机械基础省级实验教学示范中心建设与探索

吴 军， 周兆忠， 张元祥， 宋晓华

(衢州学院 机械工程学院，浙江 衢州 324000)

0 引 言

为满足社会经济发展需求，革除传统实验教学弊端，提高应用型人才培养质量，加强学生实践创新能力建设，国家先后建立了多批实验教学示范中心，以此促进高校人才培养。机械基础实验教学示范中心先后于2010年和2015年两次入选浙江省省级实验教学示范中心，是浙西地区应用型人才培养和创新实践基地。中心依托浙江省衢州空气动力装备技术创新服务平台和“机械制造及其自动化”省一流学科，牢固树立“育人为本、实践为基、创新为魂”的教育理念，把实验教学作为培养学生实践能力和创新能力的重要方法和手段，适应学生不断发展的个性化需求[1]。

1 建设理念

牢固树立育人为本、实践为基、创新为魂的教育理念，按“基础实验—综合设计实验—创新实验”模式实施教学，把实验教学作为培养学生实践能力和创新能力的重要方法和手段，作为巩固学科知识、训练科研素养、培养理论联系实际作风的重要途径。实验中心根据学校特色和自身优势，坚持 “抓三基(基本原理、基本方法、基本操作)、推三新(新体系、新内容、新方法)、促三能(学习能力、实践能力、创新能力)”的建设思路，注重培养学生创新能力和综合实践能力。以学生为主体，以教师为主导，实践教学与理论教学并重，室内实验与工程实践并举，科学教育与人文教育相互融合，注重在实践中培养学生科学的态度、严谨的作风、创新精神和对知识的综合运用能力[2]。

改变传统的“课堂—实验室”两点一线式的育人模式，构建“课堂—实验室—创新服务平台(协同中心)”三点一面的开放式卓越人才育人环境(见图1)。

图1 育人环境

2 实验教学

2.1 创新实验教学体系

为加强地方院校应用型人才培养的质量，达到服务地方、服务社会的目的。中心根据自身特色和专业特点，紧紧依托浙江省衢州空气动力装备技术创新服务平台，整合校企资源，内外融合，协同育人，构建了特色鲜明的“实验与工程实践双向交互”的实验教学体系(见图2)。校内实验(包括基础型实验、综合设计型实验和研究创新型实验)和工程实践(认识实习、工程训练、工程综合实践)深度融合、双向互动，体现了工程教育产学研密切结合的特点，强化了实践教学在人才培养中的作用和地位[3](见图3)。

图2 实验实践结合、双向交互模型图

图3 实验实践教学体系

其中校内实验由课程实验、毕业设计实验、科技活动实验三部分组成[4]，工程实践环节则由认识实习、工程训练、工程综合实践三部分组成。相关实验、实训项目的开展由中心和平台部分企业共同承担，其中轴承测试实验就由中心与常山捷姆轴承有限公司共同负责开展，机械零部件精密测量实验则由中心与衢州市质检中心共同负责开展，典型零部件认识实习及相关工程训练和综合实践活动则由红五环集团、开山集团与本中心共同实施。目前，中心共开设相关实验课程24门，其中独立设置课程有10门，累计开设实验项目141项，其中三性实验比例达到66.7%。

同时，随着平台创新服务项目的开展，中心鼓励学生参与相关科研项目的研究，充分利用中心各类实验设备，提升自身实践应用能力，服务地方社会[5]。

2.2 改革实验教学方法

(1) 分层分类教学法。中心始终坚持以“发展个性、因材施教”为基本原则，以“分层培养、启发创新”为基本教学思路，实行必修与选修相结合，课内学习和课外创新训练相结合的教学方式，对不同的实验项目采用不同的教学方法。基本技能实验教学采取教师现场授课和指导实验的教学方法；综合提高型实验内容实行教师引导、学生自主实践的教学方法；设计创新型实验项目主要采取学生自主设计、教师适当引导的开放式教学方法[6]。

