李彦彦 王明杰 张柳 李安生

摘  要 阐述机械原理实验教学中存在的问题，如教学理念与教学方法需进一步提高、学生参与度不高、实验考核不规范等。通过加大实验室开放力度、改革实验教学方法、提升实验教师专业水平、规范实验考核等措施，提高实验教学效率。实践证明，这些措施对提高实验教学效率是行之有效的，并且学生在创新能力、工程实践能力、团队合作能力等方面都有较大的改善。

关键词 机械原理;实验教学;创新能力;实验室

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）22-0127-03

Research and Practice on Experimental Teaching Reform of Me-chanical Principles//LI Yanyan， WANG Mingjie， ZHANG Liu， LI Ansheng

Abstract This paper expounds the problems existing in the experi-mental teaching of mechanical principles， such as teaching ideas and methods to be further improved， low student participation and irregu-lar experimental assessment. By opening the laboratory， reforming the experimental teaching method， improving the professional level of the experimental teachers， standardizing the experimental assess-ment and other measures to improve the experimental teaching effect.

The practice has proved that these measures are effective in impro-ving the experimental teaching effect， and the innovation ability， engi-neering practice ability， teamwork ability and other aspects of the students have been greatly improved.

Key words mechanical principles; experimental teaching; innova-tion ability; laboratory

1 前言

《中國制造2025》指出，实施制造强国战略的核心是加快推进制造业创新发展、提质增效，实现从制造大国向制造强国转变。《中国制造2025》这一计划的出台，对机械专业课程提出更高的要求。机械原理是科院校机械类专业课程中一门重要的技术基础课，其实验部分是该课程的重要实践环节，如何通过实验教学提高学生的工程实践能力、创新能力，是目前亟待解决的问题。

机械原理主要研究机械和机构的运动设计、动力设计和机械系统方案设计，与工程实际结合紧密，实践性较强。对于普通高校的本科生教育，一般比较重视理论教学，很多实验是辅助理论教学的验证性实验，设计性、综合性实验较少，较难调动学生学习的积极性和主动性，学生动手实践的机会不多。本文分析郑州轻工业大学机械原理实验教学中存在的问题，针对问题提出改革方案，希望取得良好的实验教学效果。

2 机械原理实验教学存在的问题

目前，机械原理实验教学开设的实验项目主要有机构运动简图测绘实验、齿轮范成原理实验、回转件动平衡实验、慧鱼创意组合实验等。这些实验项目多是验证性实验，在实验教学中存在以下几个方面的问题。

教学理念与教学水平有待进一步更新与提高  目前，多数实验仍采用传统的教学方法，主要讲解实验目的、实验原理、实验步骤和仪器的操作等，在教学过程中有时也会给学生详细演示。一般在做实验之前都要求学生预习，学生根据实验指导书上给出的步骤，结合实验教师的讲解，基本上都能自己完成实验。这样的教学方法限制了学生独立思考和创新的空间，不利于学生工程实践能力和创新能力的培养[1]。由于实验室中配备的现代化教学设备较少，数字化网络资源在实验教学中应用较少，这会影响实验教学效果。许多新的教学手段如翻转课堂、慕课、虚拟仿真技术等在实验教学中应用不多，实验教学水平需要提高。

实验内容更新较慢  由于工程教育专业认证的需要，很多理论课程对内容进行了更新，但实验教学改革的步伐相对滞后。目前，一些实验教材长时间没有修订和改进，内容、标准比较陈旧，与新的工程教育专业认证大纲结合不够，大纲体系不完善，实验教学内容变化较小，综合性和创新性实验项目较少。

学生的参与度不高  由于机械原理实验是课内实验，在课程总成绩中所占比重较小，学生从心理上不够重视，做实验时积极性不高[1]。很多学生在实验过程中只是按照实验教师讲解的步骤或者实验教材给出的步骤进行实验，对于实验过程中遇到的问题，很少有学生进行深入思考，更不用说自己独立设计实验。由于学生主要以完成实验为目的，主动性很难得到发挥，学习的兴趣较低，实验效果受到影响。

实验的考核需进一步规范  大多数工科专业都开设有机械原理或机械设计基础课程，这些课程都有实验学时要求，因此，实验班级、批次较多，实验教师工作量很大，很难顾及整个实验过程，学生实验成绩以实验报告成绩为主[2]。学生的实验报告存在抄袭现象，较难从实验成绩中看出学生动手能力和创新能力的区别，实验成绩存在评价不客观、考核不合理的现象[1]。

3 机械原理实验教学改革及实践

为了确保实验教学效果，真正提高学生的工程实践能力、创新能力等，机原机零实验室从以下几个方面进行了改革。

对原来摆放在实验室的机构展示柜进行改造  将机构展示柜挪到实验室外面的走廊，加了控制部分，只需按相应的按钮就能使机构动起来，可提高学生对机构的感性认识，加深学生对机构相关理论知识的理解。学生在进实验室之前，自己先看一下机构的运动，可减少课堂讲解时间，同时理论与实践相结合，更容易明白机构的工作原理，绘制机构运动简图更轻松。

加大实验室开放力度  一些设计性、创新性的实验对学生开放，学生也可进到实验室自己设计实验项目，提高实验设备的利用率，同时为学生提供了创新实践的场所。综合性、创新性实验的开设，不仅能提高学生的学习积极性，也能培养学生的创新能力、工程实践能力、团队合作精神等[3-4]。

