學(xué)科教育論文-機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及實(shí)驗(yàn)管理改革初探作者：袁永壯許澤銀王學(xué)軍張宇鋼【摘要】該文結(jié)合合肥學(xué)院機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)室硬件使用和軟件建設(shè)相互協(xié)調(diào)配套的具體特點(diǎn)探索了機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革的嘗試,并通過(guò)“機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)”教學(xué)實(shí)踐為例來(lái)說(shuō)明了機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)改革的可行性,提出了機(jī)械基礎(chǔ)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革的基本方式和具體目標(biāo),探討了通過(guò)必要的管理體系及保障措施來(lái)使學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)的積極性和利用有限的實(shí)驗(yàn)資源來(lái)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的積極意義。【關(guān)鍵詞】機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課程化實(shí)驗(yàn)管理引言:機(jī)械工程是絕大多數(shù)工科院校常設(shè)的較古老學(xué)科方向,其教學(xué)體系經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的發(fā)展,至今已相當(dāng)成熟,在各院校的學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中也都發(fā)揮了強(qiáng)大的作用。隨著社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步,機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)對(duì)學(xué)生的要求也越來(lái)越高,其中部分教學(xué)方式,尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面也日漸暴露出部分不適應(yīng)的地方。這主要是近年來(lái)我國(guó)高校招生規(guī)模迅速擴(kuò)大,學(xué)生人數(shù)大幅度增加,盡管各個(gè)學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)設(shè)備及人力資源進(jìn)行了較大的投入。但在這樣一個(gè)新形勢(shì)下,傳統(tǒng)的機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法逐步顯現(xiàn)出不足,因此筆者及合作者們?cè)趯?shí)踐教學(xué)中不斷探討,認(rèn)為有必要對(duì)原機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系根據(jù)我院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)管理的改革。1機(jī)械基礎(chǔ)試驗(yàn)體系1.1傳統(tǒng)的機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系傳統(tǒng)的機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以課程為先導(dǎo)的方式,根據(jù)每門(mén)課程的要求,在學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)理論知識(shí)的時(shí)候或稍后進(jìn)行相應(yīng)項(xiàng)目試驗(yàn),讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的理論進(jìn)行熟悉,利用相關(guān)設(shè)備對(duì)書(shū)本知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上理解書(shū)中的一些公式及原理等,這樣的教學(xué)一般就是認(rèn)知和驗(yàn)證,也即實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對(duì)單調(diào),在實(shí)驗(yàn)管理方面也就是學(xué)生需要認(rèn)知或驗(yàn)證什么,實(shí)驗(yàn)室就讓學(xué)生進(jìn)入某些特定的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)活動(dòng)。這樣的實(shí)驗(yàn)室管理相對(duì)容易一些,而學(xué)生在當(dāng)時(shí)感覺(jué)也是挺直觀,但在遇到機(jī)器讓其自己分析時(shí)就感到無(wú)從下手,不利于學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的提高,尤其是我們工科院校的學(xué)生將來(lái)大多走向工業(yè)企業(yè),主要從事工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作,這就要求我們工科院校在學(xué)校就要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際分析問(wèn)題、綜合問(wèn)題的能力,并能提出自己的見(jiàn)解或提出解決辦法,因此對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室管理及實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革勢(shì)在必行。