(2) 问题导学、互动探究式教学方法。中心为激发广大学生的自主学习能动性，采用“问题导学、互动探究”式教学方法(见图4)。在实验教学的课前、课内和课后3个阶段都坚持学生学习的主体地位，体现科学探索与研究过程，再现知识的形成过程，深化对基本概念和原理的理解；同时发挥教师的引导作用，从而提高学生的学习能力、创新能力、交流能力、分析解决问题的能力。“问题导学、互动探究”教学法要求学生课前根据问题自行查阅资料，课内可以小组互动讨论，教师加以辅助引导，课后完成总结分析。

图4 “问题导学、互动探究”式教学方法

(3)专题案例式教学法。在部分实验教学过程中采用“专题案例式教学方法”，选取有代表性的专题案例，通过合理的设计将实验课程教学中的各独立知识模块进行有机的整合，建立以“专题案例”为载体的相对系统、完整的知识体系。在将分散、独立的知识点以“知识链”的形式溶入整个实验教学过程的同时，以“选题”的形式为学生设计并下发“学生选题”，引导学生在教学过程的基础上以“选题组”为单位，通过协作、调研完成“学生选题报告”，并安排“学生选题汇报课”，让学生对自身选题成果进行展示。从而构建以“专题案例”为基础展开的综合化、系统化课程模式，优化实验课程课堂教学效果[7]。

2.3 优化实验教学手段

(1)多媒体教学。充分利用中心的多媒体教学条件、丰富的多媒体教学资源和良好的实践教学环境，将有关专业课的课堂教学与实验教学紧密结合。通过生动的图像、形象的动画、来自于工程实际的视频文件和中心实际实验设备，生动、形象、快速地引导学生理解课程知识，有利于理论与实际联系，提高学生学习兴趣，拓宽学生知识面，提高教学效率和教学效果。

(2)虚拟仿真。在进行创新型实验教学时，采用“理论准备一虚拟实验一实物实验” 的方式，要求学生根据实验要求先进行虚拟设计仿真，再进行实物拼装实验。通过“理论准备一虚拟实验一实物实验”这一过程，学生可初步掌握从明确设计任务到方案设计、模拟仿真验证、实物实验验证这一机械产品设计的一般过程，为今后的创新设计工作打下良好的基础[8-9]。

(3)网络云平台。中心将实验教学视频、课件、教案等资料上传至网络云平台，每名学生可通过微信账号关注网络实践教学平台，下载自己所需要的学习资料，为学生课前预习，课后复习提供了坚实的技术保障。同时教师可通过网络云技术实现课堂、实验室同时异地互动教学，学生均可通过微信直播进行课程在线学习。利用网络云平台技术，有效的拓展了学生学习资源，加强了实验学习的灵活性[10]。

2.4 加强管理机制改革

(1)完善管理体制。机械基础实验教学中心实行校院二级管理。学校设备处为主管实验室工作的机构，负责全校实验室的建设和管理工作；分管学院则具体负责本中心的实践教学计划实施、设备购置方案规划、实验队伍建设等各项工作。中心配有主任1名、副主任2名，主任由二级学院院长兼任。中心在学校分管实验设备工作的副校长领导下，实行中心主任负责制。中心主任全面负责中心的各项工作，对所属分中心实行人、财、物统一管理，统筹建设，资源开放共享。

图5 中心信息平台构架

(2)加强信息化管理，实现实验室开放。根据中心建设需求，开发了机械基础实验教学中心管理平台。通过该平台，可实现实验教学课程管理、实验室开放预约管理、实验室安全准入考试管理、实验设备资产管理。同时该平台还融合了相关虚拟实验和精品课程资源。通过现代信息技术的管理，可大大降低传统管理资源成本，提高中心运行效率。

(3)强化管理制度。没有规矩，不成方圆。中心自成立以来，明确相关人员职责，建立了一系列规章制度。如：“机械基础实验教学中心工作规程”“实验中心教学规范” “实验中心工作质量标准” “实验中心安全规章制度” “实验室开放项目实施管理办法”等。中心各级人员严格履行各项规章制度管理办法，切实维护好中心各类建设发展。

2.5 提升师资队伍建设

建设高水平的机械基础实验教学中心，必须有一支高水平的实验教学队伍。中心从以下五方面着手，狠抓师资 队伍建设。

(1) 加强实验专职队伍建设，着力调整实验技术人员的学历、职称结构，支持和鼓励实验教学的教师和实验技术人员在职攻读硕士、博士学位，充分利用实验教学中心的条件开展教学研讨和对教师、实验技术人员进行新知识新技术培训，改变实验教学队伍的知识结构和能力结构，提高实验中心学术、技术水平和实验教学质量。

