融入行动导向理念的机械工程专业实验教学改革与探索

王伟 宋鹍 丁军 张君

摘 要 文章分析了目前高等院校机械工程专业实验教学中存在的问题，提出将行动导向理念融入专业实验教学的改革思路。以气压传动PLC控制实验为例，基于行动导向理念的实验教学可以把“教”和“学”有效统一起来，有助于提高学生学习兴趣，培养其团队协作能力、工程实践能力和创新精神。

关键词 行动导向 机械工程 实验教学 改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.11.063

Abstract The current institutions existed in experiment teaching of the mechanical engineering in colleges and universities were analyzed and proposed the principle of action-oriented should be applied in the experiment teaching of mechanical engineering. Taking the PLC control pneumatic experiment as an example， The implementation of the principle of action-oriented in the experiment teaching can unify the teaching and learning， students learning interest to mechanical engineering improved significantly， and have good team working ability and engineering practice ability and innovation ability.

Keywords action-oriented； mechanical engineering； experiment teaching； reformation

0 引言

隨着我国制造业各行业市场的发展以及技术朝着网络化、智能化、环保化等方向进步，行业企业对人才的能力和素养提出了更高的要求，应用型、复合型人才缺口很大，另一方面却呈现高校毕业生数量连年屡创“新高”，就业压力不断增大的局面。 这个现象表明，在目前的高校质量保障和监督体系下所培养出的毕业生，其工程实践能力、工程素养，乃至创新意识和创新能力与当前的行业对人才能力和素养的需求有明显的脱节。重庆理工大学机械工程专业实验教学在培养学生工程实践能力、工程素养、创新意识和创新能力方面做了一些有益的探索和实践。

1 机械工程专业实验教学存在的问题

机械工程专业实验经过多年的建设、发展与模块化、层次化的改革，初步建立了与理论教学既独立并行，又相互联系的专业实验教学体系。但该实验教学体系在实施过程中并没有完全达到预期效果。主要表现在：

（1）实验独立设课后，学生重视实验课，但不是因为能学到知识或者培养能力，而是为了拿学分，只有少数善于总结的学生表示通过实验课会有收获。

（2）在实验教学过程中，教师是主体，学生处于被动的地位，忽视了对实验目标和实验方法的思考，不知道所做的实验对自己将来的工作有何帮助，学生不能从中得到工程实践能力的培养。

（3）学习过程缺乏自主性，学生普遍感到枯燥和乏味，认为部分验证性实验太简单，没收获，而综合设计型实验太难，不会做，但并不想自己主动探究实验原理和实验方法，缺少主观能动性。

2 融入行动导向理念的实验教学模式

机械工程专业实验与一般基础实验不同，它强调技术性、实用性和可操作性，有着较为突出的专业特色。实验过程中涉及到机械设计、工程力学、机械原理等多个科目知识的综合应用，对于增强学生的知识应用能力有着关键性的作用。因此，行动导向教学方法在机械工程专业实验的教学中有更实际的作用，可使机械工程专业教学更具体化、形象化、直观化。 将行动导向教学理念融入机械工程专业实验中具有代表性的综合型、设计型实验教学过程中，如电火花线切割加工实验、气压传动PLC控制实验、组合夹具组装实验等。针对不同的实验教学情景采用一种或融合多种教学方法，将学生置于实际工程背景下，让学生在实验方案设计、实验前期准备、资料收集、实验计划修订、实验方案实施、实验任务检查、实验结果处理、实验过程总结评价等环节中发现问题、解决问题，最终顺利完成实验项目教学。

气压传动PLC控制涉及气压传动控制和PLC电气控制等方面的知识，是目前生产过程自动化最常用的、最有效手段之一，在机械工程专业实验教学中开设此实验，对于培养学生综合运用已学理论知识，提高学生动手解决工程应用问题的能力是非常有意义的。

2.1 实验任务

学生自由组合形成实验小组，4-6人为一小组，领取气压传动PLC控制实验任务书文件，解读任务书要求，分析实验任务书中的重点和难点。此阶段任务中，教师简要介绍PLC控制气压传动在工程中的应用情况，引导学生发现生活中的工程实际问题，确定PLC控制气压传动回路的应用对象，如气动抓手抓取东西、牛奶瓶气动清洗流水线等。

2.2 实验方案设计

实验小组根据对实验任务的解读以及确定的应用对象，设计出实验方案、实验步骤、所必须的实验仪器、实验材料和时间等，并在张贴板上列出仪器元器件需求表、时间节点计划表等信息，让小组每个成员都明确实验方案与步骤、时间节点上每个成员在什么时间完成什么事情，同时在实验方案设计过程中及时和指导教师进行交流。这是一个团队合作讨论的过程，学生们可从与同伴的讨论中获益，从而提高学生思考问题的能力，组织、协调和管理能的力，人际交往的能力和团队合作意识。

