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摘要：针对我院机械原理传统实验教学模式中存在的主要问题，提出了机械原理多元化实验教学模式，阐述了多元化实验教学模式下的创新人才培养方式，并对如何激发学生的创新能力，提高机械原理实验教学效果进行了积极有效的探索研究。
关键词：多元化；机械原理；实验教学；创新人才
一、我院机械原理传统实验教学现状
机械原理是一门理论性、抽象性、实践性很强的专业基础课，而实验教学是本课程教学计划中的一个重要环节。随着社会的发展和进步，我院传统机械原理实验教学模式因存在实验内容陈旧、教学手段落后、学生实验成绩评定方法单一等问题已不能再满足创新人才培养的需要，实验教学过程中教师与学生缺少互动，学生只能被动地接受训练，学习的主动性和积极性受到制约，影响学生综合素质和创新能力的训练，制约学生自主性和创新性发挥[1]。目前的实验教学条件虽然能够满足实验教学基本要求，但对调动学生学习兴趣，提高学习主动性，激发学习潜能，培养学生创新精神和创新能力还有一定的距离。我院机械教研室全体老师总结多年的任教经验，贯彻以人为本的教育理念，将各种日益涌现的教学方法进行优化组合，形成了一套多元化实验教学模式，以弥补传统实验教学模式的不足，从多角度多方位激发学生学习兴趣和潜能[2]。
二、机械原理多元化实验教学模式
以理论学习为指导，优化实验教学结构，逐步压缩验证性实验学时，增加综合性、创新型、研究型实验，对于不同的实验内容进行优化组合，变单一的传统实验教学模式为多元化实验教学模式，具体执行方案分为以下几个方面：
（一）制定多层次的实验教学内容
在全面推进素质教育的基础上，按照学生主体的差异情况来设计机械原理实验教学方案，通过确定不同的实验教学目标和要求，来制定相应的实验教学内容，并进行不同层次的学习与考核，以激励学生学习的积极性，发挥学生的优势特长，提高实验教学的质量和效果。根据高等教育的培养目标、学科的发展进程及实验教学大纲，实验教学从基础到应用，从技能训练到综合能力，从探索到创新循序渐进，构建以基础实验模块、综合创新型实验模块、科研创新型实验模块等不同层次内容的实验教学体系。基础实验模块侧重于机械原理课程基本内容的实验和基础实验的技术训练。学生在规定学习时间内应必须掌握的实验课程，它是考核学生完成学业的最基本要求。综合创新型实验模块是在学习课程基础上开设的综合创新性的实验项目，侧重于对解决实际问题所需的实验技术综合应用的培训。科研创新型实验模块侧重于研究性、创新性，强化对综合知识、科研创新能力的训练，与科研、生产相结合，理论联系实际，进一步拓宽学生的思维和创新空间，以便更好地培养学生创新思维与动手能力。
（二）开展多元化的实验教学形式
传统的机械原理实验多以演示性、验证性为主，实验内容单一陈旧，缺少综合性、创新性和研究性，忽视了学科之间的联系和互补性，使实验教学专业面狭窄、层次偏低、重复性强。针对这种情况，我院实施多元化实验教学形式有：
1、传统实验模式
适用于机械原理基础实验模块的实验教学，以演示和验证性实验教学为主，虽缺乏多学科性、多知识性的综合内容，但仍是低年级或低层次知识水平学生的主要实验形式。在实验老师的指导下，学生在实验室按步骤操作，观察并记录实验结果，最后将实验目的、设备、过程、结果以及与理论对比情况等填入实验报告，从而获取相应知识，奠定实践技能与研究能力的基础。
2、综合创新型实验项目
我院在传统基础实验的基础上，对现有的机构创意组合实验台进行改造，创建综合创新性实验平台，增加综合创新型实验项目，为学生提供广阔的思维空间，提高动手能力，提高学生的学习兴趣和积极性，培养学生的创新能力和创新意识。综合创新实验平台包括钳工台、砂轮机、钻铣床、机构创意组合实验台、计算机，以及各种计算机仿真软件等。学生可以在平台上搭建自己设计的各种综合性、创新性实验项目，在进行综合创新性实验时，如果实验平台的配套零件中没有合适的零件，可以自己制作所需的零件，实现他们设计的综合创新性实验。通过综合创新性实验平台，学生所学知识得到了巩固和加强，也培养了他们解决实际问题的能力和动手能力，拓展了学生的综合创新思维能力，提高了机械原理实验教学的质量。
