何玉林 杨连发

【摘 要】本文分析“机械原理”实验教学过程中存在的不足，提出实验教学改革的措施：优化实验学习内容，融合多模式教学方法，创新多元、多维考核评价，搭建创新创意实践平台。

【关键词】机械原理 实验教学 多模式 考核评价

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2021）39-0154-03

“机械原理”是机械设计制造及其自动化专业必修的一门重要技术基础课，主要由机构学与机械动力学组成。通过本课程学习，学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本方法和基本技能，为机械运动方案设计和分析提供必要的理论基础，培养学生运用课程知识对工程实际中的机构选型、组合、变异及机械传动系统运动方案的设计和分析能力、机械产品的力学分析与计算能力，同时培养学生的团队合作能力、自主学习能力和创新意识等。该课程的理论性强，光靠学习理论知识是不够的，还需要在实践中进行应用和训练，从而进一步加强学生对机构的工作原理、结构特点、方案设计和分析、运动分析等的理解和巩固，为学生后续的机械设计、毕业设计和各种科技竞赛等奠定良好的理论基础。但是，在实际教学中大多数学生对知识的掌握和应用远没有达到预期的目标。为了更好地实现课程的学习目标，结合新时代全国本科教育工作会议精神、机制专业工程认证和一流专业建设的要求，有必要针对实验教学中存在的不足，从实验内容设计、实验方式、实验内容考核和评价等方面进行积极探索和实践，更好地促进学生对理论知识的掌握和应用，能够对机械工程领域复杂的机构方案进行设计和分析。

一、“机械原理”实验教学过程中存在的不足

随着课程改革的要求，实验学时由原来的8个学时减少到4个學时，开设的实验项目有机构运动简图测绘与分析、机构组合创新设计。由于学生对工程知识背景了解较少，实验的效果不理想，学生对机构运动简图理解和认识不够。实验模式是学生事先预习，课上教师讲解，学生按照要求进行实验操作，然后撰写实验报告，教师再根据实验操作和实验报告进行评价，学生与教师之间在课前课后缺乏交流沟通和信息反馈，这不利于学生的独立思考和创造空间的发展，很难激发学生的求知欲和学习兴趣。另外，由于实验只是课程考核的一部分，一般占比20%，无单独考核学分，学生不够重视，以致对课程设计、机械类的科技竞赛和毕业设计感到无所适从，学生不能很好地运用理论知识解决实际问题。因此，在实验学时减半的情况下，要保证实验教学的学习效果，提高学生的知识应用能力和创新能力，满足新时代对人才的培养需求，急需对“机械原理”实验教学进行改革和创新。

二、实验教学改革思路

“机械原理”实验教学改革基于OBE的教学理念，以“机构”为主线，将“机构原理—机构方案设计—结构分析—运动分析—实物拼接/加工/装配”贯穿整个实验教学过程，使实验内容与工程实际相融合，加强学生课前、课中和课后学习管理，发挥学生在学习中的主体作用，引导学生主动思考和探究、主动实践，让学生由“被动学习知识”向“主动应用知识”转变，激发学生的学习兴趣和潜能，培养学生的创新设计能力以及思考和解决复杂问题的能力，培养团队合作精神、提高交流表达能力，真正实现全过程育人。

三、实验教学改革措施

（一）优化实验学习内容

1.重新组织实验学习内容

实验指导书是学生接触实验的第一手资料，其内容对激发学生的求知欲望和兴趣起着至关重要的作用。结合多年的实验教学经验，并多次与课题组教师进行沟通交流，笔者对“机械原理”实验指导书进行了优化，以“机构”为主线，将实验项目用“原理—方案—分析—拼接/实物”串起来，通过具体内容设计将各个实验项目由基础到提高、创新、递进并有机联系。结合工程实际，在每个项目的前面增加一些工程问题的导入，在项目的后面设置相应的思考题，承前启后地引导学生进行思考和探索;增设创新实验项目，根据机械设计类竞赛主题、科研项目等，增加课外开放创新项目，供学生选做。

2.创建立体实验指导书

将每个实验项目的重要知识点或实验设备操作等录制成微课，生成相应的二维码，把微课嵌入实验指导书中，学生通过扫描二维码进行相应的课前预习和课后复习;通过优化实验学习内容，更好地引导学生学习，激发学生的求知欲和学习兴趣。

（二）融合多模式教学方法

1.理实穿插式教学

如机构运动简图测试与分析课程，教师在讲授理论课时，先让学生进入实验室开展机构的认知实习，了解机构的运动，然后再回到教室进行机构运动简图理论学习，开展“理论—实验—理论”穿插式教学。

2.课前课后线上辅导

实验课前，实验教师基于“互联网+”教育和信息化教育技术，建立与学生的互动交流平台（QQ群、雨课堂等）和机构运动简图测绘虚拟软件，将指导书发给学生，要求学生根据不同项目内容搜集相应机构的素材或根据教师分享的素材，完成预习资料中的问题，如预先绘制虚拟软件提供的不同机构的机构运动简图，分析该机构的原理图、结构组成、运动分析、应用特点等，引导学生在课前积极思考和探索，发现生活中不同机构在原理、结构和应用等方面的不足之处，将机构的原理、结构、运动特性等重要知识联起来;课后通过平台及时关注学生预习、实验和总结中存在的问题，并及时反馈给学生。