依托机原机零实验室成立机械创新工作室，该工作室鼓励对机械创新感兴趣的学生积极参与，培养学生参与一些学科竞赛，如机械创新设计大赛、工程训练大赛等。进入创新工作室，学生首先接触到的是慧鱼类的实验，根据实验指导书给出的模型搭建步骤，搭接一些简单的模型。学生熟悉慧鱼产品后，自己动手搭建一些常见的机构，在完成模型过程中会逐渐有自己的想法，创新能力、工程实践能力都能提高很快。

以机械创新大赛为例，学生清楚大赛主题之后，首先要有自己的想法，明白要做什么，有哪些创新点，然后就要进行三维建模。从最初的想法到建立三维模型，这个过程可能耗时较长，需要综合利用所学专业知识，同时需要对建模软件熟练运用。通过选择合适的材料、利用机床加工零部件、组装零部件等，将建立的三维模型制作成产品，在制作产品的过程中会遇到许多意想不到的问题。学生需要大量查阅资料，与指导教师、其他学生探讨，或通过其他方式解决问题，综合素质、创新能力、动手能力、团队合作精神等都会有较大提高。指导教师在指导学生的过程中能够更好地了解学生的情况，同时对于自己的教学和科研都有帮助。

采用现代化教学设备，充分利用网络资源，改革教学方法  由于实验室配备了现代化的教学设备，实验教师可以充分利用网络资源，采用慕课使好的教学资源共享，拓宽实验教学内容的广度，使学生在实验之前对实验内容有直观认识，启发学生的思考与创新意识[1]。改变过去单一的、填鸭式的教学模式，由实验教师设计实验方案、讲解具体实验步骤，向开放式、双向互动式及启发式的实验教学模式转变。如在教学时采用翻转课堂教学模式，将学习的自主权交给学生，以培养学生的综合能力为目标[5-7]。特别是对于一些设计性、创新性实验，为学生提供宽松的环境，开阔学生的思维，实验教师的主要任务是引导学生，充分调动学生学习的积极性[5]。

實验教师需要不断学习，提高专业水平  实验教师对于本专业相关的文献要多读，了解该学科的发展前沿，多做相关的工程项目，利用工程实践中的经验辅助自己的实验教学;要多向国内学术和科研水平较高的高校学习，定期参观一些机械基础实验教学开展较好的学校，从中找到自己的不足，找到别人可以借鉴和参考的地方，提高实验教学水平和实验室管理水平。

明确课程目标  由于学时有限，如何选择合适的实验项目就显得尤为重要。有些实验项目是验证性的，涉及的知识点比较重要，但主要是对理论知识的验证与巩固。有些实验项目是设计性、综合性或者创新性的，但涉及的理论知识点并不多。各个实验项目之间是相互独立的，内在逻辑性不强，这就需要实验教师在选择实验项目时进行平衡，根据实验教学大纲和培养目标，综合选择合适的实验项目[6]。

规范实验的考核  实验的考核不能只以实验报告成绩为准，需要综合考虑学生的动手实践能力、创新能力、参与度等。在每一次实验过程中，根据每个学生实验的情况给一个实验过程成绩，这个过程需要实验教师花费较多时间观察学生实验情况。这个成绩占实验总成绩的40%，其他包括实验报告成绩占40%，实验课堂表现占20%。特别是在一些创新性实验中，实验过程成绩所占比重更高，学生实验的积极性提高，有些学生思维活跃，学生之间相互合作，做出很多有创意的作品。经过这样的改革，由于实验过程在实验成绩中占比重较高，很多学生做实验的积极性得到提高，创新能力和动手能力提高较多。

4 结语

结合机械原理实验教学中存在的问题，采取更新原有实验设备、加大实验室开放力度、改革实验教学方法、提高实验教师专业水平、规范实验考核等措施，实验教师从单纯的讲解实验转变为指导学生、发挥学生的主观能动性，取得良好的效果，学生的创新能力、工程实践能力、团队合作能力等方面有了明显的提高，学生学习由被动变成主动，根据自己的兴趣，自觉去实验室开展创新性实验。很多学生积极加入机械创新工作室，参与教师的科研项目或参加机械创新大赛、工程训练大赛等，取得较好的成绩。在第八届全国大学生机械创新设计大赛中，学校共有11支参赛队进入省赛，取得一等奖三项、二等奖五项以及三等奖三项的优异成绩，并获得国家级二等奖一项。■

参考文献

[1]何玉林.“机械原理”课程实验教学的现状分析与改革[J].高教论坛，2014（10）：25-27.

[2]夏斯伟，周海，董香龙，等.机械原理实验课程的教学现状分析及改进思考[J].现代教育化，2018（46）：274-277.

[3]莫海军，李杞仪，胡青青.机械原理实验教学改革与创新[J].高等理科教育，2003（3）：73-74.

[4]曾斌，刘禄，陶鑫.与机械创新设计大赛相结合的“机械原理”教学改革[J].教育教学论坛，2018（2）：128-129.

[5]胡宏佳，王世刚.机械原理与机械设计实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与应用，2010（7）：233-234，299.

[6]邱文龙.机械原理与机械设计实验教学改革[J].实验室研究与应用，2004（12）：78-81.

[7]汤赫男，王世杰，赵铁军，等.基于慕课与翻转课堂的机械设计实验教学[J].机械设计，2018（S2）：406-408.