3、开放式实验模式
在学生掌握基础实验模块和具备综合创新型实验的知识及能力基础上，提出一些符合社会需求，有利于启发创新思维，培养创新意识，提高创新能力，有一定科学和应用价值的实验项目，这些项目多在高年级学生中开展。开放式实验室，由学生自主来对实验方案进行设计、选择仪器设备及工具、进行实验，编写实验总结报告。学生还可以以开放式实验模式为平台，参与各种科技活动，例如机械创新大赛、电子大赛、企业技术革新等，同时，实验室的开放，提高了实验设备的利用率，打破实验受教学大纲和实验学时的限制。确立以学生为中心，以学生为主体的教学思想，有利于学生个性的培养，有利于发挥学生做实验的积极性、主动性，有利于提高学生实验技能、动手能力和创新思维能力，有利于培养学生提前进入科学研究和生产实践。
4、虚拟实验模式
高等教育院校由于资金的相对紧缺使得实验室很难购买先进昂贵的实验仪器，而多媒体技术、网络技术、数据库技术、虚拟仿真技术等现代教育技术的飞速发展，给实验教学环境的改革提供了重要的技术支持，虚拟实验室正是在这样的需求情况下诞生的，它以系统软件为支撑平台，充分运用计算机技术、虚拟技术等，为学生提供先进的虚拟实验平台。例如我院的CAD/CAM实验室，学生在客户端PC机上进行操作，在应用程序服务器端可以直接调用实验模块程序，并进行相关仿真实验操作。一些在实验设备上难以完成和无法完成的实验项目，在CAD/CAM实验室可以进行虚拟仿真。有效地弥补实验教学资源的不足，解决了实验设备匮乏的问题，这种实验方式，不仅能够进行实验验证和实验研究，还能完成学生与老师、学生与学生之间的在线互动，激发了学生的参与兴趣，大大提高了实验学习的效果[3]。 5、基于项目驱动的科研创新型实验教学模式
项目驱动教学法来源于构建主义学习理论，是实施探究式教学模式的一种教学方法。而当前机械原理传统实验教学内容大多仅以理解课本知识、验证课本机构原理为目标，与实际应用联系不够紧密，学生不能学以致用。在基于项目驱动的实验教学模式的实验教学过程中，实验教师立足于实际生产应用，精心设计与科研联系密切的科研创新型“项目”，选取综合使用多种机械原理理论的项目作为实验内容，驱使学生产生强烈的好奇心和学习热情，充分调动学生的积极性，让学生在具体的项目协作开发中掌握相关知识、操作方法和操作技能，得到切实的锻炼，在培养学生的实践动手能力、创新能力、创业能力、理论联系实际、学习、分析问题、解决问题的能力等方面，具有深远意义[4]。
（三）多元化的实验教学考核手段
丰富多元化的机械原理实验教学考核手段，有利于激发学生的学习自主性，调动学生学习积极性，促进学生的个性发展以及培养其创新意识和创造能力，结合我院实验教学条件，对实践环节的考核分为三大类：
1、基础实验考核
基础实验成绩考核从实验预习、实验目标、实验操作、实验结果、实验报告等方面进行综合评定，分为优、良、中、及格、不及格五个不同等级。
2、综合创新型实验考核
综合创新型实验考核方式与基本型实验考核方式基本相同，只是基本型实验和综合创新型实验占有不同的权重，权重进行归一化处理。
3、科研创新型实验考核
对于科研创新型实验项目，单独考核并采取相应的激励措施。科研创新型实验成绩的考核从实验方案、实验过程、实验结果、总结报告和方案的创新性、方法的突破性、结果的实用性、论文的规范性，进行综合考虑。对完成科研创新实验的学生计创新学分，并以一定权重归一化到实验综合成绩；对于在科研创新型实验中取得优秀成绩的学生，在各类评优以及研究生入学等方面给予优先考虑；甚至让部分优秀学生参与到教师的科研项目中，承担一定的科研工作，并给予一定奖励和劳酬。
三、实践效果
