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摘 要：从时代背景出发，阐述了传统机械基础实验教学的缺陷，结合教学改革要求，根据实验室硬件使用和软件建设相互协调配套的具体特点，提出了机械基础实验教学体系改革的基本方式和具体目标。必要的管理模式改革，为新实验教学的开展及资源利用起到了积极作用。
关键词：机械基础实验 教学体系 实验室管理
Research on the mechanical basic experiment teaching and management system reform
Feng Min，Wang Mengmeng， Li Ning
Beijing forestry university， Beijing， 100083， China
Abstract： The defect of the traditional mechanical basic experiment teaching system was discussed. The basic way of teaching system reform and specific goals were proposed， combining with the teaching reform requirements and based on the coordination characteristics of the laboratory hardware use and software construction. Some necessary management mode reform which played a positive role for the new teaching and resources utilization were put forward.
Key words： mechanical basic experiment； teaching system； lab management
机械工程是绝大多数工科院校常设的学科方向，其教学体系经过漫长的发展，至今已相当成熟，在各院校学生培养过程中也发挥了强大的作用。随着社会的发展、技术的进步，机械类专业对学生的要求也越来越高，其中部分教学方式，尤其是实验教学方面也逐渐暴露出部分不适应的地方[1]。
机械基础实验是机械类专业教学的重要环节之一，在培养学生理论联系实际、创新精神及实践能力方面有着不可替代的作用[2，3]。但由于近年来高校招生规模的迅速扩大，学生人数大幅度增加，尽管学校对实验室的教学设备、人力资源进行了较大投入，但新形势下，传统的教学内容和方法逐步显示出不足。因此，为适应国家对创新型、应用型人才培养的要求，有必要对传统的机械基础实验教学体系及实验室管理模式进行改革。
1 机械基础实验教学体系
1.1 传统的机械基础实验教学体系
传统的机械基础实验教学采用课程先导的方式，根据每门课程要求，在学生学习相关理论知识的基础上进行实验，利用相关仪器设备对理论知识进行验证，以达到对课本知识理解的加深和强化。这样的教学基本处于认知和验证阶段，使得课程很单调，学生的积极性不高，同时更不利于学生创新思维和实践能力的培养。实验教学被动地跟着理论课程走，每学期只要承担固定的教学任务即可，因此传统的实验室管理就较为容易。
实验教学的目的是提高和拓展学生创新训练、综合分析、实践操作等综合素质，并希望通过实验活动，让学生提出问题或见解，并能主动找出解决问题的办法[4]，传统的实验教学模式已不能满足需求，因此对传统实验教学体系的改革势在必行。
1.2 机械基础实验教学体系的重构
针对传统实验教学的特点及缺陷以及社会对学生综合素质要求的提高，结合教学改革的新要求，机械基础实验从自身课程特点出发，其教学体系的改革应从教学结构、实验室建设、教学过程等方面展开。
1.2.1 实验教学结构的设置
机械基础实验过去的教学方法一般是教师先演示，然后学生照着做，实验类型多为验证型。学生通过实验可以巩固理论教学内容，但对学生的科学研究与实验技能的提高作用不大，实验教学的重点是增加综合性、设计性、研究探索性实验能力[5]。改进原有的实验内容，研制新型实验装置，培养学生的创造能力与实际动手能力。因此，可以将机械基础实验的教学结构设置为4个层次（如图1所示）。
图1 机械基础实验教学结构的组成示意图
每个实验教学层次所包含的实验内容如下：
（1）认知与验证性实验主要包括：机械模型的展示与演示、机构测绘、轴系结构分析、减速器拆装、齿轮范成实验等。
（2）创新设计实验主要包括：机构创意组装、机电组合系统创意组装、机床搭接组装、机械运动与控制实验等。
（3）性能测试与分析实验主要包括：带传动、转子动平衡、机械运动参数与动力参数测量、机械效率测量、液压与气压传动实验等。
（4）产品制造实验主要包括：由小型加工制作机组成，完成小型创新产品样机的制造与组装；结合每年的大学生创新大赛、机器人大赛、网络设计大赛等设立的全面开放的实验课程等。
