应用技术之间脱节的现象。
③实验教学内容要突出学生的主体地位,以学生为本安排实验教学内容。在遵循教学规律,体现由基础到综合的基础上,充分考虑学生理论知识基础和基本技能训练,更加注重实验原理和方法。
④把工程意识、创新精神、实验能力的培养纳入实验教学内容,更重要的是贯穿渗透到实验教学环节中去,鼓励引导学生提出不同的设计方案和解题途径,引导学生细致观察实验现象,总结实验结论,提出实验建议。
(3)教学方法、教学手段改革。从激发和培养学生自主学习、自主实践和自主创新的角度出发,对教学方法和教学手段进行了如下改革:
①充分发挥实验指导教师的主导作用,积极采用启发式、讨论式和现场教学等多种教学方法,增强实验教学的趣味性和吸引力。鼓励学生独立思考,激发学习的主动性,培养学生的科学精神和创新意识。
②为了发挥学生的主体作用,促使学生养成勤于分析和善于思考的好习惯。在教学中要求学生做到实验课前有预习,明确实验目的、内容、步骤和要求。实验课后有总结,归纳技术与操作要点,分析不足与改进方法,并提出合理化建议。
③为了提高教学效率和学生学习兴趣,解决实验学时相对较少的问题,实验教学中应充分利用多媒体进行授课。多媒体在实践与理论互相渗透方面具有一定的优势,既能节省设备资源,又能充分保证实验教学要求。
④为了解决学生预习、复习和强化实验技能的需要,机械设计基础实验室实行全天候课外开放。这样做可以有效地解决实验学生人数多、仪器设备不足的问题。同时,也为开设综合性、设计性实验创造了条件,学生可以根据自己的学习和实验进程自主选择实验时间,使每一个学生都有机会动手操作实验的每一个环节,进而提高了实验的教学质量。
2.3以能力培养为重点,推进机械设计基础实验考核方式改革
为了进一步强化学生的实验意识和做好实验的自觉性,提高学生重视实验的程度,对现行的实验考核方式进行了改革。将原有的考核方式改变为实验平时成绩与期末实验操作考试成绩综合评定的方法。在此基础上,实验室制定了实验考试与补考方案与具体细则等制度。同时,经过与任课教师及学校领导协商,将机械设计基础实验成绩实行一票否决制,即机械设计基础实验不及格者整个机械设计基础这门课程就不及格。
2.4增加实验学时,扩充实验项目,提高学生实验技能
应增加实验学时的比例,其学时可为理论教学学时的30%或更多。根据课程培养目标的要求,增加实验项目的数量,原理论教学中的某些内容可结合实验教学进行讲授,其效果明显优于原课堂理论教学。
2.5建立机械设计基础实验教学质量评价体系,完善实验教学质量监控机制
与理论教学相比,实验教学的监控与管理有着不同的特点。我校从现代化管理手段入手,规范了实验教学的各项工作,强化了实验教学的科学管理,建立了三级教学质量监控(专家评教、同行评教和学生评教)、常规质量检查、信息处理及反馈为一体的实验教学质量监控体系,确保了实验教学质量的稳步提升。
3结束语
机械设计基础实验教学,除了要求进一步优化课程实验体系、深化实验内容、教学方法和手段的改革外,还必须进一步加强实验教学管理体制的改革。同时,随着实验教学的不断改革,先进的实验设备、仪器的应用以及综合性和设计性实验内容的增加,也对实验教师的业务素质、责任意识和敬业精神提出了更高的要求。