实行机械原理多元化实验教学模式以来，已在我院2007级、2008级、2009级、2010级学生中进行实践，并取得了较好效果，体现在以下几方面：1、综合创新实验，使学生颇具趣味感，由于综合实验覆盖面大，连惯性强，调动了学生对知识探求的积极性，使学生将学过的理论穿成一条线，达到理论与实践相结合的目的。学生的动手能力和综合实践能力在实验室得到充分锻炼和发展，提高了实验教学质量。2、科研创新型实验，促进学生由被动完成实验变为主动学习，激发学生参加实验的兴趣。启发了学生创新思维，提高了综合设计能力、独立动手操作能力，在培养创新意识和工程能力方面起到了积极作用。3、虚拟实验模式，节约学生的实验时间，促进了学生与老师、学生与学生之间的在线互动，激发了学生的参与兴趣，大大提高了实验教学效果，而且有效弥补实验教学资源的不足，在一定程度上解决了实验设备匮乏的问题。4、多元化的实验教学考核手段，使大部分学生转变了对实验的态度，变被动参加为积极参与，转变了实验教学的现状，使实验教学效果明显提高。
四、结语
机械原理多元化实验教学模式是一种新的实验教学模式，这种模式能够整合实验教学中的各种要素，解决传统实验教学模式中存在的问题，一方面能真正改变传统教育的单调模式，激发学生的学习兴趣和学习自主性，培养学生的创新能力，尤其是提高学生对机械原理综合科研创新设计的兴趣，有利于提高学生分析问题、解决问题的能力；另一方面减轻了教师的体力负担，更加注重对学生科研素质的培养，鼓励学生的个性发展以及创新意识和创造能力的培养，使整个实验教学过程达到充分的优化，保证机械原理最佳实验教学效果，符合高等教育实验教学的基本发展规律。
[参考文献]
[1]莫海军，李杞仪，胡青春. 机械原理实验教学改革与创新[J].高等理科教育， 2003， （03）： 73-74.
[2]王立达. 成人教育多元化实验教学模式的探索[J].宁波大学学报（教育科学版）， 2011， （01）： 120-122.
[3]卢梅，李威，邱丽芳. 虚拟仿真实验技术在机械原理实验教学中的应用研究[J].仪器仪表用户， 2006， （04）： 25-26.
[4]王超英. 对机械原理传统教学模式的几点改革[J].湘潭机电高等专科学校学报， 1994， （01）： 48-52.
（作者单位：1 2 4 5 苏州科技学院机电工程学院，江苏 苏州 215009；3苏州高博软件技术职业学院，江苏 苏州 215006）
关键词：多元化；机械原理；实验教学；创新人才
一、我院机械原理传统实验教学现状
机械原理是一门理论性、抽象性、实践性很强的专业基础课，而实验教学是本课程教学计划中的一个重要环节。随着社会的发展和进步，我院传统机械原理实验教学模式因存在实验内容陈旧、教学手段落后、学生实验成绩评定方法单一等问题已不能再满足创新人才培养的需要，实验教学过程中教师与学生缺少互动，学生只能被动地接受训练，学习的主动性和积极性受到制约，影响学生综合素质和创新能力的训练，制约学生自主性和创新性发挥[1]。目前的实验教学条件虽然能够满足实验教学基本要求，但对调动学生学习兴趣，提高学习主动性，激发学习潜能，培养学生创新精神和创新能力还有一定的距离。我院机械教研室全体老师总结多年的任教经验，贯彻以人为本的教育理念，将各种日益涌现的教学方法进行优化组合，形成了一套多元化实验教学模式，以弥补传统实验教学模式的不足，从多角度多方位激发学生学习兴趣和潜能[2]。
二、机械原理多元化实验教学模式
以理论学习为指导，优化实验教学结构，逐步压缩验证性实验学时，增加综合性、创新型、研究型实验，对于不同的实验内容进行优化组合，变单一的传统实验教学模式为多元化实验教学模式，具体执行方案分为以下几个方面：
（一）制定多层次的实验教学内容
在全面推进素质教育的基础上，按照学生主体的差异情况来设计机械原理实验教学方案，通过确定不同的实验教学目标和要求，来制定相应的实验教学内容，并进行不同层次的学习与考核，以激励学生学习的积极性，发挥学生的优势特长，提高实验教学的质量和效果。根据高等教育的培养目标、学科的发展进程及实验教学大纲，实验教学从基础到应用，从技能训练到综合能力，从探索到创新循序渐进，构建以基础实验模块、综合创新型实验模块、科研创新型实验模块等不同层次内容的实验教学体系。基础实验模块侧重于机械原理课程基本内容的实验和基础实验的技术训练。学生在规定学习时间内应必须掌握的实验课程，它是考核学生完成学业的最基本要求。综合创新型实验模块是在学习课程基础上开设的综合创新性的实验项目，侧重于对解决实际问题所需的实验技术综合应用的培训。科研创新型实验模块侧重于研究性、创新性，强化对综合知识、科研创新能力的训练，与科研、生产相结合，理论联系实际，进一步拓宽学生的思维和创新空间，以便更好地培养学生创新思维与动手能力。
