高校实验教学示范中心建设研究——以安徽工业大学机械实验教学示范中心为例

王 璐

(安徽工业大学 工程研究院，安徽 马鞍山 243002)

2018年6月国家财政部与科技部联合印发了《关于加强国家重点实验室建设发展的若干意见》，明确提出了要凝聚和培养一流优秀人才，引领未来科学技术发展方向，为建设世界科技强国提供有力支撑。充分发挥实验教学示范中心作用，培养优秀人才、为科技强国做出贡献，是当前高校实验中心的重要任务。准确把握住省级实验教学示范中心建设特点要求，进一步明确实验教学改革以及实验室建设的工作重点，有力促进高校实验教学改革以及实验室建设的工作深入开展，对于提升实验教学质量甚至整个高等教育人才培养质量都有着深远的意义。

一、明确目标：夯实基础促创新

安徽工业大学机械实验中心是面向全校机械工程类相关专业的本科生以及研究生的实践教学平台，中心经过多年的建设，实验室软硬件设施有了一定的基础。中心由工程力学基础实验室、机械设计及自动化专业实验室、过程装备与控制专业实验室、车辆工程专业实验室、工业与艺术设计专业实验室以及CAD计算机实验室构成。中心自成立以来，不断更新教育理念和实验教学观念，优化实验教学内容、改进实验教学方法、完善实验教学体系，并把最新科研成果引入实验教学中。2010年中心获批为安徽省示范实验实训中心，又于2015年获批为安徽省省级机械工程虚拟仿真实验教学中心。

为了保证建设质量，中心最近几年开展了基于多模块、多层次、多元化的实验教学示范中心实验教学体系建设工作。紧密围绕当前制造业人才培养的需求, 结合我校的教学和科研特点, 以培养适应新型工业化要求的应用型人才为目标，针对人才培养模式、教学内容、课程体系与教学方法等进行系统的改革，从而建立与理论教学并行的，既相互独立又相互联系的实验教学体系，以基本能力训练为基础、以综合素质培养为核心、以创新精神教育为主线，围绕机、电、计算机三个主要方面的能力进行全面训练和培养。

二、顶层设计：革新理念创特色

以往的实验教学体系由于受到传统教育观念影响，存在“重理论、轻实验，重课堂教学、轻实验教学”的现象，实验项目各自独立，没有系统整体的合理规划，无法满足素质教育和创新实践能力培养的需要。因此，构建“多模块”的实验教学课程体系，“多层次”的实验项目体系和“多元化”的实验教学内容资源是改革的核心。

(一)创新实验教学体系

在实验教学内容体系中，实验教学课程体系是总体框架，中心以分模块、分层次的实验独立设置课程作为主线，加入了机械学科国内外先进的软硬件技术，并且注重实际应用能力的培养，同时着重挖掘实验深度，使其可以进一步满足研究性、创新性学习的要求。

另外按照专业基础实验、机械基础、科技创新、专业技术实验和学生课外实践四大部分组织实验教学，构建科学合理的教学体系。改革大体方向思路见图1。

图1 实验教学体系建设整体思路

(1) “多模块”实验教学课程。在内容上，机械实验教学示范中心将机械实验分成三类：基本型、综合设计型、研究创新型，为了使学生更好了解部件系统和机电产品的构造设施，该实验利用了设计、制造到创新过程，同时加入了检验测试，保障了学生工程实践能力、设计制造与创新能力和工程素质全方位的提高。从教学组织上，机械示范中心划分为理论和实践两个部分。其中理论部分主要为单独创建的实验课程以及理论课程中所附带的实验课。实践部分包含技能训练、科学竞赛等活动，能够使学生熟练运用所学的知识和技能，同时进一步发展创新实践能力。

(2)“多层次”实验项目体系。机械实验教学示范中心秉持着更好地为学生服务的原则，根据每个学生不同的专业、年级、基础，将实验项目进行细致的区分，保证教学的针对性。机械示范中心将创新型实验主要分为基础创新实验和自主创新实验。基础创新实验：结合慧鱼公司所生产的不同类型模型原件，让学生了解各种不同类型机构、整机的模型搭建方法并自己动手操作，同时还让学生去学习相关的软件编程，掌握模型的运动控制，鼓励学生去构想创造新的模型，去自主设计新的模型系统，发展学生的自主创新能力。自主创新实验：机械示范中心会定期开办相关的机械实验专题讲座以及“挑战杯”、“机械设计大赛”等学科竞赛，让每个学生都有机会去参加教师科研课题的部分工作以及学科竞赛，并在教师的指导下自行组队，自选实验题目，自主设计、调试，完成任务和竞赛，同时也会根据学生的任务完成度以及竞赛结果给予学分、奖励以及相关证书。

(3)“多元化”的实验教学资源。机械实验教学示范中心为了保障实验教学资源建设工作的多元化发展，在完成教学任务的同时通过公开出版或自编的方式实现实验课程教材和实验资料建设，以此来完善实验课程的理论部分内容；另一方面加强CAI课件和系统的开发和应用，完善实验教材中的软件部分；同时加紧示范中心教学网站的建设，充分利用现代计算机网络的先进技术优势来加快虚拟仿真实验等教学资源的建设，以此来保障实验教学资源多元化发展。

(二)打造实验中心特色

机械实验教学示范中心始终秉持着以提高质量为基础，以三个层次、三种模块、多种联合为方向的核心理念来对现有的实验教学体系进行一步步的升级和改良，同时创新理念充分融入实验教学体系，机械实验教学中心在创新设计实验上不断发展，逐渐打造出自身特色。

