国家级机械工程实验教学中心的建设与成效

张 锋， 宋宝玉， 崔丽娟， 王滨生， 温喜宝

(哈尔滨工业大学 机械工程实验教学中心，黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引 言

培养学生的创新精神和工程实践能力是高等工程教育的首要任务[1-2]。高校实验室是实施素质教育、培养学生创新精神[3]、实践动手能力[4]及综合素质的主要场所[5-6]。通过实验教学提高学生的科学素养,培养学生的创新意识、创新精神[7-8]、创新思维和创新能力,在高校创新人才[9-10]培养中有十分重要的地位[11]。实验教学的方法和手段是全面实施素质教育、培养学生创新能力的重要途径[12-13]。

《教育部、财政部关于实施高等学校本加强学生实践能力和创新精神培养，促进优科教学质量与教学改革工程的意见》[14]提出了推进高等学校实验教学内容、方法、技术、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新，质资源整合和共享，提升办学水平和教育质量。按照这个精神教育部通过评审建立一批国家级实验教学示范中心。

面向国家与社会需求，培养“研究型、个性化、精英式”具有国际竞争力的高素质毕业生是哈尔滨工业大学的本科生人才培养目标。实践教学质量对这一培养目标的实现具有至关重要的作用[15]。

2006年12月实验教学中心获批国家级实验教学示范中心。多年来中心围绕实验教学与学生的培养目标，在教学理念，教学体系、教学方法等方面进行了深入研究与实践。在学生的实践和创新能力的培养及科研成果转化实验教学方面取得一些成功的经验。

1 集中优势 整合资源

中心秉承“规格严格，功夫到家”的哈工大校训，把对学生创新精神与实践能力的培养贯穿于整个教学过程，建立了“学生为本，知识传授，能力培养，素质提高，协调发展”的教学理念。在此基础上，确立了“依托科研优势，教学科研互动一体化，培养学生创新意识和动手能力”的建设理念。

中心获批时由校工程训练中心、机械基础实验中心和院专业教学实验中心三家单位组成。中心以培养人才的实践和创新能力为根本目标，不断加强建设，深化教学改革，注重实验和实践教学与理论教学的有机结合，建成了分阶段、模块化的实验和实践教学体系。中心于2009年创建了大学生机械创新实践基地。现有实验用房面积1.126 6万m2；设备1 854台套，价值约3 771万元。

中心面向全校59个专业开设89门实验课程，共275个实验项目，年均接纳9 600余名本科生的实践教学任务，年人时数近58万。

中心获批6年来，承担教学研究项目128项，获教学成果奖33项；4门课程被评为国家精品课程，10门课程被评为省级精品课程；1人被评为国家级教学名师，6人被评为省级教学名师；承担科研项目661项，自制实验设备26种，大量科研成果被及时转化为实验教学项目；指导大学生科技创新活动5 000余人次，获各类成果779项。中心相关成果被CCTV、人民日报等媒体广泛报道，起到了很好的示范和辐射作用。

中心除了承担大量的教学工作外，还承担大量的教学改革任务(见图1)。

图1 中心承担的教改任务

2 加强管理 完善体系

机械工程实验教学中心，依托机电工程学院，实行校院两级管理，以工程训练平台、机械基础实验教学平台、专业教学实验平台、大学生科技创新活动基地为支撑建立。本着实现实验教学与理论教学的有机结合，以学生的能力培养为核心，体现出注重能力、个性及创新意识培养的基本原则，在实验教学体系建设上根据学生不同学习阶段的实际情况，建立分阶段、模块化的实验教学体系，突出分层次、个性化的培养模式。如图2所示，中心的实验教学体系，由工程训练教学、机械基础实验教学和专业实验教学三大实验教学平台和一个大学生科技创新活动基地组成。

