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实验教学理念与改革

2017年09月11日  点击:[]

1.我校示范中心建设的总体思路

实验、实践教学环节是学生巩固和深化理论知识的重要途径,也是培养学生基本技能、发现和解决实际问题能力、自主学习能力、创新能力和全面素质的重要途径。在山东大学校制定的“十一五”发展规划中明确提出了实验教学中心的建设目标:深化实验教学改革,探索构建以学生为本、以培养实践能力和创新能力为核心的实验教学新体系,建立先进、高效、开放的实验室管理体制和运行机制,建设结构合理、理论教学与实验教学紧密结合的高素质实验教学队伍和仪器设备先进、网络共享资源丰富的实验教学环境,全面提高实验教学水平和质量。

根据学校的总体规划,中心确立了中心建设总体思路:以更新教育理念为先导,以机械专业人才培养方案改革为基础,以课程体系的建设与改革为核心,通过课程的教学改革引领实验中心建设,通过实验教学软件建设促进硬件条件建设,依托机械工程一级学科,将实验中心建设与教学、科研、服务社会相结合,构建高水平的实验教学队伍,培养具有高素质的机械工程复合型人才。

2.学校实验教学相关政策

根据总体发展规划,学校制定了一整套实验教学政策、措施,将实验教学体系和内容的改革、建设与学校的教学建设、课程建设以及专业人才培养模式改革等紧密结合,形成了完善的专业教育、课程教学、实验和实践教学有机结合的人才培养体系,并在学生培养计划中得到体现和实施。学校一贯非常重视实验、实践教学环节,围绕研究型教学和科研创新的需要,强化实验室管理,以实验教学示范中心建设为重点,加强实验教学环节的改革和建设。并制定了一系列与实验教学相关政策。

学校成立了“实验室工作委员会”,对实验室体制、建设和管理等重大问题进行研究并提出建议,制定了《山东大学实验中心管理条例》、《山东大学实验室开放管理办法》《山东大学本科生实验教学管理规定》、《山东大学教学实验室建设项目经费管理办法》、《山东大学仪器设备开放基金使用办法》、《山东大学实验材料经费分配与使用管理办法》等多个实验教学管理文件。其中,在实验中心建设方面明确指出:“实验中心必须努力贯彻学校办学指导思想,保证学校教学实验、科学研究任务的完成,不断提高实验教学和科学研究水平,为学校的育人事业服务,为经济建设和社会发展服务。实验中心及所属教学实验室建设,纳入学校建设总体规划,与人才培养规模、层次以及学科建设协调发展。根据学校教学计划,承担实验教学任务,编写实验教学指导书和实验教材,安排实验指导人员,组织实验教学工作。吸收现代科学研究的新成果、新装备,充实实验教学内容,提高实验室建设水平。不断改进实验教学方法,着力培养学生分析问题、解决问题的能力以及创新精神、创新能力、理论联系实际的学风和严谨的科学态度。实验中心所属教学实验室在完成正常教学任务的前提下,应积极开展科学研究、技术开发和社会服务。开展新型实验装备的研制、学术研讨、交流活动”。学校的一系列举措,为提升实验教学层次,提高实验教学质量,培养多样化创新人才,创造了良好政策氛围和适宜的外部环境。

3.实验教学定位及规划

机械基础实验教学中心面向全校工科各类专业开设机械基础类实验。根据学校的实验教学理念和总体规划,结合机械学科的特点和本校的实际情况,中心提出:以机械科学为特色,立足于机械工程一级学科,面向全校工科专业,构建通用性、宽口径、大平台的“机械基础实验教学示范中心”。

在中心建设方面,推进以示范中心建设为重点的实验教学平台建设,充分发挥其示范作用;以教育部质量工程二期建设为契机,加强实验教学规律的研究,推动实验室建设;做好科研实验室与教学实验室之间的衔接,发挥科研实验室在实验教学中的作用;加强实验室管理,做好实验室的开放、共享工作;积极推进联合实验室建设;加强实验队伍建设,鼓励优秀的科研人员承担实验教学和实验室管理工作。

在实验教学方面,把培养学生的实践能力和创新能力放在首位,充分发挥实验室在提高人才培养质量方面的作用。

在科研方面,以仪器设备开放共享为核心,充分发挥实验室整体效益,同时高度重视实验队伍建设,加强队伍建设的整体规划,完善考核管理机制,吸引广大教师参与实验室建设和实验教学改革。

4.实验教学改革思路及方案

1)理论与实践并重,培养实践能力强的机械工程类人才

机械学科是一门理论严谨、实践性很强的学科,我们的目标是培养理论基础扎实、实践能力强,具有组织能力、团队协作与协调能力、决策判断与创新能力和人格魅力等复合型的机械工程类人才。为达到这一培养目标,我们在注重人格培育的同时,将实验教学放在了与理论教学同等重要的地位,克服重理论教学、轻实验教学的旧思想,改变了实验教学完全附属于理论教学的传统观念,推出了一系列改革措施,使实验教学成为既与理论教学有机结合,又具独立职能、培养学生实践和创新能力的平台。

2)实验教学与理论教学既密切结合,又相对独立

以能力培养为核心,突破实验教学依附于理论教学的传统观念,建立了基础型、设计综合型、研究创新型三个层次实验内容。基础型实验与理论课程密切结合,培养基础知识的理解和运用;设计综合型、研究创新型实验涉及机械相关学科的基础理论,培养学生综合运用所学知识,发现问题和分析解决问题的能力。中心将部分设计型和综合创新型实验综合规划成特色鲜明的完整体系,以必修、选修课的形式,独立开课、独立考核并授学分,改变了重理论、轻实践的传统观念,提高了实验教学在机械工程教育中的地位。现已开设了“机械创新与综合实验课”、“机电综合创新实验”、“机电系统结构分析与控制综合实验”。