1.2.2 实验室建设
教学结构的调整与改革势必会与原有实验室布局与组成相冲突，因此实验室建设也成为实验教学体系改革的内容之一。机械基础实验室的组成框图如图2所示。
图2 机械基础实验室的组成
实验室提供的一系列机械认知基础实验、机械创新设计实验、机械性能测试实验和创新作品制作与机械基础课程理论教学相配合，形成机械基础系列课理论与实践相结合的局面，为实现机械基础系列课程改革目标创建了良好基础[6]。 1.2.3 实验教学过程的革新
（1）创建和完善实验课网上预约系统
由于机械类专业学生数量较多，大部分实验室不可能同时容纳所有学生。因此，网上预约选课系统的创建有利于缓解实验室的教学压力，同时学生可根据时间灵活安排自己的实验。以我校机构测绘实验为例，每年有8个班近240名学生需要上课，但机械测绘室每次最多容纳30人，因此课程安排经常出现冲突现象。实行网上预约选课，设定每次上课人数为15～30人，机构测绘实验开课时间为2个月，在此期间相关专业的学生可自行选课，实验室与学生的灵活性大为提高。
（2）保证实验课程的合理性和连贯性
重新梳理机械基础实验教学内容，与机械教研室的课程改革相配合，保证认知实验在课程开始之前，验证性实验置于理论基础之后，务必使创新设计性实验、性能测试与分析实验排在课程设计之前作为铺垫，全面开放创新制作实验室，给学生提供自由的实验选修课程。这样，重构的机械基础实验课程不会显得零碎和过于依赖理论课程的进度。
（3）充分发挥研究生助教在实验教学中的作用
改革后的实验体系课程较多、实验数目较多，加上学生数量过多等因素，造成实验教师不可能独立完成过于繁重的教学任务和实验室管理工作，因此聘用机械类专业的研究生作为助教协助教师完成定量教学和管理，对于学校和助教本身都有积极的意义。
2 实验室管理方式的改革
良好的实验教学中心管理体制和运行机制是实验教学改革的重要保障[7，8]。原来的实验室管理人员只要完成仪器设备的维护与更新、定量的教学任务即可，但是通过实验教学体系的改革、实验室布局的重新分配，新型实验教学方式的开展需要大量的组织协调工作予以辅助，因此基于新实验教学方式的运行模式，实验室管理方式也需要进行配套改革。
2.1 以实验线索为中心的管理模式
相关实验的仪器设备，在管理上以专人指导为导向，以专任教师循环跟踪为服务方式，这样尽管所需实验仪器设备在布局上不在同一实验室内，但在使用上具有明显的集中趋势，专任教师采用开放式的管理和指导方式，便于学生反复揣摩某一疑问点，方便学生在循序渐进的实验方式中提高理论与实际相结合的能力[8]。
2.2 实行开放运行管理
2.2.1 实验课开放
采用实验课网上预约的方式以后，学生具有主动
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权，从开学第一周到期末课程设计阶段，实验室对学生全天开放，为学生开展教学实验和科学研究创造了良好的条件。
2.2.2 资源环境开放
机械基础实验室拥有一批现代测控技术设备，可以为学生课外活动创造实验研究条件和工程实践条件，有利于培养学生工程综合能力和创新能力。主要围绕几方面进行：机械创新设计课外科技活动；组织工程综合实践活动；课程实践与毕业设计资源开放；机械及零部件陈列展示分析开放展示[9]。
此外，实验中心务必结合自身实际，建立健全相应的实验室管理规章制度，对实验室实施规范管理。出台一系列实验教学队伍的考评办法，一方面实施院、系、实验中心主任和督导组听课制度，另一方面对实验室专职人员按各自岗位职责进行年度考核等[10]。
3 结束语
随着高等教育规模的扩大，学生就业形势的严峻以及社会对人才综合素质和实际应用能力要求的提高，工科院校的实验教学显得尤为重要，实验教学的手段和方法亟待改进，实验室管理也需要进行相应的改革。重构机械基础实验教学体系，分别从课程体系、实验室结构、实验教学环节等方面进行建设，有利于实现教学改革的目标；同时，对实验室的管理模式也应转变为以实验线索为中心的管理模式，逐步实现实验室开放式运行管理机制。
参考文献
[1] 袁永壮，许泽银，王学军.机械基础实验的实验教学模式及实验管理改革初探[J].人力资源管理，2010（3）：136-137.
[2] 郑蓓荣，周晨，谢晓文.构建机械基础实验教学体系培养大学生创新能力[J].实验室研究与探索，2009（11）：137-139，200.
[3] 梁丰，朱林剑，陈庆红.在机械基础实验中培养学生解决工程问题的能力[J].高校实验室工作研究，2010（6）：94-95.
[4] 张策.弘扬自主创新的时代要建设好机械设计系列课程[C]//机械类课程报告论坛文集.北京：高等教育出版社，2006.
[5] 宋立权，何玉林，李成武.机械基础实验实践教学体系改革与探索[J].实验室研究与探索，2009（9）：88-91.
[6] 陈亚琴，孟梓琴.机械设计基础实验教程[M].北京：北京理工大学出版社，2003.
[7] 廖晓莲，高英武，田梅.面向创新教育的机械基础实验教学中心建设[J].实验室研究与探索，2009（12）：134-137.