(1)自主研发教学设备，实现实验内容与手段的同时发展。把参与学科及实验室建设、开发新的实验项目和相应的仪器设备作为高级职称教师的基本岗位职责。机械实验示范中心花费15万元自行设计加工了SCARA机器人平台，将控制理论、机电一体化技术、测控技术(24学时单独授课)、机器人技术基础这四门本科课程中的实验教学内容进行了统筹整合和更新，并且创建了机电创新设计综合实验教学平台。该平台为全开放模式，所有程序代码、结构部件都可让学生自行设计，提高了中心设计性、综合性实验比例。如若正常采购该平台，目前市场价格约为30万元左右，对比节约了大笔费用。

(2)充分挖掘和利用信息技术资源，合理融入实验中心资源建设。对机械工程信息技术进行处理整合，构造机械工程仿真实验平台。机械实验教学示范中心将CAD、CAM、CNC软件作为学习基础，同时将机、电、液压和测试等知识与信息技术进行融合，从而保障了从零件的三维造型到零件的数控编程再到零件的虚拟加工，最后到零件的网络传输与数控加工的全方位一体化，以此来加强机械工程仿真与信息技术的有机融合。

三、建设内容：五大实验教学平台

机械工程实验教学中心构建了5种不同的实验教学平台，详情见图2。

图2 机械工程实验教学中心五大平台

1.以机械工程实训教学模块为代表的机械工程实践与实训平台。机械工程实训模块的建设目的是提高学生对机械工程相关课程的的感性认识以及实践中的实际操作能力，更重要的是将实践与理论进一步有机结合，来锻炼学生的基本机械制造技能、拓宽学生的工程实践素养、提高学生的综合素质、培养学生的创新意识，让学生可以熟练掌握各项工种的基础知识，达到可以自己判断处理各种基础工艺任务的要求。

2. 以机械设计基础实验技术为代表的机械基础实验教学平台。机械基础实验教学平台主要以实验性教学为主，开展了一系列相关课程，包括机械制造原理、机械基础概论、机械设计原理、计算机绘图等，而在实验操作方面，则按照三个不同阶段对实验层次来进行细分，分别为：以实物展示、测绘、观摩为主要内容的基础型实验，以实物拆装、建模、方案设计为主要内容的综合设计型实验，以影音资料和电子计算机相结合的新模式教学为主要内容的研究创新型实验。

3.以机械制造基础实验技术现代机械加工实验技术、机械CAD/CAM及数控技术为代表的现代制造工程实验教学平台。该模块主要有：(1)机械制造基础实验技术。将 “互换性与公差测量”、“机械制造技术基础”两门课进行融合形成“机械基础制造实验技术”这一新实验课程, 该实验主要是为了满足学生熟悉零件加工的各项要求，完成对零件精度等各项质量标准、零件精度等各项检测方法以及先进制造产业、制造技术、工艺知识和工艺过程的学习。(2)电子数控技术及机械CAD/CAM。机械类课程的关键学习点是电子数控技术以及机械CAD/CAM的应用，具体是利用电子计算机进行绘图、利用CAD软件进行机械设计、通过机械CAD/CAM展开应用，进行数控技术实训、实习、毕业设计等一系列配套工作来进行教学。(3)现代机械加工实验技术。该实验模块主要是以较为全面系统的形式形成了以新型制造模式的专业课程群为对象的开放式的教学体系，将解决实际生产方案作为基础，将与现代制造业技术有关的课程和大型工程软件Admas、Ideas、Ansys等紧密结合来构造一整套现代制造训练过程和模拟流程。

4.以机电液系统分析及测控技术与机电一体化系统实验技术为代表的机械电子技术实验教学平台。该模块的构建主要为：(1)机电一体化系统实验技术。主要是通过实际应用来针对学生利用所学基础知识和技能对机电系统工程实际问题进行分析和解决的能力培养。(2)机电液系统分析与测控实验技术。该实验利用了控制和测试的大型工程应用软件LabVIEW和MATLAB 为开发工具，不仅提升了教学水平，同时也研发了机电液系统分析网络虚拟实验模块。

5.以课外实践与科技创新模块为代表的学生课外实践与科技创新平台。该模块旨在为学生创建一个开放式的学习与实践平台，搭载计算机虚拟仿真实验、网络式教学架构以及机械工程相关实验教学课件，进而为学生在机械工程实验方面打下扎实的基础、在课外实践与技术实验方面获得良好的锻炼、在科技创新素养方面得到良好的培养。并且对不同专业学生进行不同的类型实验教学，来保障实验的合理性，进而使学生得到有效的训练，拓宽其视野，提高其利用所学知识解决实际问题的能力。

四、结语

安徽工业大学机械实验教学示范中心以专业人才培养规格和学科建设为基础，以分模块、分层次的实验课独立设置课程为途径，进一步系统规划了实验教学体系改革的深度，充分提高了实验教学中心的总体水平，同时在学生创新能力以及科学实验能力的培养方面都有着一定的提升。

机械工程实验示范中心依托“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、国际遗传工程机器设计大赛、全国三维数字化创新设计大赛和全国教育机器人大赛等科技竞赛项目，搭建了应用型创新型实践教学环境，并取得很好的效果。近年来毕业生一直得到用人单位的青睐，很多优秀毕业生已经成长为大型的冶金企业的中高层领导和技术骨干。两年一次的毕业生跟踪调查中，人才培养质量得到了社会各界的充分肯定。