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针对机械设计实验教学中存在的问题,将优选的实验项目整合为基础型、设计型、综合创新型三个模块。设计以应用能力培养为导向的虚实一体化实验教学系统,从教学过程、教学方法、教学手段诸方面进行改革实践。基础类实验,现场观摩、在线随访;设计综合类实验,任务驱动、团队协作、虚实融合,现场装配。结果显示：虚实一体化实验教学有利于循序渐进地提高学生的应用能力与动手能力;有利于培养学生的自主学习能力和创新思维能力;有利于实验教学时间和内容的有效拓展;取得了良好的教学效果。