(2) 设置实验技术关键岗、骨干岗等岗位，制定各岗位职责，岗位开放应聘，竞聘上岗。根据学校实验技术人员岗位分类和岗位分级聘任情况，机械基础实验教学中心积极开展了以实验技术人员履行岗位职责为核心的岗位分类和工作量化考核，制定了相关的考核办法，初步建立了实验技术人员按岗位职责考核的考核办法，对促进实验技术人员认真履行岗位职责、做好本职工作，为中心建设做好支撑服务起到了积极作用。

(3) 开展多种形式的岗位培训，组织人员参加全国高校实验教学仪器展览、积极参加国内外的各种进修和培训。中心设立实验教学和实验室建设研究项目，举行实验教学改革和实验室建设研讨会，培养实验教师和专职实验技术人员的业务能力和研究能力，开展了实验室工作质量体系建设全员培训[11]。

(4) 支持鼓励教师和实验技术人员开发新实验和研究开发新实验装置和设备，通过在实验中心和学校立项，签定协议，学校提供相应的经费支持，并实行成果验收制，对按协议完成的项目，计算业绩点，并作为年终考核的依据。

(5) 中心与国内一流大学、科研院所、企业协同培养人才，做好教师进修培养等工作。截至目前已有多名教师分别前往浙江大学、西安交通大学(与红五环集团公司联合培养)、杭州轴承研究所、开山集团开展为期1～2年的访问学习。

3 建设成果

中心自建成以来始终秉持“育人为本、实践为基、创新为魂”的教育理念，切实贯彻省教育厅关于实验示范中心建设的四项基本准则：①资源整合，内外融通；②教研互动，更新内容；③虚实结合，管理创新；④校企共建，协同育人。中心教师依托浙江省衢州市空气动力创新服务平台、“机械制造及其自动化”省级一流学科，先后承担了国家级科研项目4项，省部级科研项目15项，获授权国家发明专利12项，SCI、EI收录期刊48篇，主持省级教学改革及课堂教学改革项目11项，其中“机械类专业全程交互式应用型创新人才培养模式的研究与实践”项目获省教学改革成果二等奖，实验性课程“数控编程与加工技术课程”获省级精品课程项目立项。主编教材9本，其中省级重点教材3本。学生依托实验教学示范中心，在各类学科竞赛中先后获得国家级奖项11项，省部级奖项17项，获授权实用新型专利10项，发表学术期刊论文17篇。

中心充分发挥自身综合协调能力，设备和人才优势，建立仪器数据库，实现资源共享，采用开放型运行机制，为企业提供产品开发试验、验证、中试服务；产品质量标准制定及测试测评服务；新产品和生产工艺开发设计；新技术转移服务。先后与开山集团联合攻关生物质新能源装备关键技术，合作建立空气动力装备数字化设计与制造技术中心；与红五环集团合作建立螺杆膨胀机联合研发中心和空气压缩机联合研发中心；与捷姆轴承合作建立精密轴承工程技术研究中心，与市质检中心合作建立国家中低压空压机及钻凿机械质量监督检验中心等研究机构；与地方企业共建学生实习实践基地11个，拓展师生学习、实践场所，构筑校企共建、协同育人的全新实验教学模式。

4 结 语

为进一步提升中心建设水平，夯实实验教学基础，增强社会服务能力，扩大自身影响力，中心紧紧围实验教学示范中心建设基本准则，根据自身专业特色并结合地方产业需求，对相关实验教学内容进行改革，提升三性实验比例，加大开放实验力度。继续发挥现代教育技术手段，虚实结合，激发学生学习兴趣，增强自主能动性。依托创新平台、一流学科等优势，整合资源，校企合作，协同育人，鼓励和吸引高端人才投身实验教学和研究。

[1] 范红艳，戚鹏程．环境资源与地理信息省级实验教学示范中心改革与实践[J]．实验室研究与探索，2016 (9)：54-57．

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