多措并举建设高水平机械工程实验教学中心

房海蓉，洪建平

(北京交通大学 机电学院，北京 100044)

实验教学示范中心建设是推动高校加强学生实践能力和创新能力培养，加快实验教学改革和实验室建设，促进优质资源共享，提升办学水平和教育质量的重要举措。自2005年，教育部开展了高等学校实验教学示范中心建设和评审工作，有一批实验中心获批为国家级实验教学示范中心，在实践教学和人才培养中发挥了示范作用[1-6]。

北京交通大学机械工程实验中心自2007年被评为北京市级实验教学示范中心以来，秉承学校百年“知行”校训，依托重点学科、高水平科研平台和国家级特色专业、人才培育模式创新实验区、工程实践教育中心、北京市实验教学示范中心和校外人才培养示范基地建设优势，以多学科专业交叉融合为特色，以强化学生工程实践能力、科学研究能力和科技创新能力培养为核心，通过“优质资源融合、教学科研协同、学校企业联合”等多种形式，探索了新时期实验室建设和教学改革方向，在实践教学理念、实践教学平台、实践教学体系、实践教学指导模式和开放运行管理等方面开展了系统改革建设，在学生创新实践、人才培养究等方面发挥了实践基地的重要作用[7]，工作取得了一系列改革建设成果，在2012年被批准为国家级实验教学示范中心建设单位。我中心充分发挥国家级实验教学示范中心的示范作用，为机电工程相关专业创新工程人才的培养奠定了坚实基础。

1 实验教学中心建设内容与建设举措

1.1 明确实践教学理念

机械工程实验中心一直秉承学校百年“知行”校训，强化实践教学在人才培养中的重要作用，确定了“六个结合”的实践教学理念：即实践教学与理论教学的结合，明确实践教学基本定位；实践教学与工程应用结合，明确实践教学在能力培养上的要求；实践教学与学科发展和科学研究结合，促进实验体系、内容与技术的更新；实践教学课内引导与课外自主结合，激发学生创新潜质和科研兴趣；实践教学虚拟仿真与现场实践结合，强化工程设计训练与专业技能培养；实践教学校内与校外结合，拓展实践教学空间和专业体验渠道。

1.2 构筑高水平实践教学平台

中心瞄准国家在机械工程技术领域的发展战略[8]，充分发挥学科科研平台技术雄厚、企业实践平台技术先进和学校实践平台基础扎实的优势，建设了教学科研协同、校企优势互补的高水平实践教学平台，形成了教学、科研、企业优质实践教学资源一体化建设格局，为学生工程素质、实践能力和研究能力培养提供了条件保证。

中心通过资源统筹、优化配置、集中建设，夯实了机电大类基础实践教学平台；通过科研教学实验室一体化建设，打造了特色鲜明、技术先进的专业特色实践平台；通过虚拟仿真与现场实际相结合建设了一批仿真实验教学平台，可以让学生结合企业真实案例，开展课程实验、综合实践和科研创新实践训练，以培养学生的工程实践能力、工程设计能力、工程管理能力和工程创新能力；通过科研成果向教学资源转化，首创了基于网络控制的动车组实践教学平台、动车组模拟驾驶实践平台和轨道车辆检测平台，填补了我国轨道交通高速动车技术人才培养实践装备的空白，实现了动车组系列课程实验教学设备技术水平与国际动车组先进技术的接轨，促进了实验教学内容与学科前沿的同步发展；通过校企联合、产学互动[9]，共建了校内实验室和拓展建设了一批稳定的校外实践基地。目前已经建成了1个国家级工程实践教育中心、1个北京市实验教学示范中心、2个北京市校外人才培养基地和1个校级校外人才培养示范基地；建立了国内第一个由行业部门投资1 600万在校内建设的动车组疲劳实验平台，为培养机电工程创新人才提供了良好的实践环境和设备条件。