[8] 郭恒俊，王晓云，张立立.构建生物化学综合型、设计性实验教学模式[J].实验室研究与探索，2008（5）：99-100.
[9] 余魅，习友宝，刘韵.建设国家级实验教学示范中心 构建创新人才培养平台[J].实验技术与管理，2006，23（12）：10-12.
[10] 张玉周，常勇.改革机械基础实验教学 培养应用型本科人才[J].成都大学学报，2009（2）：90-93.
关键词：机械基础实验 教学体系 实验室管理
Research on the mechanical basic experiment teaching and management system reform
Feng Min，Wang Mengmeng， Li Ning
Beijing forestry university， Beijing， 100083， China
Abstract： The defect of the traditional mechanical basic experiment teaching system was discussed. The basic way of teaching system reform and specific goals were proposed， combining with the teaching reform requirements and based on the coordination characteristics of the laboratory hardware use and software construction. Some necessary management mode reform which played a positive role for the new teaching and resources utilization were put forward.
Key words： mechanical basic experiment； teaching system； lab management
机械工程是绝大多数工科院校常设的学科方向，其教学体系经过漫长的发展，至今已相当成熟，在各院校学生培养过程中也发挥了强大的作用。随着社会的发展、技术的进步，机械类专业对学生的要求也越来越高，其中部分教学方式，尤其是实验教学方面也逐渐暴露出部分不适应的地方[1]。
机械基础实验是机械类专业教学的重要环节之一，在培养学生理论联系实际、创新精神及实践能力方面有着不可替代的作用[2，3]。但由于近年来高校招生规模的迅速扩大，学生人数大幅度增加，尽管学校对实验室的教学设备、人力资源进行了较大投入，但新形势下，传统的教学内容和方法逐步显示出不足。因此，为适应国家对创新型、应用型人才培养的要求，有必要对传统的机械基础实验教学体系及实验室管理模式进行改革。
1 机械基础实验教学体系
1.1 传统的机械基础实验教学体系
传统的机械基础实验教学采用课程先导的方式，根据每门课程要求，在学生学习相关理论知识的基础上进行实验，利用相关仪器设备对理论知识进行验证，以达到对课本知识理解的加深和强化。这样的教学基本处于认知和验证阶段，使得课程很单调，学生的积极性不高，同时更不利于学生创新思维和实践能力的培养。实验教学被动地跟着理论课程走，每学期只要承担固定的教学任务即可，因此传统的实验室管理就较为容易。
实验教学的目的是提高和拓展学生创新训练、综合分析、实践操作等综合素质，并希望通过实验活动，让学生提出问题或见解，并能主动找出解决问题的办法[4]，传统的实验教学模式已不能满足需求，因此对传统实验教学体系的改革势在必行。
1.2 机械基础实验教学体系的重构
针对传统实验教学的特点及缺陷以及社会对学生综合素质要求的提高，结合教学改革的新要求，机械基础实验从自身课程特点出发，其教学体系的改革应从教学结构、实验室建设、教学过程等方面展开。
1.2.1 实验教学结构的设置
机械基础实验过去的教学方法一般是教师先演示，然后学生照着做，实验类型多为验证型。学生通过实验可以巩固理论教学内容，但对学生的科学研究与实验技能的提高作用不大，实验教学的重点是增加综合性、设计性、研究探索性实验能力[5]。改进原有的实验内容，研制新型实验装置，培养学生的创造能力与实际动手能力。因此，可以将机械基础实验的教学结构设置为4个层次（如图1所示）。
图1 机械基础实验教学结构的组成示意图
每个实验教学层次所包含的实验内容如下：
（1）认知与验证性实验主要包括：机械模型的展示与演示、机构测绘、轴系结构分析、减速器拆装、齿轮范成实验等。
（2）创新设计实验主要包括：机构创意组装、机电组合系统创意组装、机床搭接组装、机械运动与控制实验等。
（3）性能测试与分析实验主要包括：带传动、转子动平衡、机械运动参数与动力参数测量、机械效率测量、液压与气压传动实验等。
（4）产品制造实验主要包括：由小型加工制作机组成，完成小型创新产品样机的制造与组装；结合每年的大学生创新大赛、机器人大赛、网络设计大赛等设立的全面开放的实验课程等。
