实验教学

实验教学体系

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实验内容

1.实验教学体总体情况

每年接受全校22个专业近6000名学生进行实验教学,承担了82门量大面广的课程实验及实习,年本科教学人时约20万学时。

2.实验教学体系改革与建设

在人才培养方案中突出实践教学,为学生工程意识和工程设计实践能力培养进行“顶层设计”。在培养方案制订这一“顶层设计”阶段,“强化工程实践,注重实践能力”始终是学院制订教学计划的一条重要原则,对于集中实践教学环节,则明确要求要充分保证各专业实践教学环节时间。把实践教学与理论教学综合考虑,使两者的培养目标相互补充、相互衔接、紧密配合,拧成“一股绳”,共同促进学生培养目标的达成。在人才培养方案中,实践教学由实验教学、课程设计、教学实习、毕业实习与毕业设计及第二课堂等环节共同构成了完整的实践教学体系。在实践教学体系中,实验教学贯穿于本科学生在校期间的全部,构成实践教学的基础,重点培养学生的动手能力,课程实验和实验课程相结合,提出和规划重点在每个专业建设1~2个设计型、综合型实验平台,在该平台对应设置1~2个单独学分实验课程,突出特色、显示亮点,具体见中心综合型实验平台建设统计表。课程设计实习则注重学生的工程意识;课外培养计划强调增强学生的社会实践能力,要求本科生积极参与教师的科研与创作活动,培养学生的全面素质,为学生的设计能力和创业精神打下良好的基础,积极参加科技创新比赛,培养学生竞争、创新意识。尤其是毕业设计是实现人才培养目标的综合体现,主要培养学生对知识的综合、灵活运用,培养学生创新意识和创新能力。

以教学内容和课程体系改革为核心,依托大机械学科,构架宽口径的学科实验大平台,为培养创新人才打下坚实的基础。

3.实验教学理念与改革思路

1)高度重视实验教学环节在工科教学中的重要地位,构建科学的实践教学体系

合肥工业大学作为一所以工为主的多科性大学,在“十三五”规划就明确地把实验教学、实验室建设和实践教学质量管理放在一个非常重要的位置。学校出台了《关于进一步加强实验教学工作的若干意见》等重要文件,制定相应的政策来保证实践教学质量,制定详尽的实践教学计划和实验教学大纲,实践教学管理的各项措施使实践教学正常有序,制定有各类实验人员的岗位职责;实践教学过程中的教学督导检查和学生的信息反馈制度构成实践教学质量保证体系;教学建设经费的持续投入,有效地改善了训练教学装备,使教学条件大大提高;设立有专门的教学与实验研究基金,鼓励教师投身到实验教学改革中去,使实践教学方法和内容得到不断的充实。

依据学校的办学思路和国家对人才的需求,围绕加强学生理论与实践相结合的能力、综合分析与创新能力、自主设计与创业能力的培养和创建一流实践教学的目标,在总结长期以来实践教学经验的基础上,明确提出“实践教学一条线”的实践教学改革思想,即根据新时期对专业人才的要求,明确对学生4年实践教学的整体培养目标,并将其分解落实到军训、工程训练、课程实验、实验课程、课程设计、生产实习、毕业设计、社会实践、第二课堂等各实践教学环节中去,且将其写入实践教学计划的大纲中。通过深化“三项改革”(实践教学方案、实践教学内容、实践教学方式与手段),加强“三项建设”(实验室和实习基地、实践教学队伍、基于学分制的实践教学规章制度),构建了“基础实践层、实践提高层、综合创新层”的循序渐进的实践教学体系。

基础实践层以培养学生的动手能力为主要目的,以课程实验和初步的工程训练为主要形式,以实验验证和深化课程讲授的重要理论为主要内容,培养学生熟练的实验操作技能和严谨、规范的实验习惯,通过生产实习,帮助学生强化专业意识和建立初步的工程概念。

实践提高层以课程设计,综合性、设计性实验为主,辅以各类学科竞赛,培养学生的设计、综合及初步的创新实践能力。

综合创新层主要以毕业设计、参与科技与创新活动为主,侧重加强学生综合创新与工程能力的培养,使他们获得从事本学科领域科学研究与工程设计的能力。

在实践教学体系中,实验教学贯穿于本科学生在校期间的全部,构成实践教学的基础,不断优化更新实验内容,减少演示性、验证性实验,增加设计性、综合性和创新性实验,加大实验教学内容改革,实验过程实现六个转变:学生由被动变主动,由演示变综合,由验证变设计;指导教师由亲自做变学生做,由注入式变启发式,由指导变引导。由单纯验证性实验向突出技能培养方向的设计性、综合性实验发展,培养了学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。学校将实验室和实习基地作为培养学生实践能力和创新能力的重要基础条件加以建设,实验室和实习基地在培养具有“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”特色的本科毕业生过程中发挥着十分重要的作用。