2.3 实验前期准备与资料收集

实验小组每个成员根据实验方案中任务分解与时间节点计划表，做好实验前期准备与资料收集，如气动元器件的结构原理、PLC编程、气动回路设计、相关国家及行业标准等资料，同时也可及时发现前期实验方案中的问题，并整理出修改意见。这个过程能有效地锻炼学生的资料收集、整理与分析能力，贯彻学生在设计过程中的工程标准意识，也提高学生发现问题的工程实践能力。

2.4 实验计划修订

根据上阶段实验前期准备与资料收集中发现的问题，小组共同讨论修订实验方案，此过程中指导教师也共同参与讨论并听取讨论结果，根据实验室已有的设备与条件，帮助修订实验方案。通过讨论与决策，确定一个最优实验方案与计划，学生接受新的实验任务与计划。

2.5 实验方案实施

学生按照修订的实验方案与计划，由学生独立完成实验，指导教师对遇到的实际问题提供帮助。在气压传动回路的组装、PLC程序的编制与调试等实验过程中，学生先向指导老师说明思路与操作方法，指导教师针对其中的问题进行纠正和补充，然后学生完成实验方案的实施。学生在实验方案实施过程出现的问题，首先由小组成员共同寻找解决方法，无法解决时可向指导老师求助。求助时指导老师不会直接给出解决方法，而是引导学生一步步自己解决。

2.6 实验任务检查与结果处理

依实验任务书检查任务完成情况，如设计的PLC控制气压传动回路是否已经实现预设目标，功能与性能是否满足工程实际需求，使学生养成独立地评价自己完成实验任务质量的习惯。同时，在实验方案计划实施过程中不断进行检查，能及时发现问题，改善实验任务完成质量。一般首先由学生自己检查实验任务完成质量，最后由指导教师进行综合检查。

2.7 实验过程总结评价

实验过程总结评价是在指导教師的指导下共同进行的，实验小组每个成员对实验整个过程进行总结，对实验方案设计、实验前期准备、资料收集、实验计划修订、实验方案实施、实验任务检查、实验结果处理中出现的问题进行解析，并提出改进意见，特别是在实验过程中出现的问题，总结出实验过程中应该注意的问题。实验成绩由指导教师根据实验过程中每个组员任务完成的情况，小组内部成员成绩互评的情况，综合给出每个小组成员本次实验的成绩，实验过程总结评价是经验的交流。

3 新实验教学模式的挑战

相对于传统的机械工程专业实验教学模式，这种融入行动导向理念的新实验教学模式具有不可替代的优势，同时也是一种挑战。

一是新实验教学模式使教师从主体地位变成了主导地位，对指导教师的专业能力、工程实践能力和教学能力都提出了更高的要求，实验课程准备要求提高。

二是新实验教学模式对学生也提出了更高的要求，学生从模仿学习变为思考学习，工程实践能力得到有效锻炼，工程标准意识得到有效贯彻。

三是新实验教学模式对实验教学环境和多样化的教学手段提出了更高的要求。除了传统的教学环境的要求外，还需要纸质资料、网络媒体等手段的辅助，以提升实验教学效果。

四是新实验教学模式需要全新的实验教材，新的实验教材开发必须全面改变实验教学理念，以培养学生的工程实践能力与创新意识为目标，制定合理的实验教学计划与实验教学大纲。

4 结论

本文针对机械工程专业实验教学的特点， 提出了融入行动导向理念的教学模式改革思路。通过机械工程专业实验的教学实践表明，在教学过程中融入行动导向理念，能较大程度上激发了学生的学习兴趣，提高了学生的学习积极性，培养了学生的主动学习性，提高了学生工程实践能力与创新精神，全面提升了我校机械工程专业应用型、复合型人才培养水平。

注释

① 李锻能，何汉武，张湘伟.机械工程专业实验教学体系改革的探讨[J].实验技术与管理，2008.3：132-135.

② 卢东宁.高等学校应用型人才培养模式研究[J].西南农业大学学报（社会科学版），2011.7：139-141.

③ 杨少卿.改革实验教学模式，培养学生创新能力[J].黑龙江教育（高教研究与评估版），2005.Z2：50-51.

④ 张里，杨奕.行动导向法在电类实验教学的应用与研究[J].当代教育实践与教学研究，2016.8：194，197.

⑤ 朴仁淑，孙晶艳，岳淑玲，强洪波.德国行动导向教学法探析[J].长春理工大学学报，2010.10：181-183.

⑥ 薄跃萍.德国行动导向教学理论研究[D].天津大学，2010.

⑦ 焦光利.行动导向的教学质量评价指标体系及方法技术[D].东北师范大学，2009.

段淑荣.“三段六环节”行动导向教学模式的实践研究[D].河北师范大学，2015.