3.课上线下指导

课上，教师讲授“必需”而非“系统”的专业知识，通过提问尽可能引导、启发学生参与讨论和交流，鼓励学生充当 “讲师”，将自己学的知识先进行加工、建构，然后教授给其他同学，教师和同学对主讲学生进行点评;鼓励学生充当教师的指导助手，对其他同学实验过程中出现的问题进行分析判断，并正确、合理地指出和改正错误。这样能更好地促进学生对知识的消化和吸收。

4.课外自主创新

鼓励学生将机械原理的相关内容融入实际的生产和生活中，通过多渠道（包括网络、生活中的常见机构、竞赛作品、虚拟仿真软件、大学生创新创业训练项目、科研项目等）获取相关机构的知识，引导学生进行自主学习，发现自己的兴趣点，找到创新思考源泉。

改变传统的单一教学方法，针对不同的实验内容，融合理实穿插式教学，课前课上课后课外、线上线下“四位一体”相结合等多种教学模式，充分发挥学生“学”的主体作用和教师“教”的主导作用，让学生真正懂得要学什么、怎样学、在哪里学，即学习的内容和学习的方法，发挥学生的主观能动性，提高“学”和“用”的能力。

（三）创新多元、多维考核评价

实验是将理论知识应用于实际，促进学生对理论知识的理解和应用，需要对实验学习成效进行多指标综合考核评价。评价的主体包括学生和教师，评价的内容包括预习情况、实际操作情况、课堂表现（参与讨论、充当“讲师”和辅导情况等）、课后学习（实验报告、思考题等）。通过雨课堂检测对实验指导书内容主动学习的能力和对问题的思考能力;通過充当“讲师”和教师助手的角色，培养学生的自我展示能力、口头表达能力、专业理解能力;通过实际操作，培养学生的动手能力和对知识的理解、应用能力;通过学生互评，培养学生对问题的分析判断能力和交流能力;通过实验报告，培养学生的数据分析能力、设计能力、文字表达能力和总结能力;通过课外开放创新项目，培养学生的自主学习能力和创新思维能力。通过教师、学生之间的多元、多维对实验的全过程进行考核评价，引导学生从认识和行动上对实验的重视，提升学生的自主学习能力、表达能力和应用能力，促进学生的全面发展。

（四）搭建创新创意实践平台

针对开放创新项目的训练，结合理论课的大作业和课程设计，搭建开放的创新创意实践平台，为学生的创新创意作品的实现提供实物拼接和3D打印。学生自愿组队，每一队分配相应的项目任务，项目可以是企业的产品、科技竞赛主体产品、生活使用产品等，按照“原理—方案—建模—仿真—分析—实物”的训练过程，完成项目训练的内容。首先通过查阅文献资料，熟悉产品原理，设计方案，并对设计方案进行改进，建立三维模型，分析该模型的可行性;其次利用虚拟仿真技术，仿真分析产品的运动性能，检查产品是否满足预定的设计要求;最后利用实验室的实践平台进行实物拼接，进一步验证方案的可行性。对一些好的产品，按照缩小比例的方法可以利用3D打印技术，在实验室的3D打印机上将作品最终打印出来，然后进行装配调试，最终将学生的想法真正变成可以看得见、摸得着的实物产品。通过这种方式，在培养学生的产品创新设计能力、软件分析和应用能力的同时，增强学生的成就感和自信心。

四、改革效果

改革成果在桂林电子科技大学2018级和2019级机制、车辆专业中进行了初步实施，从实施的效果看，通过使用雨课堂对学生的预习效果进行客观评价，有效地对学生的实验自主学习进行跟踪和提醒;对实验的全过程考核评价结果进行分析，部分学生理论知识扎实，口语表达能力较好，但实践能力较差;部分学生动手能力较强，但文字表达和数据分析能力较弱;部分学生显示出较好的自主学习能力，有较强的好奇心，能对产品进行创新设计，积极参加机械创新设计大赛、全国数字化三维创新设计大赛、全国大学生工程训练能力大赛等科技类竞赛和大学生创新创业训练项目等。可见，通过对“机械原理”实验教学改革，对提高学生的学习主动性，激发学习兴趣起到较好的促进作用。从评价结果看，实验教学改革有效展现了不同层次学生的学习效果，有利于发现各个学生的学习优势和不足，并对学习较差的学生进行提醒和帮助，更好地帮助学生成长和成才。

总之，“机械原理”实验教学改革坚持以学生为中心，但需要学生、教师的共同参与和付出，在思考怎样提高学生“学”和“用”的能力的同时，也是对提高教师“教”的能力的考验。因此，要求教师要顺应新时代的潮流，进行自我革新，不断学习新思想、新理论和新方法，并应用于教学实际，将知识内化于能力培养中，从而提升教师“教”的能力，更好地当好学生学习的引路人，使学生和教师都从教学改革中受益。

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[2]赵婕.新工科背景下机械原理实验教学改革[J].教育现代化，2019（79）.                                          （下转第158页）

（上接第155页）

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注：桂林电子科技大学智能制造实验实训教学中心项目“新时代背景下的机械原理实验教学改革与实践”（2020JDSYZXA01）

【作者简介】何玉林（1980— ），女，湖南永州人，桂林电子科技大学高级实验师，硕士生导师，主要从事机械原理、机械设计实验教学;杨连发（1965— ），男，贵州黎平人，桂林电子科技大学教授，博士生导师，研究方向为模具设计和专业综合设计教学。

（责编 苏 林）