1.3 构建开放性实践教学体系

机械工程及自动化、车辆工程、测控技术与仪器、热能与动力工程和工业工程5个专业是与机电工程密切相关的工程性、实践性、创造性非常强的工科专业，其实践教学是培养学生动手能力和工程实践能力的重要手段，是学生创造性创新思维和创新精神得以展现的重要途径。实验中心从实践教学在学生工程素质、工程实践能力和创新精神培养中的作用出发，通过对5个专业知识体系进行系统规划，构建了贯穿人才培养全周期的做学融合、研学融合的多层次、多模块的实践教学体系,如图1所示，实现了课内引导与课外自主相结合、专业实践与工程应用相结合、自主实践与科学研究相结合、技能训练与企业实践相结合的开放性实践教学模式，将自主创新实验、大学生计划项目和学科竞赛等科研训练环节融入到培养方案中，拓展了学生创新实践的渠道，促进了自主实验的开展。

图1 机械工程实验中心实践教学体系框架

实践教学内容紧密追踪科技前沿，将科研成果和先进技术有机融入课程实验、综合实践和科研创新训练实践教学中，不断促进实践教学内容的优化和更新，以实现教学内容与学科前沿技术的同步发展。

在实验教学环节，中心将科研成果与实验内容深度融合，开发了一批新的实验项目，目前已经开发设计了55门课程、240多个实验项目，并建设了一批独立的实验课程。在教学过程中，通过实验必修与选修相结合、课内引导和课外自主相结合，促进了自主实验的开展，促进了实验内容的优化和更新，提高了实验教学内容的技术水平。

在综合实践教学环节，针对各专业学科特点和教学主线，从系统性、综合性出发，以强化知识的综合运用能力、工程应用能力、解决实际问题能力以及专业技能训练为核心[10]，将综合实践教学内容与科学研究和工程应用紧密结合，系统设计各综合实践环节的内容，对专业基础课程和专业特色[11]综合实践内容进行了全方位优化整合。

在科研创新训练环节，设计了大学生创新实验计划项目、学科竞赛和专题研究三方面的研究内容，引导学生系统参与科研创新实践活动，激发科研兴趣，培养学生科学研究素养，不断提高学生的科研能力和创新能力。从大一开始，学生就可以根据自己的兴趣，选择数学竞赛、物理竞赛、外语竞赛和大学生创新性实验计划Ⅰ等基础类创新训练项目；二年级可选择全国大学生机械创新设计大赛、国际大学生机械设计竞赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛和大学生创新性实验计划Ⅱ的项目；三年级可选择全国大学生机器人大赛和大学生创新性实验计划Ⅲ的项目；三年级以后的专业学习阶段可以结合专题研究开展大学生创新性实验计划Ⅲ的学习和实践，参与导师的科研活动。通过这些训练，培养学生能用科学方法和观点，使用现有的技术、工具或新兴技术，发现、分析和解决工程实践问题的能力。

1.4 形成多样化的学生科研训练模式

中心开展了基于项目的主干课程研究性学习和创新实践活动，实施了项目导师制，完善了政策激励机制，引导学生早进课题组、早进实验室、早进科研团队，形成了人才培养和科学研究一体化科研训练模式，为拔尖创新人才脱颖而出提供平台。

通过“探索行业高校产学联合培养人才的模式和机制”国家教育体制改革试点、“国际化创业型工程与管理复合型国家级人才培养模式创新实验区”试点、“卓越工程师教育计划”试点[12]建设和主干课程研究教学模式的开展，深入开展实践教学方法和实践教学模式改革，通过教师引导式、自主探究式、合作讨论式和研究启发式等实践教学方法的探索，形成了以学生为主体、以教师为主导的实践教学指导模式，增加了学生的思考空间和主动性，使实验学习成为一种积极、主动的探索过程。

通过将指导创新实践列入教师岗位履职要求、指导教师优先选拔保研学生、设立专项指导奖励津贴等激励措施，吸引高水平教师结合实际科研课题积极参与大学生计划项目和学科竞赛指导工作。针对大学生创新性实验计划项目采用导师制指导模式，学生通过计划项目可以很快参与到导师的科研课题中，融入相应的科研团队，了解科研过程，掌握学习科研方法；在实践中可以充分调动主观能动性和创新性积极性，有利于培养学生勇于探索和创新的精神。针对各种学科竞赛，中心经过多年的实践，形成了具有学科特色的稳定指导教师团队，以高水平教师指导团队的科研项目和技术为支撑，可以提升学科竞赛层次和水平。教师在指导学生开展计划项目和学科竞赛的同时，还完成了优秀本科生深造的遴选，有利于本科、研究生和博士生的一体化培养以及科研课题研究的一脉相承，实现人才培养和科学研究的双赢局面。