3)以教学改革引领实验教学体系建设,构建国际先进理念的创新人才培养模式

以“机械创新与综合实验课”为载体,将山东省重点教改项目“基于国际先进模式的复合型机械工程人才培养体系研究”的研究成果应用于实验教学。在“机械创新与综合实验课”教学过程中,将Team Work、Team Project的团队教学理念贯彻于各个环节,指导教师将学生按一定原则划分成不同的团队,各团队通过讨论签订团队政策声明、团队预期目标协议,划分团队成员角色。根据教师布置的工作要求及提供的实验设备、条件,各团队自主选题,从实验项目的研究背景、设计过程、考虑和解决的主要问题等方面,提出实验项目申请,由教师审批。学生通过材料选择、Adams仿真、Pro/E建模和Ansys分析、制造技术与工艺、原型机制造、成本核算、效益分析等内容掌握一个产品完整的设计、分析和制造过程,最后学生团队集体答辩。指导教师的主要任务是引导、评价、答疑、考核。通过团队成员评价表、团队工作进展评估表等了解各团队学习态度、学习成果,仅给团队打分;团队每个成员的成绩,由团队成员根据各成员的贡献、工作态度、工作成果,相互评价。通过模拟未来的工程实际和工作背景,使学生之间在课堂内外团结合作,很好的培养了学生的组织能力、交际和团队协作能力、创新能力、书面和语言表达能力、发现问题和解决问题的能力,使学生能够更好的适应未来的实际工作环境,培养具有组织能力、团队协作与协调能力、决策判断与创新能力和人格魅力等复合型人才。通过上述教学模式的改革,极大的提高了学生学习的主动性和积极性。

4)科研成果应用于综合创新性实验教学

数控标牌打印机是我院教师的科研成果,获教育部提名国家科技进步二等奖。该产品是集机械、电子、控制、信息管理和网络通讯等技术于一体的机电一体化产品,目前在钢铁行业的市场占有率超过70%。以数控标牌打印机系列产品为基础开发的“机电系统结构分析与控制综合实验”包括了“机械结构的实现技术与综合应用、功能部件的结构原理与应用设计、机电传动系统的运动控制与综合控制、机电设备的故障产生、诊断和排除、微机接口与数据通讯”等内容。为培养学生的动手能力、机电系统的设计能力和综合分析问题的能力提供了一个平台,学生通过该综合实验可以直接感受到现代科学研究与工程技术在工程中的实际应用。学生通过对机械电系统的分析与研究,从整机设计要求出发,掌握机械系统运动方案设计和控制方法的基本要求和方法,培养学生的创新精神和工程意识。

把科研成果和工程实例应用于实验教学,加强了工程教育,有利地促进了对学生综合设计能力、工程实践能力和创新能力等综合素质的培养,在我校的实验教学实践表明,具有很好教学效果,受到了学生们的普遍欢迎。

5)优化资源配置,构建设计制造信息化实验平台

针对以往实验室分属各教研室,实验教学完全附属于理论教学导致的实验内容重叠、实验设备重复的弊端,我们对相关学科的实验教学内容进行了有机的整合,避免了重复实验;对相关学科的实验教学设备进行了优化配置,防止了设备的重复购置。

为适应制造业信息化的需求,融合“211”、“985”学科建设、研究生公共实验平台建设所购置的设备,确立了构建CAD/CAE/CAM/CAT/CNC的数字化设计、分析、制造、检测和数控为知识主线的综合实验平台的思想。将先进的数字化设计、制造理念,贯彻到实验教学过程,培养符合工程实际需求的合格人才。

6)加强实验室开放,为大学生科技创新活动提供平台

中心建立以来,按照学校有关规定,加大了开发力度,学生经过预约,可以在课余时间到开放实验室从事课外科技创新活动。通过“机械创新与综合实验课”等系列课程,向学生传授创造学、创新设计的基本理论与方法。设置“创新认识展室”,展示了几个系列的机械产品的发明、改进、创新的历史过程。通过选修课的形式,对全校大学生开展创新教育,将机电产品设计创新大赛融合到实验教学中,选拔创新实验课程的优秀作品,参加每年举办的机电产品设计创新大赛。通过机械创新设计与制作竞赛等活动,营造创新氛围,使学生在创新的环境中发挥自己的聪明才智。

7)加强教材建设和软件建设,提高实验教学水平

适宜的实验教材和教学方式是提高实验教学质量的重要保证。各课程主讲教师在新的教学理念指导下,编写了包括纸质、声像和教学课件的“机械基础课实验教学示范中心立体化实验教材”。山东大学设置了出版基金和实验教学软件建设基金,对教材编写和实验室软环境建设提供资助。中心自成立以来,共承担了24项实验室软件建设项目,内容涉及实验教材建设、已购置实验设备功能开发、综合创新性实验项目开发、基于网络的远程实验建设、组合体构形实验CAI系统等,提高了设备的利用率,充实了实验教学的内容,提高了实验教学的水平。

8)理顺管理体制,发挥教师主导作用

实验中心在学校和学院的统一领导下,由实验中心主任具体负责。实验中心建设规划由实验中心主任、系主任(专业建设负责人)、各课程主讲教师、各分实验室主任共同研讨确定,经过学院教学指导委员会审核通过后,实验中心主任负责实施。中心主任由教学经验丰富、科研能力强、教学和科研有所建树的专家担任,中心副主任由具有丰富实验教学经验的高级实验技术人员担任。实验教学实行专职教师和兼职教师相结合、以专职教师为主导、兼职教师为主体、研究生助教为辅助的模式,充分发挥教师的主导作用。各实验室的实验准备、管理及设备维护工作由专职实验技术人员负责。

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