（二）开展多元化的实验教学形式
传统的机械原理实验多以演示性、验证性为主，实验内容单一陈旧，缺少综合性、创新性和研究性，忽视了学科之间的联系和互补性，使实验教学专业面狭窄、层次偏低、重复性强。针对这种情况，我院实施多元化实验教学形式有：
1、传统实验模式
适用于机械原理基础实验模块的实验教学，以演示和验证性实验教学为主，虽缺乏多学科性、多知识性的综合内容，但仍是低年级或低层次知识水平学生的主要实验形式。在实验老师的指导下，学生在实验室按步骤操作，观察并记录实验结果，最后将实验目的、设备、过程、结果以及与理论对比情况等填入实验报告，从而获取相应知识，奠定实践技能与研究能力的基础。
2、综合创新型实验项目
我院在传统基础实验的基础上，对现有的机构创意组合实验台进行改造，创建综合创新性实验平台，增加综合创新型实验项目，为学生提供广阔的思维空间，提高动手能力，提高学生的学习兴趣和积极性，培养学生的创新能力和创新意识。综合创新实验平台包括钳工台、砂轮机、钻铣床、机构创意组合实验台、计算机，以及各种计算机仿真软件等。学生可以在平台上搭建自己设计的各种综合性、创新性实验项目，在进行综合创新性实验时，如果实验平台的配套零件中没有合适的零件，可以自己制作所需的零件，实现他们设计的综合创新性实验。通过综合创新性实验平台，学生所学知识得到了巩固和加强，也培养了他们解决实际问题的能力和动手能力，拓展了学生的综合创新思维能力，提高了机械原理实验教学的质量。
3、开放式实验模式
在学生掌握基础实验模块和具备综合创新型实验的知识及能力基础上，提出一些符合社会需求，有利于启发创新思维，培养创新意识，提高创新能力，有一定科学和应用价值的实验项目，这些项目多在高年级学生中开展。开放式实验室，由学生自主来对实验方案进行设计、选择仪器设备及工具、进行实验，编写实验总结报告。学生还可以以开放式实验模式为平台，参与各种科技活动，例如机械创新大赛、电子大赛、企业技术革新等，同时，实验室的开放，提高了实验设备的利用率，打破实验受教学大纲和实验学时的限制。确立以学生为中心，以学生为主体的教学思想，有利于学生个性的培养，有利于发挥学生做实验的积极性、主动性，有利于提高学生实验技能、动手能力和创新思维能力，有利于培养学生提前进入科学研究和生产实践。
4、虚拟实验模式
高等教育院校由于资金的相对紧缺使得实验室很难购买先进昂贵的实验仪器，而多媒体技术、网络技术、数据库技术、虚拟仿真技术等现代教育技术的飞速发展，给实验教学环境的改革提供了重要的技术支持，虚拟实验室正是在这样的需求情况下诞生的，它以系统软件为支撑平台，充分运用计算机技术、虚拟技术等，为学生提供先进的虚拟实验平台。例如我院的CAD/CAM实验室，学生在客户端PC机上进行操作，在应用程序服务器端可以直接调用实验模块程序，并进行相关仿真实验操作。一些在实验设备上难以完成和无法完成的实验项目，在CAD/CAM实验室可以进行虚拟仿真。有效地弥补实验教学资源的不足，解决了实验设备匮乏的问题，这种实验方式，不仅能够进行实验验证和实验研究，还能完成学生与老师、学生与学生之间的在线互动，激发了学生的参与兴趣，大大提高了实验学习的效果[3]。 5、基于项目驱动的科研创新型实验教学模式