通过制定“机电学院本科生参加科研创新实践活动管理办法本科生参加大学生科研创新活动的管理办法”、“机电学院‘本科生科研导师计划’实施方案”等文件，建立了学生科研创新训练组织管理模式和运行机制，形成了有利于学生自主实践、主动探索的浓郁氛围和乐学善思、积极开展科研实践的学气。近3年学生开展的自主实验研究、专题研究、科研创新训练等项目，其成果被评为国家级大学生创新创业训练计划项目26项、北京市级23项；推荐参加各种学科竞赛获得国家级、省部级奖项45项；学生获得发明专利9项；学生发表各类学术论文23篇，为学生参与创新实践和科学研究起到了很好的引导和促进作用。

1.5 建立全面开放的运行管理模式

实验中心突出“信息化和数字化建设”优势，大力加强基于网络的实验教学开放运行管理信息系统和数字化实验室建设，通过开放式实验教学管理系统、实验预约系统、自助刷卡计时门禁系统等管理信息系统的开发和运行，实现了实验教学在时间、内容、资源及空间上的开放。实现了实验中心各类实验教学资源的共享和共用，提高了实验中心的实验设备使用率和管理效率。通过预约系统，学生可以实现网上实验选课、实验预约和场地设备预约。利用门禁系统和学生卡建立了基于网络的自助式刷卡计时管理系统，学生通过网上实验预约后，即可利用“一卡通”刷卡进入实验室，系统将记录学生实验的相关信息，实现了学生自主实验的计算机动态管理，不仅提高实验室和实验设备的利用率，还将促进学生的个性化发展和学生自我管理能力的提高。“数字化实验室”建设实现了实验室环境数字化、工程技术与应用案例视频数字化、实验项目数字化、多媒体课件组数字化等，实现了数字化实验教学资源的网络共享，拓展了实验中心的功能，扩大了学生的受益面。

实验中心不断完善各项规章制度、政策措施和实验教学评价与质量保证体系，制定了各级人员的岗位职责和系列规章管理制度，实现了规范化、信息化和智能化的管理，为学生的自主学习、创新实践和科学研究创造良好的氛围和条件，有力保证了实验教学有序开展和实验教学质量的稳步提高。

2 结束语

机械工程实验中心依托我校优势学科和高水平专业建设平台，以强化学生工程实践能力、科学研究能力和创新能力培养为核心，以多学科专业交叉融合为特色，通过资源有效整合、教学科研紧密结合、学校企业密切联合,建设了立足校内、拓展校外、内外结合的实践平台格局。实验中心从当初服务于铁路机车车辆设计制造人才培养的单一实验室，发展成为现在服务于机械工程及自动化、车辆工程、测控技术与仪器、热能与动力工程和工业工程5个本科专业、12个硕士点和6个博士点的多学科交叉、大工程协同的综合实践教学平台，利用科研成果研制了一批技术先进的实验设备，构建了“宽口径、厚基础、重特色、强能力、求创新”的多层次、多模块实践教学内容体系，形成了开放运行管理机制，取得了一批标志性的成果，在人才培养、科学研究、社会服务等方面发挥了广泛的示范和辐射作用，为机电大类相关专业高水平人才培养奠定了坚实的实践基础。

[1] 焦洪超,杨萍萍,崔言顺.国家级实验教学示范中心建设经验浅谈现代生产与现代教育[J].中国现代教育装备,2013(3):20-22.

[2] 汪静,胡玉才,迟建卫.物理实验教学示范中心建设的研究与实践[J].实验技术与管理,2013，30(2)：131-133.

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[6] 成军,饶家辉,李莉.实验教学示范中心建设中的问题与对策[J].实验室研究与探索,2012(11):101-102.

[7] 张家栋，房海蓉.加强开放实验平台建设 促进学生创新能力培养[J].现代教育技术,2009,19(7)：132-134.

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[9] 查建中，何永汕.中国工程教育改革三大战略[M].北京：北京理工大学出版社，2009.

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[12] 邵一江，孙芹英.地方高校实施“卓越计划”需要把握的几个环节[J].中国大学教育,2012(7):13-15.