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摘要：以高校实践教学方法和教学手段创新研究为主线，首次提出工程训练实验链式教学实训化观点。以实验项目工程化为切入点，以实验室作为工厂空间，围绕学生兴趣，以典型机械零件“齿轮”制造为纽带，构建机械类链式工程训练实验项目创新模式，探索培养学生实际工作能力和创新思维的可行机制，并通过实践取得了成果。
关键词：链式工程训练实验；范成法；工程化；创新
实践教学是高校工程教育的关键环节，其教学模式要围绕高校教学方法和教学手段的切实实施来体现学生创新能力的培养。结合多年来机械类应用性专门人才的培养经验，从实践体系和创新机制等方面，为强化学生面向工程实际的训练，增强学生综合分析能力、实践能力、创新能力、查阅资料能力，开展了机械类专业实验教学创新模式的研究，以适应新时期大学生创新能力培养之需，从而形成创新技能一创新实验一工程应用一技术创新的人才培养模式，为全方位培养创新人才开辟途径。
一、创新实验项目构思
1 实验项目改革思路
(1)创新实验项目设计的思路。注重实践过程环节中的实训；着力知识链条的实践衔接；激发学生兴趣，化枯燥为乐趣，让学生在实验中体会学以致用的现实感；注入科研项目和学科竞赛以适应学生能力的培养。
(2)教学方法上达到“授之鱼，又授之以渔”的效果。带着问题做实验，解决问题完成实验，为他们走上工作岗位后能开创新的局面、能自己获得新知识打基础。因此，理论教学与实验教学、内容更新和方法改进必须同步进行，才能在人才培养中收到事半功倍的效果。
(3)建立面向大机械类专业一级学科平台和二级学科平台课程的、同时又相对独立的实验体系。实验教学服务于各个专业基础课程和专业课程，同时又独立于课程。构建独立的实验体系，其体系由“基本技能实验”、“综合实验”等构成，实验模式将逐步形成开放式实验，既要保证每个学生能够自己动手完成教学实验，又要对一些有能力的学生给予创新实验的指导。
2 实验教学改革遵循的基本原则
(1)打破课程界限，对专业实验进行创新设计、精心安排，构建与课程教学体系相对独立的实验教学模块，建立能适应21世纪机械专业人才培养要求的科学的实验教学体系。机械类专业实验分公共专业系列和专业方向系列两大模块。
(2)实验教学改革与实验室建设相结合，重点放在改革实验项目、内容和方法上。在更新原有实验设备的基础上，重新设计实验项目和内容，改革传统的实验教学手段和方法，增添数控实训类实验，增加大型工程设备投入。
(3)基本实验与综合实验项目设置注重工程化衔接。实验项目内容设置要具备新颖性、实用性、工程训练性。
3 实验项目设计目标
项目设计目标定位在5个方面；
(1)在实验内容上具备复合性，即能综合运用多门课程的知识点；
(2)在实验方法和手段上具备多元性，即能综合运用几种实验方法；
(3)在人才培养上具备综合性，即综合培养学生创新、探索、多角度分析解决问题的能力；
(4)实验项目具有实效性，即要具有广泛实用性；
(5)在实验实施上具备便利性，即能够尽可能利用现有实验室设备开展。
二、链式工程训练实验项目设计
基于上述实践教学与改革的分析，构建了机械类专业实验创新模式——链式工程训练实验模式。
1 基本技能型链式工程训练实验项目设计
机械设计基础(包括理论力学、材料力学、机械原理、机械设计)、机械工程材料、机械制图、几何量检测与工程测量技术是机械类专业的专业基础课，其实践教学是后续工程化实验的支撑基础，系统科学地设置实验项目体系是关乎学生工程素质培养的基础。目前，我国厂矿企业市场化运作以来使校外实践存在较多的不可控因素。加强学生校内的实践性教学环节，构建以工程应用为背景的实践性教学的新体系，便成了高等工科院校“工程化”教学的根本任务。“机械设计制造及自动化专业”设计的基本工程训练实验项目如表1所示。
齿轮是机械类专业学生最熟悉的典型机械零件，以齿轮加工工艺和检测为链扣的工程训练实验项目设计，可使学生跨越课程界限，在工程化实验室环境中，系统化、实用化的在特定时间段完成该项目，实验内容衔接，工程训练能力强。同时，以齿轮这个具体的零件为中介，把归属于每门课程的实验项目有机结合起来，犹如一根链条，环环相扣，学生做实验的兴趣油然而生，其实验效果是显著的。此项目设计称之为“齿轮链式工程训练实验法”。其项目名称和内容可依据备高校机械类实验设备仪器自主设置对应模式，但须以“齿轮”为链扣环节，学生在齿轮加工与监测中完成相应的实验项目，学生有兴趣且有成就感，也自然培养了学生解决工程实际问题的能力。也适应了现代机械工程领域在深度和广度方面不断发展的需要。同时，加工齿轮时以棒料为主，可选择不同的材料加工出轮坯(粗加工)。
上述实验项目设计涵盖了多门基础课的实践内容，具有系统性和连续性，学生觉得实用而不是空洞的理论，也排除了跨越时间段的单个实验项目的孤立性。实验项目犹如理论课一样融为一体，学生工程教育化被动为主动，主观能动性得到提高。
2 综合技能型链式工程训练实验项目设计
