强化实验教学效果的方法研究与实践

赵海宁 李姗姗 杨赫然 赵文辉 孙兴伟

(沈阳工业大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110870)

实验教学是教学体系的重要环节，其基本任务是通过对学生进行科学方法和实验技能的训练，培养学生理论联系实际、综合运用所学知识进行实践和创新的能力。在实验教学中，实验教师应充分利用各种实验教学资源，灵活运用多种教学方法，创新开展多样的教学模式，使学生的理论教学效果得到加强，理论和实践能力得到综合训练，在此基础之上，使学生的创新能力和实践能力得到激发和提高[1]。

1 实验教学资源的充分利用

实验教学相较课堂理论教学具有一些明显的优势，其中最为突出的就是教学资源的丰富性和直观性。因此如何充分发挥实验教学的资源优势，是强化实验教学效果的关键所在。

1.1 以视觉呈现为基础的信息表达

实物图影等视觉呈现不仅可以快速准确的传递大量信息，还可以让人的大脑有更为深刻的记忆，因此以视觉呈现为基础的信息表达，可以更为高效且有效的提升实验教学效果。

实验室教学中，可以充分地展示各种实物、模型、展板、挂图、教具、虚拟仿真软件、视频影像等实验教学资源，使学生更加直观的感受视觉化信息，在此基础上多器官协同参与信息接收，使实验教学更加真实生动、形象具体，同时结合实际操作和分析延展，可以加速和强化学生对实验教学内容的掌握。

1.2 以信息技术为支撑的虚实融合

信息技术应用是现代化实验教学的重要支撑，最具代表的是虚拟仿真技术在专业实验中的应用。虚拟仿真与实验操作虚实融合，有效地解决了实验条件局限与实验效果实现之间的矛盾[2-3]。

对于一些加工类实验，设备数量和场地限制严重制约了实验课程的开设项目数量和实训效果，同时由于设备的维护保养和工具材料的损耗费用巨大，也给学校带来很大的教学经费压力，虚拟仿真技术的应用很大程度上解决了上述问题，同时绝对的安全性和远程应用的便捷性使其优势更为明显，疫情期间停课不停学，常规的实验教学无法正常开展，正是将虚拟仿真软件应用与网络教学相结合，同时开展PPT讲解、视频展示、会议交流、问答互动等多种教学活动，最大限度地保证了实验课程的教学效果和教学质量。

1.3 以实践创新为目标的渐进拓展

实验教学的目标不仅局限于实验教学内容的掌握和强化，还要提高学生对知识的综合运用能力和工程实践能力，激发思维创新和意识创新，因此在实验项目的设计上要循序渐进，使学生的各项能力逐步提升，得到有效锻炼。

在数控技术相关的实验教学工作中，构建了以机床认知和刀具角度测量为主的基本知识强化实验、以手动编程和工艺设计为主的数控加工综合实验以及以CAM编程和多轴联动加工为主的实践创新实验三层渐进拓展式实验结构体系。在加深对实验教学内容的理解、掌握数控技术的综合实践能力之余，系统掌握复杂曲面零件智能制造方法，使学生的工程实践能力和创新能力得到提高和激发。

1.4 以生产实际为基础的工程实训

实验教学一定要以生产实际为基础，并与之深度结合，只有把理论知识与生产实际紧密联系起来，将理论知识具象化，不仅可以提高学生的积极性，激发其求知欲望，还可以对生产加工各个环节的认知更加明晰，操作能力也得到有效锻炼。

数控加工类实验可以让学生在课堂理论教学中所学的数控原理与理论与生产实际紧密结合，今后工作中面对各种类型的数控机床，能够做到举一反三，以生产实际为基础的工程实训，最大限度的实现了理论与实践相结合，实现从学校到工厂的零障碍过渡和无缝衔接。

2 实验教学方法的灵活运用

实验教学要根据实验类型、教学目标等合理地组织安排实验教学。以基础知识、设备特点、操作技术为线索，结合生产实际，将实验过程与生产加工紧密联系，以实验教师为主导、以学生为主体，灵活采用符合学生认知和操作水平的教学方法，引导学生主动探索、团队协作，通过实操训练，提升学生综合应用能力和创新实践能力。针对不同的实验项目，教学方法也要随之调整，不断改进、完善。

2.1 任务引导法

在实验教学中，任务引导法适用于实验步骤相对简单、实验过程流程性强的实验项目。按步骤确定逐步讲解，明确实验目的，提出任务和要求，要求学生课前主动预习相关的课程内容，整个实验过程学生作为完成实验项目的主体，实验教师进行适当的讲解和引导，锻炼和培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

以任务驱动，用目标引导，在实践操作中完成实验教学，让学生从认知、动手实践到思考、思维拓展，在实验任务的驱动和引导下，掌握必需的理论知识和操作技巧，经过独立思考和小组讨论，提出问题、分析问题、解决问题，扎扎实实的完成实验任务[4，5]。