图2 机械工程实验教学中心的实验教学体系

分阶段的实验教学使学生从入学到毕业整个阶段都能得到良好训练。分层次实验教学模式根据专业类型和学生的需求设置必修实验(基本型实验)、选修实验(提高型实验)和课外科技创新实践活动(研究创新型实验)。这样既可以满足不同层次学生的需求，同时又可以对各门课程的内容进行综合应用，最大限度地提高学生的创新实践能力。采用分层次实验教学模式，体现了“厚基础、重个性”的实验教学理念。为便于组织实验教学，每个教学平台的实验课程又采用模块化教学方式，各模块间在教学上既相互独立，又相互联系、相互补充，形成系统完整的知识体系。目前中心面向全校开出的实验课程中综合设计性、创新性实验项目占实验项目总数的66%以上。

中心经过几年来的建设形成了一套完善的实验教学体系，根据学生4年不同学习阶段的实际情况，采用分阶段、模块化的实验教学体系，突出分层次、个性化的培养模式,可以使学生循序渐进获得知识。通过实验，巩固理论知识；依靠实验，提高动手能力；结合实验，强化创新意识；利用实验，培养科研素质。

中心依靠先进的建设理念和实验教学指导思想，对实验教学进行了合理定位和改革，依据自身的科研优势开发独特的18学时的专业课实验，实现了科学研究与实验教学、实验教学与理论教学的统筹协调，同时实现了：① 教学实验与工程背景相结合，创新选题紧密结合工程实际，自制多种实验设备，提高学生的工程训练能力。② 创新基地纳入中心管理体系。③ 完善的、多层次、多目标的实验教学体系，全方位、立体化的人才培养模式，完备的实验教学方法与手段。④ 全面贯彻学校基于项目学习的(Project-based Learning，PBL)教学改革，培养学生的创新能力。

实验教材建设方面，迄今已完成4个工程训练实验项目指导书、讲义和工程训练报告的编写；连续3年推广建设“18学时创新性实验”及相关实验指导书的编写。近年来，在教学组的带领下结合科学研究体会和成果，正式出版理论教材和实验教材89部。自编实验讲义104种，其中包括国家级规划教材7部。实验教材的改革创新，不仅适应新的教学体系和教学内容，而且融入了多年来教学改革成果，为学生的创新能力培养和自主训练的开展提供了有效的文献资料。

3 改革教学方法与教学手段

我校历来重视实验技术研究，设立了实验技术研究专项资金，主要用于支持开发新型实验、实验教学改革研究、实验室开放等项目，同时还为学生科技创新实践活动每年提供100余万元的经费支持。从2009年9月至今共投入经费341万元。为培养学生的科学思维，中心开设了46门创新研修课，供全校本科生选修；为培养学生的实践能力和创新意识，中心开设了36个18学时创新性专项实验项目，供机械设计制造及其自动化专业大四学生选修。

中心积极改进实验教学方法，全面贯彻学校基于项目学习的教学改革，根据专业类型和学生的需求设置基本型实验、提高型实验和科技创新实践活动，建立以学生为中心的实验教学模式，形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式，培养学生的创新能力和综合素质。从2011年开始，在机械设计制造及其自动化专业大一、大二学年教学中新开设3个创新与实践课程项目：仿生机器人制作、大学生创新实验与科技制作、大学生机械产品数字化设计大赛。这些项目均已列入教学计划中(各有两个学分)，2010级参加人数为392人，2011级为405人(含英才学院学生)。

实验教学充分利用科研条件和科研成果，通过实物、仿真、模拟等多种方式辅助实验教学，使实验项目在兼顾最基本传统技术的同时引入现代前沿技术，既培养学生的实践能力和创新意识，又充分调动学生参加实验的积极性。

实验考核是检查和评价教学效果的重要手段，中心十分重视实验考核工作，平时成绩和考试结果并重。近年来中心对实验课程的考核方式进行了一系列的改革，废除一张考卷定成绩的做法，实施多环节、累加式、多元化的考核方式。机械基础实验和专业实验采取实验准备、实验过程、实验报告三个环节成绩累加的方式进行考核；工程训练系列课程则根据对不同专业的要求采用三种考核方式：实践考核(包括考核件加工情况、训练态度、动手能力、文明生产、安全操作等由指导教师和检测人员给予记分)；实践考核+期末理论考试；实践考核+创新训练考核(包括创新作品制作、创新训练总结报告书写、答辩表现等按比例累加确定创新训练成绩)。多元化的考核方式真正做到以人为本，充分尊重学生的个性，激发学生的实验兴趣，科学规范地衡量学生的实践能力和创新能力。