2)以机械工程学科为依托大幅度提高设计性、综合性实验在实验教学中的比重,开展实验教学的改革

不断吸收国内外教育教学改革的理论研究与改革实践成果,围绕大机械专业课程体系和教学内容改革,用现代技术改造教学内容、方法和手段,我们提出“以创新设计为核心,以制造技术为基础,以机电融合为导向,以汽车设计制造为契机,拓宽基础注重实践”的改革方针,优化整合系列实验课程教学内容。按基础型、专业设计型、研究创新型三个层次规划实验,进一步改革实验教学内容,减少验证性实验,大幅度增设设计性、综合性实验。改革教学方法,大力开展学生课内外实践创新活动,不断探索创新人才培养的途径。狠抓教学方法、手段的改革,使之逐步实现现代化,利用多媒体技术、网络技术改进实验教学。

过去实验课依附于课堂课程,实验内容陈旧,多为验证性实验。为培养学生综合设计与创新能力,进一步改革实验教学内容,以基础型、专业设计型、研究创新型三个层次规划实验内容和体系。

以转变教育思想、更新教育观念为先导,以机械、汽车类专业人才培养方案改革为基础,以机械课程体系与教学内容改革为核心,以课程体系内容改革促进实验课建设,以软件建设带动硬件建设,立足于教学、科研实践相结合,提高师资队伍水平,保证实验中心可持续发展,为培养高素质人才服务。

3)构筑工业化或准工业化的实验教学环境,加强创新性实验训练,促进大学生科技创新能力的培养,建设高水平的实验教学中心

为更好的满足“交叉、复合、应用型”人才所需要的知识结构和能力,提出基于素质教育和应用型人才培养相结合的实践教学模式。一是开设工程类专业通用能力培养的实验类课程;二是更多开设综合性、设计性和创新性实验,以锻炼学生团结协作、树立在实践中学习知识、利用知识综合共同解决实际问题的能力;三是紧密结合学科领域社会对本科专业人才的需要,培养学生实际动手和解决生产问题的能力,通过多层次的实践教学活动,使学生掌握先进制造技术的基本技能;四是利用目前先进的实验装备,努力建设准工业化实验环境、仪器设备和条件,加强对实验室的开放管理,同时结合教师科研项目和毕业设计课题进行不断探索,使实验具有更强的设计性、综合性和创新性,使实验室成为学生创新实践的基地。五是实验教学与教师日常科研紧密结合,通过自制实验设备的方式,将老师的科研与教学联系起来,将科研的成果与经验带到实验室,实验设备由老师自己动手制作,一方面设备的使用与教学结合更紧密,另一方面与实际生产更接近。

4.实验教学方法与手段

1)实验技术、方法和手段改革的指导思想

以学生为主体、以教师为主导、以能力培养为目的,启发创造性思维。教学中逐步增加学生自主学习的比例;推行启发式、讨论式的教学方法,建设自主探究性学习的实验教学模式和内容,注重引导学生将所学到的知识转化为获取知识的能力、应用知识的能力和创新能力;及时将学科成果转化成实验教学内容,结合科研开设课程设计,加强学生研究能力的培养;恰当地采用现代化的教学手段,提高教学效果;在实验课中因材施教、鼓励个性发展、培养拔尖人才;树立新的质量观念,改革实验考核方式。为提高实际教学效果,针对教学与实际相结合的要求,积极改变实验教学手段。比如,实验室建立了组合夹具库,让学生在完成课程设计或毕业设计的图纸绘制后自己动手组装一套夹具,将设计与生产相结合,避免纸上谈兵,使教学效果更好。

2)实验教学方法和手段的改革

建立了以学生为中心的实验教学模式,形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式。在实验教学内容安排上做到了由浅到深,由简单到综合,鼓励学生完成综合性、提高性实验,充分调动学生学习的主动性。同时,运用现代化技术及先进的实验教学手段,使用计算机辅助实验教学软件和多媒体实验教学课件,逐步推广运用虚拟、仿真等实验技术手段,提高实验教学的效果。

3)实验考核方法的改革

逐步建立了多元化实验考核办法,采用实际操作考核,完成实验测试数据检查,数据分析处理及实验报告规范撰写等,进行统筹考核。

4)实行课内外学分相结合

坚持开展了学生课外科技实践活动。规划了一系列课外活动和社会实践项目,如参加教师的科研或教改项目、参加校办高新企业活动、各类科学竞赛、小论文、课外读书、课外科技活动等等。中心设立“学生创新基金”,鼓励和支持学生的创新活动,在校历届科技节、科技创新比赛上机汽学院代表队多次获奖,取得了很好的成绩;举办了多次机械和汽车创新设计大赛及其他竞赛活动,产生多项学生创新设计优秀作品(样机),在挑战杯全国大学生课外科技学术作品竞赛、全国大学生创新设计大赛等赛事中获得多种奖项。中心在两个校区依托实验室,设立了大学生创新实践基地,丰富和活跃了实验室开放的内容和形式,在指导学生开展课外学术科技活动、培养具有较强科技创新能力的特色人才等方面,发挥了积极作用。