2.2 团队协作法

在很多实验项目中，“单兵作战”的模式则不占优势。以实验小组为单位，根据实验任务要求，分工合作，共同制定实验方案，协作过程中取长补短，小组讨论、共同分析，往往能取得更好的实验效果。

“团队协作”模式可以充分发挥团体的积极功能，提高个体的学习动力和能力，激发学生个体的主动性、创造性。通过小组学习，可以使学生的团队协作、自我评估与相互评估、组织协调、资源共享分配等方面的能力得到有效锻炼和提高，使学生对实验过程产生浓厚的兴趣，可以充分发挥每个人的潜能，既有效地强化了实验教学效果、提高了实验教学水平，又为学生们工作后顺利地融入团队工作打下了坚实的基础。

2.3 实操训练法

实操训练可以迅速地将理论和实操结合起来，真正动手解决问题，而不是只停留在理论阶段和模拟阶段，对提高学生的动手能力、增加实际操作经验、提高安全意识和规范操作意识等都有非常积极的促进作用。

实操训练将课堂教学、仿真模拟、现场操作紧密地联系起来，以培养学生的实际操作能力和综合创新能力为目的，从教学模式上具有直观、具体、生动的优势，同时具有很强的吸引力，提升学生学习的成就感，有效地提升学生整个实验项目的专注度，从而使实验教学效果进一步增强[6]。

3 实验教学模式的创新开展

教与学是不可分割的统一体，教学的本质是交流和互动。高品质的实验教学必须有一个轻松自由的学习氛围，这有利于学生主动性、创造性地参与实验项目；高品质的实验教学又必须是严谨的、认真的，因为涉及到实验的安全性和可行性；高品质的实验教学还要具备较高的参与感和成就感，使学生主动融入实验教学中，而这一切，都需要优秀的教学模式来支撑，而且要不断的进行创新和改进，才能使学生的学习兴趣和实验效果显著提高[7]。

3.1 角色定位的转变

实验教学中，要让学生从被动接受者转变为实践知识的主动接受者，成为探索、学习、思考创新的主体。在这个过程中，教师的教学较为轻松，学生的学习也更加有乐趣，学习效果得到了很大的提高。实验教师要根据学生不同阶段的不同需求，引导、帮助学生解决实验过程中可能遇到的各类问题，在此过程中，学生的视野、思维得到进一步拓展，发现问题、解决问题的能力也有所提高。

师生之间角色转变，既提高了学生参与度和责任心，又发挥了实验教师的引导和示范作用，拉近了老师和学生之间的距离，使师生之间能够更好的沟通和交流，教与学的过程也变得轻松愉悦，实验教学效果也可以得到最大程度的提升。

3.2 课堂氛围的转换

实验教学中要重视课堂的趣味性，使得实验教学内容更生动、形象，既可以增强学生对知识点的理解，又活跃了课堂气氛，充分调动学生们的学习兴趣。在实验教学过程中，引入学生们的关注点，或者有意识地“挖坑”，让学生们主动参与话题，发现问题并解决。让学生们意识到实际的生产应用差不得一丝一毫，一个符号的错误都可能导致非常严重的后果。

数控加工实验的手工编程阶段，学生们会遇到各种各样的问题，每一个问题都是对学生的一个考验，只有经过仔细认真的校对和查验，才能将自己设计的零件模拟加工出来，当学生们克服重重困难，排除各种故障完成加工时，那种自信心和成就感会让学生获益终生。因此，轻松愉悦的课堂教学与严谨真实的情景教学之间的氛围转换，对于学生的创新思维拓展和实践能力提升非常重要。

3.3 教学成果的转化

实验教学环节完成后，可以对学生的实验教学成果进行展示和评价，并选取一部分优秀成果放入实验室展柜永久展示，能激发学生的竞争意识，增强学生的自豪感，还可以为后续实验教学提供参考，使学生的实验成果青出于蓝，越来越优秀。

实验教学成果转化成为启迪学生思维、激发学生兴趣、激励学生提升的重要标的，使学生在实验教学过程的实践能力和工程水平不断提升，创新精神和创新能力不断提高，可以更为迅速直接的参与到科研项目当中，同时又将科研成果转化到实验教学中，成为提升学生创新实践能力的有效途径。

4 结语

近年来通过对数控技术相关专业的实验教学实践，文中所述教学方法和教学模式非常成功，学生们对数控技术的学习和数控加工实训都有浓厚的兴趣，参与的积极性非常高，实验教学任务完成后所取得的教学效果也较为显著，随着课程的不断改革，实验教学也需要紧跟步伐，不断地进行改进和完善，使整个课程的教学效果得到有效地强化。