4 科技创新与创业实践基地成效显著

大学生科技创新活动基地面向全校所有本科生获得省部级及以上奖励162项。中心注重学生科技创新能力的培养，积极完善科技创新实验环境，努力提高学生的创新积极性。实验教学中心的所有教学资源都向参加各种科技创新活动的学生开放，并新建了创新实验学生自主机械装配与加工实验室，同时还为学生配备实验指导教师。目前共参加校内外各类大赛共计五大类十三项，其中包括：

(1) 综合类。①亚太大学生机器人大赛(CCTV机器人电视大赛)； ②全国大学生创新性实验项目计划及全国大学生创新论坛； ③哈工大“祖光杯”大学生课外学术科技作品竞赛。

(2) 机械类。①全国大学生机械创新设计大赛； ②全国大学生工程训练综合能力竞赛； ③机电学院“联盟杯”仿生机器人大赛。

(3) 工程图学类。①全国大学生先进图形技能与创新大赛； ②全国“欧特克杯”机械设计创新大赛。

(4) 工业设计类。①(德国)红点竞赛； ②哈尔滨市知识产权杯工业品外观设计大赛； ③三一(中国)工程机械工业设计大赛； ④黑龙江省设计呼吸展。

(5) 其他类。①全国大学生力学竞赛； ②其他专业知识讲座和名人名家论坛等。

5 科研成果转化为实验教学

中心依托的机械工程学科在全国名列前茅。在实验教学中，以学科为依托，及时将科研成果引进实验教学，开发出多项综合设计型实验、创新研究型实验及46门创新研修课，讲课教师开发并指导实验教学项目有利地带动了中心实验教学水平的提升。中心自主开发研制了大量高水平实验教学设备。例如，数字化制造技术综合实验等诸多实验项目，都是通过转化科研成果、自制实验设备开发的。自制实验设备不仅提高了实验水平，更重要的是拓宽了学生的科研视野，提高了学生的学习兴趣，激发了学生的创新意识。

6 结 语

中心建设的过程中，取得大量的研究成果，对学生综合能力的培养，起到了显著的效果。但是人才培养是一个永恒的话题，中心的建设是个长期的工作。建设过程中的困难层出不穷，面对难题，勇于创新，善于创新，发挥优势，在实验教学改革方面取得新的突破。

[1] 蒙艳玫，秦钢年，卢福宁，等．构建新的实验教学体系创建机械工程实验教学示范中心[J]．实验室研究与探索，2009，28(1): 23-26．

MENG Yan-mei, QIN Gang-nian, LU Fu-ning,etal. Designing the new experimental teaching system and establishing a mechanical engineering experimental teaching demonstra tion Center[J]. Research and exploration in laboratory, 2009,28(1): 23-26．

[2] 朱世坤. 以实验示范中心建设为契机 促进实验教学改革[J]. 实验室研究与探索,2007,26(4):95-98.

ZHU Shi-kun. Embracing an opportunity of constructing demonstration experimental center to promote experimental teaching reform[J]. Research and exploration in laboratory, 2007,26(4):95-98.

[3] 黄炳辉. 基于实验教学示范中心建设的高校实验室管理研究[J]. 实验技术与管理, 2009,26(9):94-97.

HUANG Bing-hui. Research on the management of the laboratory in colleges and universities based on the construction of experiment teaching demonstration center[J]. Experimental technology and managemen, 2009, 26(9): 94-97.

[4] 叶 青, 黄 明, 宋 鹏. 电子信息工程专业学生自主创新实验探索与实践[J].中国现代教育装备, 2013(1): 48-50.

