基于机械专业验证性实验的设计与实践分析

周登科

摘 要：验证性实验作为综合性、设计性实验的基础实验，对于培养学生的动手能力和创新意识的作用是不可低估的。验证性实验课程的开设，对于深化专业课程的教学改革，落实主体教学任务，培养学生综合能力具有促进作用。基于此，本文以机械专业验证性实验特性为切入点，对验证性实验的设计与实践进行研究，以期为深化课程改革提供参考。

关键词：机械专业 验证性实验 设计

机械专业包括机械设计制造及其自动化、工业设计、自动化控制工程等，机械专业学科之间具有交互性、理实性的特点。开设机械专业实验课程，针对既有的理论知识予以实践验证，构建出理实一体的教学场景，与高素质人才培养战略相契合。机械专业验证性实验融合了问题探究、实践创新、课程共享的教学优势，针对认知或提出的假说进行实验验证，达到学术科研与专业教育共融的目的，对机械专业的教育教学具有促进作用。

一、机械专业验证性实验特性概述

验证性实验是对研究对象具备认知或针对研究对象提出假说，并针对此类认知、假说进行一系列的实验予以验证的过程。此实验过程将科学性、严谨性贯穿于实验环节中，并通过实验过程传达信息。从教学实验角度而言，验证性实验是实验教学、实验活动开展的基础所在。在科学性、完整性的实验教学体系下，可将实验所得到的前沿性结论与理论融入专业课程教学中。也可将具体实验中产生的问题作为实验方案、设计方法的一种审视基准，深度剖析出验证性实验的特性。此外，实验操作环节可将假说作为创新理论，优化各项实验环节，强化实验平台的教育、科研效用，激发学生的深度学习思维。一个成功的实验不仅包含对已有知识的灵活运用，也包含着科学的创新性构思。从机械专业角度分析，以实验为基础的专业课程教学，是理论基础与实践动手能力的集成平台。学生在实践操作环节，能够夯实知识基础，提高实践操作能力。機械专业验证性实验将成为学生今后进行科学研究的基石。

二、目前机械专业验证性实验面临的困境

在机械专业教育科研中开展验证性实验，可检验机械设计、实操环节是否存在隐性问题，同时也可检验学生对关键性知识点的掌握情况，提高课程教学的严谨性。

（一）验证性实验之目标导向

从现阶段来看，实验更偏向于“验”，针对各项已经研习的成果采用理实并行的实验模式，整个实验过程缺乏目标导向。学生在实验操作环节，只是按照框架式的实验工序进行机械化操作，按照教学大纲完成一系列规定任务，师生之间缺乏深入的探讨和交流。学生在此过程中缺乏独立思考，不利于实现验证性实验的教育目标。

（二）实验教学表面化与形式化

由于机械专业验证性实验存在实验指导环节刻板、理论与实践脱节等问题，降低了学生的学习兴趣，使实验教学过于表面化与形式化。实验环节是课程教学实践性的体现，但是在机械专业验证性实验的课堂上，教师未注重培养学生发散性思维，没有深度激发学生的学习兴趣，弱化了学生的学习主体地位，降低了课程教学质量，这样就很难培养出具有创新能力的学生。

三、机械专业验证性实验设计方案

（一）设计目标

机械专业的课程具有较强的实践性。在教学实训环节，针对课程抽象化、理论化的知识内容，经由实操工序予以验证，学生在操作环节可将实践知识内化为知识储备，拓展学生的学习思维。例如，数控机床操作、钳工实训、车床铣床实训等，将理论课程与实训课程进行交互穿插，可增强课程教学的连贯性，实现理实一体化的教学目标，深化技能人才的培养。开展机械专业验证性实验，有利于学生对理论知识与实践内容进行验证处理，提高学生的专业素养。

（二）设计思路

机械专业验证性实验在设计过程中应当融合创新理念，打破传统实验工作的局限，将先进的教育技术、教育观念融于实验操作环节。学生通过实验课程能够深刻理解专业知识的内涵，提高学习兴趣，从被动接受转变为主动获取，实现理论教学与实践操作的充分衔接。

机械专业验证性实验的设计思路应为：树立主体教学目标，引导学生灵活运用储备知识，加强以科学构思为主导的实验指导，着重突出验证性实验的授课重点，强化理论知识学习与实践技能培养，突出机械专业的操作性与创新性。同时，可依据专业课程内容进行实验辅导，逐步规范学生的实际操作。应注重教学内容与创新性实验之间的联动性，争取做到高度整合教育资源，解决传统课堂教学中存在的理实脱节问题。