1.2.2 实验室建设
教学结构的调整与改革势必会与原有实验室布局与组成相冲突，因此实验室建设也成为实验教学体系改革的内容之一。机械基础实验室的组成框图如图2所示。
图2 机械基础实验室的组成
实验室提供的一系列机械认知基础实验、机械创新设计实验、机械性能测试实验和创新作品制作与机械基础课程理论教学相配合，形成机械基础系列课理论与实践相结合的局面，为实现机械基础系列课程改革目标创建了良好基础[6]。 1.2.3 实验教学过程的革新
（1）创建和完善实验课网上预约系统
由于机械类专业学生数量较多，大部分实验室不可能同时容纳所有学生。因此，网上预约选课系统的创建有利于缓解实验室的教学压力，同时学生可根据时间灵活安排自己的实验。以我校机构测绘实验为例，每年有8个班近240名学生需要上课，但机械测绘室每次最多容纳30人，因此课程安排经常出现冲突现象。实行网上预约选课，设定每次上课人数为15～30人，机构测绘实验开课时间为2个月，在此期间相关专业的学生可自行选课，实验室与学生的灵活性大为提高。
（2）保证实验课程的合理性和连贯性
重新梳理机械基础实验教学内容，与机械教研室的课程改革相配合，保证认知实验在课程开始之前，验证性实验置于理论基础之后，务必使创新设计性实验、性能测试与分析实验排在课程设计之前作为铺垫，全面开放创新制作实验室，给学生提供自由的实验选修课程。这样，重构的机械基础实验课程不会显得零碎和过于依赖理论课程的进度。
（3）充分发挥研究生助教在实验教学中的作用
改革后的实验体系课程较多、实验数目较多，加上学生数量过多等因素，造成实验教师不可能独立完成过于繁重的教学任务和实验室管理工作，因此聘用机械类专业的研究生作为助教协助教师完成定量教学和管理，对于学校和助教本身都有积极的意义。
2 实验室管理方式的改革
良好的实验教学中心管理体制和运行机制是实验教学改革的重要保障[7，8]。原来的实验室管理人员只要完成仪器设备的维护与更新、定量的教学任务即可，但是通过实验教学体系的改革、实验室布局的重新分配，新型实验教学方式的开展需要大量的组织协调工作予以辅助，因此基于新实验教学方式的运行模式，实验室管理方式也需要进行配套改革。
2.1 以实验线索为中心的管理模式
相关实验的仪器设备，在管理上以专人指导为导向，以专任教师循环跟踪为服务方式，这样尽管所需实验仪器设备在布局上不在同一实验室内，但在使用上具有明显的集中趋势，专任教师采用开放式的管理和指导方式，便于学生反复揣摩某一疑问点，方便学生在循序渐进的实验方式中提高理论与实际相结合的能力[8]。
2.2 实行开放运行管理
2.2.1 实验课开放
采用实验课网上预约的方式以后，学生具有主动
（下转页）
（上接页）
权，从开学第一周到期末课程设计阶段，实验室对学生全天开放，为学生开展教学实验和科学研究创造了良好的条件。
2.2.2 资源环境开放
机械基础实验室拥有一批现代测控技术设备，可以为学生课外活动创造实验研究条件和工程实践条件，有利于培养学生工程综合能力和创新能力。主要围绕几方面进行：机械创新设计课外科技活动；组织工程综合实践活动；课程实践与毕业设计资源开放；机械及零部件陈列展示分析开放展示[9]。
此外，实验中心务必结合自身实际，建立健全相应的实验室管理规章制度，对实验室实施规范管理。出台一系列实验教学队伍的考评办法，一方面实施院、系、实验中心主任和督导组听课制度，另一方面对实验室专职人员按各自岗位职责进行年度考核等[10]。
3 结束语
随着高等教育规模的扩大，学生就业形势的严峻以及社会对人才综合素质和实际应用能力要求的提高，工科院校的实验教学显得尤为重要，实验教学的手段和方法亟待改进，实验室管理也需要进行相应的改革。重构机械基础实验教学体系，分别从课程体系、实验室结构、实验教学环节等方面进行建设，有利于实现教学改革的目标；同时，对实验室的管理模式也应转变为以实验线索为中心的管理模式，逐步实现实验室开放式运行管理机制。
参考文献
[1] 袁永壮，许泽银，王学军.机械基础实验的实验教学模式及实验管理改革初探[J].人力资源管理，2010（3）：136-137.
[2] 郑蓓荣，周晨，谢晓文.构建机械基础实验教学体系培养大学生创新能力[J].实验室研究与探索，2009（11）：137-139，200.
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[7] 廖晓莲，高英武，田梅.面向创新教育的机械基础实验教学中心建设[J].实验室研究与探索，2009（12）：134-137.
[8] 郭恒俊，王晓云，张立立.构建生物化学综合型、设计性实验教学模式[J].实验室研究与探索，2008（5）：99-100.
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[10] 张玉周，常勇.改革机械基础实验教学 培养应用型本科人才[J].成都大学学报，2009（2）：90-93.