YE Qing, HUANG Ming, SHONG Peng. Exploration and practice on aut onomy- learning innovation experiment for electronic information engineering[J]. China modern education equipment, 2013(1): 48-50.

[5] 高 艺，李学光，曹国华. 机械工程实验教学中心建设若干问题的探讨[J]. 吉林省教育学院学报, 2013, 29(1): 4-6.

GAO Yi, LI Xue-guang, CAO Guo-hua. Investigate of Some Problems of Mechanical Engineering Experimental Teaching Center[J]. Jilin Provincial Institute of Education, 2013, 29(1): 4-6.

[6] 张 晓,昝加禄,李爱冬,等. 创新理念 深化改革加强实验教学示范中心建设[J]. 实验室研究与探索,2010, 29(2):82-84.

ZHANG Xiao, ZAN Jia-lu, LI Ai-dong,etal. Strengthening construction of expermiental teaching demonstration center by deepening experimental teaching reform[J]. Research and exploration in laboratory, 2010, 29(2):82-84.

[7] 黄 敏,余 梅. 基础化学实验教学模式的整合创新与实践探索[J]. 中国电力教育, 2013(5): 109-110.

HUANG Min, YU Mei. Integration innovation and practice of basic chemistry experiment teaching[J]. China electric power education. 2013(5): 109-110.

[8] 杜晓玉，李 辉，吴永辉. 高校创新实验的模式研究与实践探索[J]. 计算机时代, 2013(1):50-54.

DU Xiao-yu, LI Hui, WU Yong-hui. Mode research and practice of innovation experiments in university[J]. Computer Era, 2013(1):50-54.

[9] 王 勤,王成华,郁 斌,等. 加强实验教学示范中心建设培养高质量创新型人才[J]. 实验室研究与探索, 2009, 28(12):87-89.

WANG Qin, WANG Cheng hua, YU Bin,etal. Strengthening the construction of experimental teaching demonstrative center and cultivating innovative personnel training platform[J]. Research and exploration in laboratory, 2009, 28(12):87-89.

[10] 杨建广，李懿艺. 创新型法学实验教学示范中心的探索与实践[J]. 实验室研究与探 索,2012,31(12):104-107.

YANG Jian-guang，LI Yi-yi. Construction of an innovative law experimental teaching center[J]. Research and exploration in laboratory, 2012,31(12):104-107.

[11] 许家瑞,周 勤,陈步云,等. 构建创新实验教学体系的探索与实践[J]. 实验技术与管理, 2009, 26(5):1-4.

XU Jia-rui, ZHOU Qin, CHEN Bu-yun,etal. Exploration and practice on construction of the innovative experimental teaching system[J]. Experimental Technology and Management. 2009, 26(5):1-4.

[12] 赵相君，张培培. 开放性实验教学促进学生创新素质培养的探讨[J]. 湖北广播电视大学学报, 2013,33(2): 97-98.

ZHAO Xiang-jun, ZPANG Pei-pei. Cultivating Students’ Innovation Quality Based on the Opening Experiment Teaching[J]. Journal of HuBei TV University. 2013,33(2): 97-98.

[13] 王国强,傅承新. 研究型大学创新实验教学体系的构建. 高等工程教育研究,2006(1)：125-128.

WANG Guo-qiang, FU Cheng-xin. Innovative research universities construction of experimental teaching system[J]. Higher Education of Engineering, 2006(1)：125-128.

[14] 教育部．关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见[EB/OL]．http: //www． edu． cn/gao_deng_781/20070205 /t20070205_ 17843． shtml，2011-12-10．

[15] 成思源，张湘伟，何汉武. 机械设计实验教学示范中心建设与实践[J]. 实验室研究 与探索, 2010, 29(6)：107-109，112.

CHENG Si-yuan，ZHANG Xiang-wei，HE Han-wu. Construction and practice of the demonstration center for experimental teaching of mechanical design[J]. Research and exploration in laboratory. 2010, 29(6)：107-109，112.