四、机械专业验证性实验的实践与研究

金属切削原理及刀具是机械专业的重要课程，主要讲解金属部件加工的力学效果、金属刀具的结构种类及具体应用，并衍生出数据加工、有限元模拟、仿真技术、力学动能守恒、切削用量优化等内容，知识点相互交叉，需要学生了解课程内容，增加理论知识储备，在实践环节，全面掌握基础操作技能。金属切削原理课程将教学与实践相结合，实现专业教学与职业教育的并行，使学生增强岗位意识。

金属切削原理验证性实验课程教学，应融合创新教育理念，突破常规教学思维，结合实验的验证性、模拟性、实操性特点，细化教学内容，贯彻落实主体教学目标，达到 “学中做、做中学”的教学效果。

（一）验证性实验教学环节

课程内容设定模块化调配理论内容与实践内容，并选定项目组长（组长可以由专业教师、专业素养较高的同专业学长、课代表等担任），实验过程结合教师下达的操作任务，指挥、协调小组成员的实操环节，确保实验教学有序开展。例如，在切削原理及应用课程中的刀具类型及实操等环节，均需专业人员进行引导，明晰理论知识与实践技能之间的内在逻辑，提高教学质量。验证性实验让学生全程参与到实践环节中，规避了教学内容信息不对称的问题，有利于学生在认识实验、参与实验的过程中明晰操作原理，提高学习效率。

（二）验证性实验操作环节

在实验期间，专业教师通过解析验证性实验中的理论、实践创新环节，明确教学定位，强化知识之间的关联性。例如，实验课高速切削，实验目标为完成切削工序；实验内容为认知刀具与待加工材料之间关系、力学变化属性。在明确实验目标后，学生要想完成一系列的操作，则需要清楚了解加工材料的参数，选取合适的刀具，并设定自动运行程序。

学生在开展实验前，应充分了解不同刀具的参数配比，并结合实验工序，合理选定刀具及加工方式，这样有助于进行精细化实验处理，提高学生的操作质量。如果实验环节出现异常情况，学生应根据所学的知识进行分析与改进，对操作工序进行相应调整。例如，切削轴承部件时，如果进给量较大，轴承部件的公差值将较大，当超出实验基准时，此类部件将面临报废。为降低成本损耗，应分析切削过程中的各变量，测定不同操控工序下公差产生范围以及误差概率等，调整实验方法，利用修改后的参数重新定义实验环节，保证实验工序的持续性。在实验总结环节，教师可引导学生深入分析不同实验工序的知识点，结合理论知识学习，提出创新性意见，充分培养学生的核心素养，并为后续实验教学的开展积累宝贵经验。

进行实验工序的设置与调整，旨在提高学生的专业素养，厘清理论知识与实践操作之间的关联性，强化学生的认知能力。通过对实验环节的熟知与实践，培養学生协调分工、团队协作的能力，增强教学资源的利用效果，同时可使教师了解学生的学习状态，强化教学效果。

（三）验证性教学评价环节

机械专业验证性实验的开展，将专业教学与学术研究相结合。教师应承担起教学引导的重任，并对各项实验结果予以分析，查证实验环节是否存在问题，确保各项结果的精准性。评价工作的开展针对实验环节起到监督作用。模块化、阶段化的教育评测，可起到实验精细化测评的作用，全方位呈现出验证性实验开展中存在的问题。验证性实验环节中的教学评价，全过程作用于课程教学场景中，辅助与引导教师对课堂实验进行定位处理，起到协同监管的作用。全方位、立体化的监管可打破以往实验环节中的“沉闷”局面，激发学生的辩证思维，提高了学生的钻研兴趣。

从实践效果来看，验证性实验可消除以往专业实训教学的弊端，打造多平台的教学场景，提高学生的实践技能和课程教学质量。

五、小结

综上所述，机械专业验证性实验教学工作的开展，是对繁杂的理论知识通过实操环节进行立体化的解析，帮助学生加深对理论知识的理解，提高学生的实验兴趣，培养学生的创新素养，与机械专业的教育理念相契合。在后续发展过程中，教师应注重挖掘机械专业与实验、实践方面的内在逻辑，发挥出验证性实验教学的内在价值，培养高质量的技能人才，服务于企业及社会。

参考文献：

[1]袁晟.虚拟仿真技术在机械类专业实验教学中的应用研究[J].科技风，2021（18）.

[2]李艾民，田丰，张有忠，等.机械工程专业基于实践创新能力培养的综合实验教学改革[J].实验技术与管理，2021（6）.

[3]路亮，马树焕，赵美卿.基于应用型人才培养的机械专业矿山机械方向特色专业建设[J].中国教育技术装备，2021（11）.

[4]唐良宝，余金永，李哲，等.机械设计制造及其自动化专业实践教学标准体系研究[J].河北农机，2021（5）.

[5]韩昆朋.提高机械专业实验教学质量的策略探索[J].农机使用与维修，2021（9）.

（作者单位：江苏汽车技师学院）