机械原理实验教学改革

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摘要：机械原理实验教学是学生将机械理论知识与工程实际相结合的必要手段，对培养学生的实践能力和创新能力起着举足轻重的作用。为适应新工科对机械创新人才培养的要求，针对传统机械原理实验教学中存在的不足，提出了几点改进措施，希望可以对学生的培养发挥作用。

关键词：新工科；实验教学；创新

一引言

为进一步促进我国工程教育的深化改革，加快建设我国向工程教育强国的转变，更好地推进我国经济转型的升级，2017年，教育部提出了新工科建设[1]。建设与发展新工科成为我国由制造强国向创造强国发展的必然要求，高校培养新工科人才对当今社会新经济发展有重要战略意义。大学生是实施创新发展战略的人才储备，新工科人才的培养是当今社会对高等学校的迫切要求，也是高校义不容辞的职责[2]。

二机械原理课程地位

机械原理课程是机械类各专业必修的一门重要的技术基本课程，其知识面更宽、适用性更广、更接近工程实际，在培养新工科人才中将起到不可或缺的重要作用。本课程研究的内容主要包括机构结构分析的基本知识、机构的运动分析、机器动力学、常用机构的分析与设计和机械系统的方案设计等问题[3]。通过本课程的学习，使学生掌握各种机构中的一些共性问题，理解基本原理，并初步具有设计机械系统方案的能力。本课程的学习为学生后续专业课程的学习打好理论基础，为机械产品的创新设计打下良好基础，为机械的合理使用和革新改造打下良好基础。本课程在创新机械所需的知识结构中占有核心地位，在高层次的人才培养中具有提升学生对机械新产品的开发和创新能力的作用[4]。

三实验教学现状

机械原理实验教学是机械原理课程整个教学过程中的一个重要部分，是学生将机械的理论知识与工程实际相结合的必要手段，对培养学生的创新能力和综合素质起着关键作用[5]。但是，目前的实验教学存在一定的问题，具体表现在以下几个方面。

（一）考核方式不完善

传统的机械原理实验教学一般是作为理论教学的辅助手段，大多依托于相应的理论课程。对实验教学的考核也是依托于课程成绩，没有单独的考核成绩，只是作为最终课程考核成绩的一小部分，一般占10%左右。实验考核大多以实验报告完成情况作为评分依据，很难体现出学生对知识的掌握程度。因此教师更加注重学生对课堂理论知识的掌握和理解，对实验教学的重视程度不够；学生为了应对课程考试，也仅仅是注重对理论知识的学习，对实验课程学习的重视程度也不够。这严重阻滞了学生工程实践能力的培养，对学生的培养极为不利。

（二）实验教学模式滞后

传统的机械原理实验缺乏系统性，没有形成一个完整的实验教学体系[6]。实验教学的基本要求仅仅停留在学生加深对理论知识的理解以及对课堂上所学理论知识的验证，没有发挥实验教学的真正作用。在实验的开设过程中，往往以教师的讲解为主，学生很少思考，对实验的原理和仪器的测试方法处于一知半解，甚至完全不懂的状态，不主动参与实验，做实验的积极性不高，只是照本宣科的按照实验指导书的步骤和方法进行，不能充分发挥学生作为实验课堂的主体作用。这种实验的开设对学生自身的锻炼意义不大，学生只是为了完成任务，不能真正参与其中，实践动手能力差，不能满足当今社会对人才培养的要求。这些实验的开设没有体现实验课程对学生创新能力发展的价值，只是加深了对理论知识的理解。

（三）实验手段简单

传统的机械原理实验中，实验手段比较简单，主要以认知性和验证性试验为主，综合设计性实验没有发挥作用[7]。例如机构结构创新设计实验，学生没有设计思路，为了应付实验，搭建的机构过于简单，而且完全按照书上已有的模型进行搭建，没有自己的思考。这种实验由于学时有限，没有获得充分的重视。但这种实验恰恰是最能锻炼学生的，培养学生如何根据所学知识解决现实生活中遇到问题的能力，能够充分发挥学生的主观作用，有理论教学不可替代的作用。

四实验教学改进措施

新工科背景下对大学生的创新设计能力提出了更高的要求，传统实验教学显然已经不能满足对人才培养的需求。针对传统实验教学中存在的不足，提出以下改进措施。

（一）加强实验教学的考核

加强机械原理实验教学的考核，可以增加本实验课程在整个机械原理课程成绩中的比重；也可以单独开设机械原理实验，单独考核，单独计入学分。实验教学的考核可以根据学生出勤、实验完成度、实验创新性、实验报告等综合情况进行评分。这样学生对实验课程的重视程度也会提高，可以大大提高学生对于实验课程学习的自主性和积极性。