1.2我們嘗試的機(jī)械基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)及在當(dāng)今表現(xiàn)出來(lái)的缺陷,以及社會(huì)對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)要求的提高,在實(shí)際教學(xué)中我們根據(jù)院有關(guān)文件的精神、教學(xué)計(jì)劃和人才培養(yǎng)的目標(biāo),并結(jié)合機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)管理及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索,將機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)置為5個(gè)層次如圖1所示,進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì),培養(yǎng)創(chuàng)新性人才。從上圖五個(gè)層次的教學(xué)體系可見(jiàn),第一層次為認(rèn)知試驗(yàn),即由常用的各類(lèi)機(jī)械基礎(chǔ)陳列柜組成,在同學(xué)們進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)了相關(guān)課程時(shí)或之后學(xué)生們?cè)陉惲泄裰邪l(fā)現(xiàn)自己已學(xué)過(guò)的各類(lèi)結(jié)構(gòu),培養(yǎng)他們從理論學(xué)習(xí)的運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖到實(shí)際運(yùn)用的感性認(rèn)識(shí),幫助他們想象一下自己在實(shí)際生活中遇到的各類(lèi)機(jī)器中會(huì)用到哪些運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu),提高將來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；在看過(guò)具體結(jié)構(gòu)以后就要自己動(dòng)手模仿所見(jiàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證,使同學(xué)能達(dá)到眼所見(jiàn)、手所指,心中有機(jī)構(gòu)的境界,這就是我們這里劃分的驗(yàn)證試驗(yàn)層次；在此基礎(chǔ)上我們采取學(xué)生自己設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn)的方式幫助學(xué)生熟悉所學(xué)理論知識(shí),自己首先繪出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖或設(shè)想某種運(yùn)動(dòng)關(guān)系需要去了解其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù),然后帶到實(shí)驗(yàn)室來(lái)自己組建運(yùn)動(dòng)關(guān)系或測(cè)試其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù),這就是我們的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)層次,該層次所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),都是學(xué)生自己構(gòu)想的實(shí)驗(yàn),而不是我們通常書(shū)本上學(xué)習(xí)的已有事例,這樣便于學(xué)生自己在取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后自己分析,自己去尋找書(shū)本中的某種理論來(lái)解決這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明的問(wèn)題,從而進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生解決問(wèn)題能力；學(xué)生具有一定的自己分析問(wèn)題能力后就可以將其以前所學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)通過(guò)一個(gè)或幾個(gè)綜合性試驗(yàn)串接起來(lái),從而從總體上把握到每個(gè)階段所學(xué)的知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系,這里我們通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái),在一系列的標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)中,同學(xué)自己選擇不同連接運(yùn)動(dòng)方式及級(jí)數(shù)傳動(dòng)來(lái)進(jìn)行綜合性測(cè)試,了解不同傳動(dòng)方式的效率及傳遞力的關(guān)系,掌握不同傳動(dòng)的特點(diǎn),讓后再回到實(shí)際機(jī)器中分析為什么會(huì)運(yùn)用到這些連接方式,可以不可以有其它方式能代替已有傳動(dòng)關(guān)系,如果有,怎樣實(shí)現(xiàn),這就是我們的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)層次。2改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程首先具備一定基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)生先自己在各類(lèi)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)陳列柜前自己學(xué)習(xí)分析,初步看懂各類(lèi)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),通過(guò)自己回憶已學(xué)過(guò)的理論知識(shí),達(dá)到能將書(shū)本上的運(yùn)動(dòng)方案圖與實(shí)物圖對(duì)應(yīng)起來(lái),這便達(dá)到了認(rèn)知的目的；在認(rèn)知了各類(lèi)機(jī)構(gòu)后再到生產(chǎn)實(shí)踐的機(jī)器中去分析各部分結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)方案,這里我們采用在家用及工業(yè)使用的縫紉機(jī)頭、教學(xué)型工業(yè)機(jī)床如沖壓機(jī)床、壓力機(jī)、建筑上的加料翻斗機(jī)、帶自動(dòng)進(jìn)料的多工