机械基础综合实验教学改革初探

机械基础综合实验是高校机械专业开设的重要的基础实践课程环节，其较强的设计性、分析性和综合性对学生知识结构拓展、独立思考处理问题的能力和创新意识的提高具有重要作用。随着全国各高校工程教育认证工作的推进和发展，更加强调卓越工程师和创新性人才的培养，但从实际的教学工作及效果来看，以教师为中心的传统的实验教学方式制约了学生综合素质与工程实践能力的提高。本文基于机械基础综合实验教学体系的特征及课程教学现状，总结其常存在的问题并开展深入的分析，进而从实验教学内容、模式和方法等方面提出改进的措施和建议，并探索能提升实验教学质量和增强学生工程实践能力的发展方向。
1、实验教学体系特征与教学现状
机械基础综合实验是独立设置的实验课程，可以使学生有更多时间和机会进行实践操作。根据机械类专业基本教学要求配置实验项目，其教学体系如表1所示，实验项目包括综合型、验证型和设计型实验三种，并且以综合型实验为主，这不仅能激发学生的学习兴趣，还能够强化学生设计分析、研究探索和创新思维的训练，如平面机构创意组合实验和机器人结构认知实验等。实验涉及材料力学、机械原理、机械设计和工程材料等理论课程及机械基础实验相关内容，共32个学时，于大三上学期进行。机械专业本科生经两年专业基础课及基础实验的学习和操作后，对相关专业知识和基本实验技能有了一定的了解，通过多门课程所涉及的综合实验将相关内容串联起来，使理论知识全面巩固，实验技能进一步提高，有利于今后学习和工作所用。
2、机械基础综合实验教学中存在的问题及原因分析
随着工程教育认证工作在我国高校工程专业的实施，工程教育改革不断深化，目前高校的教学活动往以学生为中心进行转变。实验作为工程能力培养的重要实践平台，是工程教育认证工作的重要组成部分，但传统的实验教学已不能满足新的改革和发展要求，其存在的主要问题和原因如下：
（1）实验项目长期固定，虽然涉及的理论课程较多，但与部分独立设置的机械基础实验内容重复，丰富程度有所欠缺。为使学生能把握知识的连贯性，综合实验多将理论课程主要所学知识进行综合应用为主，如材料断口的宏观观察及其显微硬度实验，就是将材料的热处理及力学性能测试等串联起来再加入断口宏观分析的新内容，虽然保证了知识的串联，但重复部分容易导致学生疲惫而降低学习及操作的积极性。
（2）教学过程仍以教师为中心，学生的主体地位难以体现。尽管综合实验涉及的多数内容，学生已有一定基础，但很多学生掌握得并不扎实，加之学期的跨度和实验课时的限制，学生预习不够或根本不做预习，导致“老师先讲、学生再按部就班完成”这种教学模式的重现。另外实验分组中每个学生自身程度不尽相同，出现了有的学生思维活跃且积极主动，而有的学生只是机械配合，教学效果差强人意。
（3）实验考核机制单一，学生消极对待。考核是检查学生学习成果最直接的方式，实验课程与理论课不同，目前实验课程最常用的考核方式是实验报告或者作业的评估，这种单一的考核机制容易使部分学生有机可乘，出现实验报告或作业相似甚至完全相同的抄袭现象。实验报告主要记录实验操作结果，较难全面地反映和体现学生操作过程，而老师也很难做到时时监督每个学生。因此如何有效评判实验成绩也是高校实验教学改革的重要内容之一。
3、机械基础综合实验教学改革措施与方向
基于以上存在的主要问题和产生原因，从多个方面提出相应的改进措施和建议，也为今后的发展方向进行了探索，具体如下：
（1）丰富实验内容，精选实验项目，梳理层次进行模块化。针对实验项目长期固定的问题，应结合机械类专业基础课程相关要求，以推进工程教育认证和卓越工程师建设为目标，丰富扩充相关实验内容，同时又要兼顾项目的精选，避免内容的重复，并结合时代科技发展趋势，设置更利于培养学生创新精神与思维的项目，增强学生的求知欲和勇于尝试探索的好奇心。梳理知识体系和实验技能的层次，分别建立基础、中级和高级不同程度的模块[6]，夯实基础，循序渐进。
（2）调整教学模式，注重实验预习，优化教学效果。为了发挥学生的主观能动性，体现学生主体地位，可采用开放性实验、混合式教学和翻转课堂等教学模式。教学模式的改革要求学生有充足的实验准备，因此要重视预习。基于学生通过前面学期的学习已经掌握一些基本技能，可以通过布置预习作业来督促学生做好实验预习，如用自己的语言描述相关实验设备的使用方法，或是自己对某个知识模块的认知及举例，如平面机构创意组合及分析实验中的杆组等。
（3）细化实验成绩，完善考核机制，设计实验考核体系。适用于实验教学学生成绩考核的机制和体系非常重要，有利于学生积极进行实验，同时也可以提高教学质量。将实验操作作为重要考核内容，并在其中加入一些实验现象的随机提问，加入预习报告的考核，使预习落到实处，同时兼顾出勤和实验报告成绩，对其几项进行加权平均。要制定出详细明确的评分体系，并在实验时让学生了解清楚，进而规范操作，更加认真对待实验过程。
（4）通过多种平台加强实验教师队伍建设，借助竞赛平台提升学生创新能力。全国高校在实验室师资建设上也提供了许多的机会，如产学研、各种培训交流等。实验教师应增强教改意识，抓住各种学习机会提升自我，并鼓励实验教师与科研团队或企业合作，开创新的实验项目及设备，带领学生参加力学实验竞赛、机械创新设计大赛等，多方面提升学生创新能力。
4、结语
工程教育认证工作为高校教学改革指明了方向，也对实验教学工作提出了许多要求，其中实践和创新是基本主旨。本文就机械基础综合实验教学体系特征和现状对其存在的主要问题及原因进行分析，并在此基础上从多方面提出改进措施和发展方向，这也是为社会培养和提供创新人才的必由之路