（二）构建实验教学体系

根据机械原理教学模式的改革，结合我校机械原理实验教学现状及实验室实际情况，采用逐层递进的方式构建新的实验教学体系。1.认知性实验。这是第一阶段实验，带领学生走进机械的世界，学生可以根据机械原理陈列柜中的语音讲解以及动画演示，对课堂上所学的理论知识有一定的感性认知。2.验证性实验，包括机械运动简图的测绘，渐开线齿轮参数测量实验，齿轮范成实验，转子动平衡实验。这是第二阶段实验，此类实验的开设可以增加学生对机械原理课程中理论知识的掌握，实验学时不必过长。3.综合设计性实验，包括平面（空间）机构创意组合实验、机械系统装配训练实验、机械运转速度波动调节实验。这是第三阶段实验，此类实验的开设目的是培养学生的动手能力以及让学生掌握现代化的实验测试手段和方法，适当增加实验学时。

（三）增加综合设计性实验

综合设计性实验是当前实验教学的趋势。在保留传统实验课程内容的同时，应大大增加综合设计性实验的开设比例，以此增强学生综合认识问题和解决问题的意识和能力，培养学生的设计能力和创新能力。如平面机构创意组合实验，教师可以根据实际生活中存在的一些问题，让学生们思考如何运用所学知识设计一个方案来解决这些实际问题。学生可以分小组完成也可以独立完成，运用所学的平面机构的知识，提出设计方案，画出机构运动简图，计算自由度，验证设计方案的可行性，在试验机构上进行机构的搭接训练。在搭接过程中，学生可以加深对机构组成原理的认识。同时还可以利用试验机构上配套的计算机仿真软件对搭建的机构运动参数进行测试，掌握测试方法，提高动手实践能力。在此基础上，还可以增加空间机构创意组合测试分析实验。学生在解决生活中实际问题的同时，会大大增加其自信感和成就感，激发学生的热情和兴趣，营造良好的学习氛围。这类实验的开设，能够充分调动学生学习的积极性，对学生的创新设计能力有很大的提高。

（四）营造开放式实验环境

机械原理课程是大学生接触的与工程实际联系最紧密的第一门专业基础课程，其教学内容丰富且抽象，这对实验教学提出了颇为严苛的要求。学生对机械的认知完全借助于实验室。就我校目前的机械原理实验室而言，仅在开设实验课时对学生开放，而且个别实验设备出现了闲置的现状。这就要求学校对实验室的开放时间进行合理安排，每个工作日定期对实验室进行开放，这样可以保证有需求的学生能随时接触到实验设备，为学生搭建一个良好的实验环境。同时还可以提高实验设备的有效利用程度，减少实验设备的闲置时间，合理利用资源。开放性的实验环境可以增加学生的学习积极性，给予学生更多自由发挥的空间，引导鼓励学生参加机械类的学科竞赛，有利于培养学生的创新精神。

五结语

新工科对机械工业中创新型人才的渴求与日俱增。然而，传统的实验教学对学生综合能力的培养显然是不够重视的，无法达到教学大纲的要求，无法满足新工科对机械原理课程实验教学的要求。通过加强实验教学的考核，构建实验教学体系，增加综合设计性实验，营造开放性实验环境等措施，提升学生的动手能力和独立思考的能力，这对培养基础扎实，实践能力强，综合素质高，具有创新精神的创造型人才具有重要的现实意义。未来社会最重要的是人才的培养，而创新能力的培养是人才培养的重中之重。只有重视创新人才的培养，才能更好地服务未来的产业。

参考文献

[1]陆国栋.“新工科”建设的五个突破与初步探索[J].中国大学教学，2017，（5）：38-41.

[2]孙瑛，程文韬，蒋国璋.研究生创新与实践能力提升途径的研究[J].教育教学论坛，2018（7）：41-43.

[3]孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2013.

[4]李秀红，李文辉.新工科背景下机械类专业基础课程改革研究[J].教育理论与实践，2019（3）：36-38.

[5]徐春明，周艳.机械原理实验教学改革与实践[J].大学教育，2018，（11）：89-91.

作者：赵婕 单位：太原科技大学晋城校区