位分度沖擊裝置等讓同學(xué)們通過(guò)觀察機(jī)器的運(yùn)動(dòng),自行尋找各部分相應(yīng)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),每人在這多種設(shè)備上至少找出兩類(lèi)不同的結(jié)構(gòu)等,這能夠進(jìn)一步幫助學(xué)生在認(rèn)知后在生產(chǎn)實(shí)踐使用上得到相應(yīng)機(jī)構(gòu)的驗(yàn)證及具體使用中的結(jié)構(gòu)變體(也即與理論上所學(xué)的運(yùn)動(dòng)方案示意圖在實(shí)際使用中的具體表現(xiàn)形式),更能夠加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象及了解所學(xué)的理論在實(shí)際使用中的使用情況,會(huì)幫助同學(xué)們對(duì)所學(xué)理論知識(shí)有更進(jìn)一步的了解及能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)以致用的激情；在經(jīng)過(guò)上面兩步完成以后,我們讓學(xué)生自己課下思考及自行設(shè)計(jì)一些機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)方案,再回到實(shí)驗(yàn)室,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室已備好的各種標(biāo)準(zhǔn)件自己實(shí)施自己的設(shè)計(jì)方案,當(dāng)然,這一步僅僅要求學(xué)生能夠設(shè)計(jì)單結(jié)構(gòu)的方案,來(lái)鞏固已學(xué)的相關(guān)知識(shí)；在單結(jié)構(gòu)方案能夠熟練使用及設(shè)計(jì)以后可以進(jìn)行各種綜合試驗(yàn)了,不管是采用傳動(dòng)方案組合還是進(jìn)行部分結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)量都可以進(jìn)行,這些實(shí)驗(yàn)工作可在傳動(dòng)參數(shù)測(cè)量?jī)x器上進(jìn)行,讓學(xué)生進(jìn)行對(duì)自己設(shè)想的機(jī)構(gòu)測(cè)量,如測(cè)量曲柄滑塊、凸輪等運(yùn)動(dòng)速度加速度等；這些機(jī)構(gòu)的熟悉、設(shè)計(jì)、綜合結(jié)束以后,學(xué)生可以利用我們的創(chuàng)新試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行自己闖新設(shè)想,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。3使用的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備認(rèn)知試驗(yàn)是我們讓學(xué)生自己花一定的時(shí)間對(duì)照已學(xué)的理論知識(shí)在機(jī)構(gòu)及零件陳列柜中尋找相應(yīng)的機(jī)構(gòu)和零件學(xué)生通過(guò)自己在展示柜前尋找相應(yīng)的理論結(jié)構(gòu),然后再進(jìn)入實(shí)體驗(yàn)證階段,到典型設(shè)備中尋找相應(yīng)結(jié)構(gòu)在工程實(shí)際中應(yīng)用的具體表現(xiàn)形式,我們是讓學(xué)生在沖壓機(jī)床、斗式提升機(jī)、分度沖壓裝置等機(jī)械上尋找,并自己畫(huà)出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖或機(jī)構(gòu)圖,在經(jīng)過(guò)認(rèn)識(shí)、尋找驗(yàn)證以后學(xué)生自己可以根據(jù)自己對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解設(shè)計(jì)出各種傳動(dòng)方案或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),我們提供實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備讓同學(xué)們自己通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器來(lái)再現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)思想,這主要使用一些傳動(dòng)方案組合及測(cè)量等設(shè)備,這些設(shè)備除了可以完成同學(xué)自己設(shè)計(jì)的單個(gè)運(yùn)動(dòng)方案外,還可以幾個(gè)人合作,將大家設(shè)計(jì)的思想綜合到一起,實(shí)現(xiàn)多傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方案,各種傳動(dòng)組合的實(shí)驗(yàn),自己搭建運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),自由組合運(yùn)動(dòng)方案,讓同學(xué)們?cè)诤献髦徐柟桃褜W(xué)的各種方案在實(shí)際中的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)這些訓(xùn)練以后,同學(xué)們就可以自己自由發(fā)揮,根據(jù)其對(duì)相應(yīng)或設(shè)想中的設(shè)備的理解,進(jìn)行創(chuàng)新性試驗(yàn),我們實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置了大量創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)臺(tái),提供各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)件,讓他們的思想得以體現(xiàn),可以在不受實(shí)際使用限制的條件下,自由創(chuàng)造,當(dāng)然在學(xué)生通過(guò)這些設(shè)計(jì)以后想了解除機(jī)構(gòu)以外的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)我們的這些設(shè)備上也大多配備了測(cè)量系統(tǒng),可以通過(guò)軟件或自己記錄的方式得到運(yùn)動(dòng)狀