“互联网+教育”背景下实验项目转型升级的实践与探索——以基本夹紧夹具实验为例

沈剑英, 李积武

(嘉兴学院 信息科学与工程学院，浙江嘉兴 314001)

实验教学是实现专业培养目标和培养规格的重要组成部分，对于提高人才培养质量，具有十分重要的意义，[1]当下，各高校对实验项目改造非常重视，采取各种方法和措施来提高实验教学效果。李梅川等人[2]利用学校基金项目开发和改造仪器设备，提高实验教学质量。秦春节等人[3]引导学生参与现代生产与物流实验室的改造与开发，实现生产与物流的自动分拣，培养了学生的动手实践能力。尤勐等人[4]将现有的“迈克尔逊微形变干涉实验系统”改造为“轮胎气泡剪切干涉实验系统”，将现有的“单缝衍射测量系统”改造为“多参量(压力、温度、液面、准直度)衍射实验系统”。胡静等人[5]对自然对流换热设备进行优化改造，设计了独立的电加热测量系统和温度测量数显系统,将验证性实验改造为设计性实验。秦丽玮等人[6]在3DS MAX平台上开发了一套光合作用电子传递虚拟实验系统，并与实体实验有机结合，丰富了实践教学内容，提高了实验教学效果，促进了创新型人才的培养。李峥等人[7]通过改进轴承教学实验设备，丰富实验教学内容。靳亚维等人[8]则通过对实验设计台进行创新性改进，既丰富了实验内容，又提高了学生的创新思维能力、创新设计能力、动手操作能力及解决问题的能力，最大限度地发挥了实验设备的作用。

随着虚拟仿真技术的快速发展，虚拟实验应运而生，深刻地影响了传统实验教学的理念、内容和方式。[9]丁建宾等人用事先获得的实验数据，采用Untiy3D软件编制切削实验操作的动作仿真及人机交互界面程序，开发了一套切削力和切削温度虚拟仿真实验系统；将虚拟仿真技术运用于改造传统实验之中，[10-11]顺应了时代发展趋势，符合现代人才培养的需要。

本文结合一流本科课程建设的需要，利用现有实验设备，通过拓展实验内容、引入互联网信息技术、改革考核评价方法等措施对传统实验项目进行改造，并构建了线上线下混合式实验教学模式。

一、实验项目改造的具体方案与措施

为了更好地适应新工科对创新人才培养的需要，2018年，嘉兴学院对各专业的人才培养方案进行了修订。在此背景下，工程材料与机械制造工程学实验课程对现有的部分验证性实验进行了改造，增加了设计性和综合性实验，构建线上线下混合式实验教学模式，如图1所示。

图1 线上线下混合式实验教学模式

本文以工程材料与机械制造工程学实验课程项目之一基本夹紧夹具实验为例，介绍该实验项目改造升级的思路和措施。

基本夹紧夹具实验是一个验证性实验，通常安排在学完机床夹具设计的基本知识和理论之后，所用的实验设备是HJD-JZ2夹具实验台。该实验的主要目的是让学生掌握基本夹具的六点定位原理，了解基本夹具的组成元件(定位元件、夹紧装置、夹具体等)和使用功用。以往整个实验都是在教师的指导下完成，学生不需要自主思考，更谈不上创新思维训练，很轻松就能完成实验内容和要求，这与创新人才培养的目标不相符。

为了适应人才培养方案需要，课题组在充分利用现有设备、避免资产浪费的前提下，采用线上线下混合的教学方式对传统的基本夹紧夹具实验项目进行了升级：首先，要求学生根据自身的情况在线预习，了解实验内容、目的和要求，熟悉实验原理、步骤及注意事项，完成预习报告；再根据工序图设计夹具，画出三维图，制作汇报用的PPT。教师通过网络教学平台的统计功能，掌握学生的预习进度，及时督促学习进度。其次，进入实验室(线下实验部分)，要求各小组用预先设计的夹具与实验台的夹具进行对比，阐述各自的优缺点，互相点评，教师最后总结。课后，各小组进行修改、完善夹具设计方案，上交实验报告。

二、考核方式

重书面轻实践的传统实验考核方式，已不适应新时期工科专业创新人才的培养需要。近年来，课题组对该实验项目的考核内容、考核模式进行了改革和创新，将实验考核内容拓展到实验教学全过程，包括网上学习及练习、实验操作及讨论、实验报告撰写等内容，形成了过程性评价与终结性评价相结合的多元化考核评价模式。其中过程性考核成绩包括线上(占总成绩的20 %)和线下(占总成绩的20 %)两部分，线上主要包括观看视频、预习测试、预习报告；线下主要包括课堂夹具拆装活动、夹具设计方案阐述等。终结性考核成绩主要指实验报告评定，占总成绩的60 %。

三、教学效果

(一)有利于学生自主学习，提高实验教学质量

利用网络教学平台进行混合式教学已经成为当前高校教学改革的趋势。为了充分调动学生学习的积极性和主动性，课题组在教学实验环节引入了超星平台(学习通)，该平台提供了各种丰富的学习资源，如视频、PPT、图片、文字资料等，学生可以根据自己的实际情况，利用课余时间了解和学习实验原理、实验目的、实验步骤及注意事项，复习相关的理论知识。同时，教师利用在线平台及时督促和在线解答学生的问题，从而提高实验预习效果和实验教学质量。表1列出了工程材料与机械制造工程学实验课程各项目的学生平均得分，从表中可以看出，转型后，学生平均实验成绩普遍提高，较转型前提高了3～15分，说明转型升级取得了较好的效果。

表1 各实验项目得分对比

(二)激发学生学习兴趣，提高创新思维能力

通过对部分验证性实验的改造升级，采用拓宽实验教学内容、引入互联网教学手段、改革考核评价方法等措施，不仅增加了学生预习、动手、讨论的时间，同时激发了学生的实验兴趣，对开展学生创新思维训练和创新能力培养具有一定的提升作用，达到了很好的教学效果，得到了学生和教师的认可，也为今后的实验教学改革提供了思路。

总之，对传统实验项目进行转型升级改造，顺应了新时期人才培养的需要，这为提高人才培养质量提供了一种新思路，也为实验设备改造利用提供了新的途径。