项目驱动教学法来源于构建主义学习理论，是实施探究式教学模式的一种教学方法。而当前机械原理传统实验教学内容大多仅以理解课本知识、验证课本机构原理为目标，与实际应用联系不够紧密，学生不能学以致用。在基于项目驱动的实验教学模式的实验教学过程中，实验教师立足于实际生产应用，精心设计与科研联系密切的科研创新型“项目”，选取综合使用多种机械原理理论的项目作为实验内容，驱使学生产生强烈的好奇心和学习热情，充分调动学生的积极性，让学生在具体的项目协作开发中掌握相关知识、操作方法和操作技能，得到切实的锻炼，在培养学生的实践动手能力、创新能力、创业能力、理论联系实际、学习、分析问题、解决问题的能力等方面，具有深远意义[4]。
（三）多元化的实验教学考核手段
丰富多元化的机械原理实验教学考核手段，有利于激发学生的学习自主性，调动学生学习积极性，促进学生的个性发展以及培养其创新意识和创造能力，结合我院实验教学条件，对实践环节的考核分为三大类：
1、基础实验考核
基础实验成绩考核从实验预习、实验目标、实验操作、实验结果、实验报告等方面进行综合评定，分为优、良、中、及格、不及格五个不同等级。
2、综合创新型实验考核
综合创新型实验考核方式与基本型实验考核方式基本相同，只是基本型实验和综合创新型实验占有不同的权重，权重进行归一化处理。
3、科研创新型实验考核
对于科研创新型实验项目，单独考核并采取相应的激励措施。科研创新型实验成绩的考核从实验方案、实验过程、实验结果、总结报告和方案的创新性、方法的突破性、结果的实用性、论文的规范性，进行综合考虑。对完成科研创新实验的学生计创新学分，并以一定权重归一化到实验综合成绩；对于在科研创新型实验中取得优秀成绩的学生，在各类评优以及研究生入学等方面给予优先考虑；甚至让部分优秀学生参与到教师的科研项目中，承担一定的科研工作，并给予一定奖励和劳酬。
三、实践效果
实行机械原理多元化实验教学模式以来，已在我院2007级、2008级、2009级、2010级学生中进行实践，并取得了较好效果，体现在以下几方面：1、综合创新实验，使学生颇具趣味感，由于综合实验覆盖面大，连惯性强，调动了学生对知识探求的积极性，使学生将学过的理论穿成一条线，达到理论与实践相结合的目的。学生的动手能力和综合实践能力在实验室得到充分锻炼和发展，提高了实验教学质量。2、科研创新型实验，促进学生由被动完成实验变为主动学习，激发学生参加实验的兴趣。启发了学生创新思维，提高了综合设计能力、独立动手操作能力，在培养创新意识和工程能力方面起到了积极作用。3、虚拟实验模式，节约学生的实验时间，促进了学生与老师、学生与学生之间的在线互动，激发了学生的参与兴趣，大大提高了实验教学效果，而且有效弥补实验教学资源的不足，在一定程度上解决了实验设备匮乏的问题。4、多元化的实验教学考核手段，使大部分学生转变了对实验的态度，变被动参加为积极参与，转变了实验教学的现状，使实验教学效果明显提高。
四、结语
机械原理多元化实验教学模式是一种新的实验教学模式，这种模式能够整合实验教学中的各种要素，解决传统实验教学模式中存在的问题，一方面能真正改变传统教育的单调模式，激发学生的学习兴趣和学习自主性，培养学生的创新能力，尤其是提高学生对机械原理综合科研创新设计的兴趣，有利于提高学生分析问题、解决问题的能力；另一方面减轻了教师的体力负担，更加注重对学生科研素质的培养，鼓励学生的个性发展以及创新意识和创造能力的培养，使整个实验教学过程达到充分的优化，保证机械原理最佳实验教学效果，符合高等教育实验教学的基本发展规律。
[参考文献]
[1]莫海军，李杞仪，胡青春. 机械原理实验教学改革与创新[J].高等理科教育， 2003， （03）： 73-74.
[2]王立达. 成人教育多元化实验教学模式的探索[J].宁波大学学报（教育科学版）， 2011， （01）： 120-122.
[3]卢梅，李威，邱丽芳. 虚拟仿真实验技术在机械原理实验教学中的应用研究[J].仪器仪表用户， 2006， （04）： 25-26.
[4]王超英. 对机械原理传统教学模式的几点改革[J].湘潭机电高等专科学校学报， 1994， （01）： 48-52.
（作者单位：1 2 4 5 苏州科技学院机电工程学院，江苏 苏州 215009；3苏州高博软件技术职业学院，江苏 苏州 215006）