基于创新能力培养的机械设计实验教学改革探索与实践
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摘要：通过分析机械设计实验教学现状，针对当前实验教学中存在的不足，提出以创新能力培养的实验教学模式，改革现有的实验教学方法、教学内容，形成理论与实践教学相结合、科研与教学相结合，自主学习实验教学体系与开放创新的教学形式，培养学生创新及综合应用能力。
关键词：教学方法；实验教学；创新实验
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）27-0138-02
一、引言
机械设计课程是机械类专业中承上启下的专业课，而实验教学是培养大学生创新能力及实践动手能力的重要环节。长期以来常规、传统的实验内容对于培养创新性人才而言存在诸多弊端，难以满足创新性人才培养要求，随着现代计算机技术、多媒体技术、网络等技术的快速发展，教学方式更加多样化，探索创新式教学改革的新思路、新方法，提高学生的创新能力及综合动手能力，已经对机械工程教学体系改革提出了更高的要求。我们应以创新实践为主题，利用现代化的教学方式改革实验教学，以充分发挥实验教学直观性、实践性、创新性与综合性的特点，增强学生的创新能力、动手能力、分析和解决实际问题的能力。
二、创新人才培养的发展瓶颈
机械设计课程是一门理论与实践相结合的学科，一直以来，传统的机械设计基础实验教学方面存在不足、缺乏创造性，表现在实验成绩单一，并在教学内容上缺乏创新性，大多数都是以演示性和验证性实验为主要的，缺少综合性和创新性的实验教程；教学方法也比较单一、实验教学仍处于教学阶段，教师经常只注重实验仪器的引进和实验数据的记录等等，学生按照规定的顺序去做，按照既定的仪器条件和方法，完成下列实验有关的内容，并没有去引导学生自己主动地去思考为什么要这样去操作，行为与思维都被固化为统一的模式，难以激发学生的求知欲；在教学条件上，实验教学场地有限，实验设备台数少、比较陈旧，这样不利于培养学生的动手能力和创新精神；此外，传统的实验教学方法对学生的评价标准主要是实验报告的编写，缺乏对学生的创新能力，实践能力、综合知识的考察，严重影响良好创新教育氛围的形成。
三、实验教学改革
1.树立正确的创新发展、学生为主体的教育观。（1）在知识、素质与能力的关系上，我们要对学生的综合创新能力给予关注，尤其要重视培养学生的创新能力及动手实践的能力；（2）依据学生个体的差异性，着重发挥他们的潜能与创造力，培养他们的特长，对培养出顺应时代的创新型人才；（3）更改传统的教学模式，将以“教师为中心”转变为“以学生为主体”，采用灵活的教学方法，让学生进行讨论、与学生进行互动，这样学生便能主动地吸取知识，从而大大提高学生学习的主动性。
2.建立适合“创新人才培养”的机械工程实践教学内容与课程体系。机械设计实验课程体系是实验教学体系中的一个重要因素。优化课程结构，重构实验教学体系，提高综合性和设计性实验项目是关键。提高学生的感性认识，学会运用理论知识分析、实验技能和问题解决能力，培养学生的创新能力和实践能力。因此，优化现有的实验内容，减少验证性实验，增加设计性、全面性的研究实验，融合机械学科及相关学科发展的前沿理论，全方位、多层次地培养学生的创新意识和实践能力。
3.创新教学方法与教学手段。（1）根据机械学科的特点建立以“教师为主导，学生为中心”，提高学生的创新能力为主的教学方式。实验由浅入深，由简单到综合，激发学生的学习欲望。（2）采用学生互评方式：在实验过程中，根据不同实验要求，将学生分成不同的小组，采取小组讨论，互相配合，共同完成实验，并在实验报告中说明实验原理、实验方法和实验结果讨论及分析等，并制作演示文档进行讲解、学生互评等，这种方式会增加学生互评环节，为学生提供创新经验交流的机会，从而提高学生的互动交流能力与团队合作能力。（3）采用现代化教学手段多媒体网络技术、虚拟仪器技术等，将计算机辅助实验教学软件和多媒体教学课件融合，增加学生的动手能力和感性认识，推广应用虚拟技术与仿真技术，促进虚拟仿真实验与实际实验有机结合，提高教学效果。（4）指导学生参加机械创新设计大赛、教学实践、机械产品数字化设计大赛项目等。
对实验室实行开放政策，提高实验室设备的利用率，为学生创新能力培养提供学习科研场所。指导学生参加机械创新设计大赛、教学实践、机械产品数字化设计大赛项目等不仅可以锻炼学生机械设计的能力，还可以加强学生实践能力和动手能力的培养，团队协作精神及学生的综合创新设计能力的培养。
4.实验设备更新与改造。机械设计实验包括带传动、螺栓连接、标准直尺圆柱齿轮参数测定、弹簧特性曲线测定等，它们采用的仪器、测试手段与数据处理方式都不相同，通过改造陈旧的测试方法，引进先进的仪器设备，将实验改造成交叉性的实验。如带传动实验中，可以利用传感器获取转速、转矩等参数。学生通过实验，可以验证理论知识，了解和掌握各种不同数据的测试和数据处理的方法。
5.创新型实验指导教师队伍建设。创新教育的实施要靠教师，实验老师应具有要有创新意识和能力。学校应创造条件，加强对年轻教师及实验教师技能与理论知识的培养，提高其指导创新性、综合性实验的能力，鼓励实验教师进行探索性实验的研究，鼓励教师积极参与科研项目和指导学生毕业设计及创新项目，紧跟时代的发展，了解最新的科研成果、教育教学成果等，并将其应用于实验教学，在教学中充分调动学生学习的积极性，开发学生潜在的创新意识。
6.建立创新实验模式，培养学生创新意识与能力。通过添置先进的实验设备，建立创新实验模式，培养学生创新意识与能力。例如，《机构运动简图的测绘和分析实验》实验中，学生通过观察各种机构实物模型：（1）加深对构件，运动副形式，连杆、连架杆及机架等基本概念。（2）通过调整机构的尺寸，改变机构结构加深学生对机构各种演化形式的理解，曲柄存在l件、机械自锁现象、急回特性等。（3）学生可以综合应用所学知识加深对基本构件和联接件的理解，培养学生对理论知识的综合应用能力及创新思维。