5)实施开放式的实验教学,为学生工程意识和工程设计实践能力培养提供良好的实验平台和环境

出台有关实验室开放管理制度,现已初步建立了多层次的实验室开放体系。在实验室开放过程中,针对实验室类型的不同,探索实施了不同层次和不同方式的实验室开放。 公共基础类教学实验室如计算机中心机房和机械基础实验室,实行了时间、空间的全天开放,晚上、周末和假期均对学生开放。扩大了实验室的容量,最大限度地利用了实验室空间和设备资源,提高了实验室的使用效率。

学院的专业实验室,结合专业特点和服务社会的实际,通过将新技术、新方法及科研成果引入实验教学,结合自制实验仪器设备项目,推进了实验教学改革,提高了实验教学质量,促进了专业实验室建设与发展。

依托学院的安徽省汽车技术与装备工程研究中心、安徽省数字化设计制造重点实验室和专业研究所(摩擦学研究所、噪声振动工程研究所等)实验室在大力开展科学研究和技术开发,进行研究生培养的同时,也积极面向本科生开放,为学生拓宽视野、培养科研兴趣,提高学生分析测试技能,提供了良好的平台。

5.实验课程、实验项目名称及综合性、设计性、创新性实验所占比例

加强综合性、设计性实验建设,为学生工程意识和工程设计实践能力培养提供有效途径。创新意识和动手能力是工程设计的基本要求,实验教学作为理论联系实际的重要实践性环节,在学生创新意识和动手能力培养方面具有理论教学不可替代的重要作用。为此,在保证实验教学课时、增加设备投资、提高实验开出率、改革实验教学内容的同时,重点加大了综合性、设计性实验的建设力度,通过建设准工业化环境仪器设备平台,鼓励教师和实验人员结合科研成果开展实验教学、面向设计性综合性实验项目自制实验仪器设备等措施,突出了与工程实际的结合,进行了系统化的实验室开放,在大幅度提高设备利用率和增加学生动手操作机会的同时,调动了广大教师和学生参与实践教学活动的积极性。鉴于综合性、设计性实验在学生创新思维、创新能力培养中的重要地位,大力推进综合性、设计性实验的建设,现在综合性、设计性实验不仅开出率达到了76%,而且实验的内涵也有了进一步的提升。综合性、设计性实验的开出实践了多知识点的融合,对培养学生基本的科研素质、创新思维方式,提高分析问题、解决问题的能力起到了积极的促进作用。注意将学科优势和科研成果应用于综合性、设计性实验内容中,并与工程实践和社会应用实践紧密联系。

目前,中心实验课程数82门,实验项目数260个,其中综合性、设计性、创新性实验所占比例76%。

6.实验教学与科研、工程和社会应用实践结合情况

有关科研项目应用到实验的内容有:

(1) 教师通过“多目标优化设计及其在压铸机产品开发中的应用”, “多维腕力传感器设计”,“汽车整车NVH研究”等工程项目,研制测试技术实验设备,既先进又有针对性,取得良好的效果;

(2)有限元技术实验与“三峡水利枢纽齿轮齿条式升船机安全可靠性评估”,“锻压机成套设备关键零部件有限元计算”等工程项目结合,使学生了解有限元技术在大型设备工程分析中应用。

(3)机械CAD/CAM技术实验结合“机械零部件数据库与程序库”,“数字化设计与制造”,“液压机快速设计系统”等项目开展,使实验内容更充实。

(4)计算机仿真技术与“液压伺服系统控制研究”,“机器人运动空间研究”,“新型轿车系统动力学研究开发”等工程项目结合,通过应用实例分析,使实验课程更加有实效性。

(5)白车身静强度刚度实验台是有本科生毕业设计参与的,已用于本科教学实验,江淮汽车厂瑞风、宾悦和A级车等白车身静强度刚度试验、长丰猎豹汽车白车身静强度刚度试验,海马汽车多次参观和咨询本实验台有关技术问题,本实验台受到企业的青睐。

(7)工业工程主业学生不仅在实验室里对机械制造进行模拟,还通过生产实习与毕业实习等生产实践活动培养学生的实践认知能力。通过与江淮自动化等企业合作,力求让每一个在校生都参与实际科研项目,为以后走上工作岗位打好基础。