综合技能型链式工程训练实验项目的设计要通过工程化流程来实现。所谓“工程化”是指通过工程构思、工程设计和制造，将知识形态的科学理论、概念、模型和规律转变为物化状态的产品，是实现经济效益和社会效益的主要途径。这个转变过程不仅需要工程科学的基础、工程技术的手段，更需要工程创新的理念。工科高等院校的宗旨是培养高素质的工程技术人才，为了全面提高工科学生的综合素质，必须树立“工程化”教育观，让学生明确自己的学习目标是成为一名合格的工程师，能够将科学技术转化为现实生产力。“工程化”教育不仅要向学生传授现代化的科技知识，更应该在知识的传授过程中渗透工程技术的内容，使之体会和掌握工程设计、工程实践的一般规律和基本分析方法，避免工科教学脱离实际的倾向。
从培养学生工程意识、基本工艺技能、现代设计与制造的综合实践能力的高度，组织新的实验课程体系和教学内容是工程实验创新之需。我们将创新能力培养融入机械制造工程实践课程的教学中，设计了机械类专业创新实验模式——链式工程训练实验教学法，并首次提出“链式教学实训化”实验观点。以齿轮为纽带，综合技能型链式工程训练实验项目设计如图1所示。
上述实验链不难看出：
(1)通过典型机械零件齿轮的综合技能型链式工程训练实验，学生具备了基本的机械工程意识，为今后机械创新设计打下了扎实基础。
(2)包括了机械类专业的大部分实验项目，从基础实验到专业实验，环环相扣。对学生是一种工程能力的实施过程。
(3)不同的实验内容相互连贯起来，使得学科间实验内容相互渗透，内容犹如理论课一样衔接，缩短了做不同实验的间隔，学生不易忘，且更有兴趣去做实验。
(4)以典型机械零件齿轮为纽带，实验项目自成体系，学生的综合实验能力得到锻炼和提高，理论与实践实实在在结合起来。
(5)提高了设备的利用率，使之最大限度服务于教学。
(6)加强了实验教师的团队建设，充分提高了师资和设备仪器的使用效率。以齿轮加工为主线的实验链的构建，对学生而言是很好的实际工程训练；对教师，也是一个综合知识的提高。同时，实验教师也相互协作起来，这充分利用了实验技术人员各自的专业优势，对实验教师的整体水平提高也是一个锻炼，实验室的功能也得到充分发挥。
前面两种工程训练型的链式实验项目实现过程，是通过加工一个齿轮来完成的。这一链式工程训练实验过程中，串接了如公差、机械设计基础、工程材料、金工、机床的部分实验；同时，二年级的热加工和冷加工实习也得到充分延伸和应用，这和工厂的实际生产流程没什么两样。从反馈的信息看，98％的学生赞同这种方式。
3 创新型实验教学模式的实现方式
该项目实施采用开放实验室方式，面向大二(下)到大四(上)的学生开展实验教学，分小组按批次让学生实施。学生通过查阅资料、设计实验方案、具体实验操作、总结实验等步骤完成整个工程训练实验。实验过程以学生为主，教师为辅，教师就学生提出的设计方案开展可行性分析讨论，并在操作过程中引导学生独立思考，对出现的问题让学生自己提出解决方案，以达到锻炼和提高学生解决问题的能力的目的。最后以小论文的方式按小组形成实验总结报告，包括实验原理、方案设计、实验结果与分析、实验结论及体会、文献资料参考，最终通过小组答辩形式综合确定成绩。
链式工程训练实验教学法综合了机械类专业复合知识点，拓展了学生知识结构，开拓了学生思维，提高学生独立探索解决问题的能力。实验过程融会贯通学生所学知识，培养学生独立创新意识，注重问题处理的过程，有利于提高学生就业竞争力，也促进了实验室建设管理。由于综合实验涉及多个实验室开展联动教学实验，对促进实验室的建设管理以及提高大型设备的利用率，都有极大的促进作用。通过近年的实践表明，机械类专业实验教学改革提高了学生的动手能力和创新能力，为培养学生的综合素质打下了坚实的基础。
关键词：链式工程训练实验；范成法；工程化；创新
实践教学是高校工程教育的关键环节，其教学模式要围绕高校教学方法和教学手段的切实实施来体现学生创新能力的培养。结合多年来机械类应用性专门人才的培养经验，从实践体系和创新机制等方面，为强化学生面向工程实际的训练，增强学生综合分析能力、实践能力、创新能力、查阅资料能力，开展了机械类专业实验教学创新模式的研究，以适应新时期大学生创新能力培养之需，从而形成创新技能一创新实验一工程应用一技术创新的人才培养模式，为全方位培养创新人才开辟途径。
一、创新实验项目构思
1 实验项目改革思路
(1)创新实验项目设计的思路。注重实践过程环节中的实训；着力知识链条的实践衔接；激发学生兴趣，化枯燥为乐趣，让学生在实验中体会学以致用的现实感；注入科研项目和学科竞赛以适应学生能力的培养。
(2)教学方法上达到“授之鱼，又授之以渔”的效果。带着问题做实验，解决问题完成实验，为他们走上工作岗位后能开创新的局面、能自己获得新知识打基础。因此，理论教学与实验教学、内容更新和方法改进必须同步进行，才能在人才培养中收到事半功倍的效果。
(3)建立面向大机械类专业一级学科平台和二级学科平台课程的、同时又相对独立的实验体系。实验教学服务于各个专业基础课程和专业课程，同时又独立于课程。构建独立的实验体系，其体系由“基本技能实验”、“综合实验”等构成，实验模式将逐步形成开放式实验，既要保证每个学生能够自己动手完成教学实验，又要对一些有能力的学生给予创新实验的指导。
2 实验教学改革遵循的基本原则
(1)打破课程界限，对专业实验进行创新设计、精心安排，构建与课程教学体系相对独立的实验教学模块，建立能适应21世纪机械专业人才培养要求的科学的实验教学体系。机械类专业实验分公共专业系列和专业方向系列两大模块。
(2)实验教学改革与实验室建设相结合，重点放在改革实验项目、内容和方法上。在更新原有实验设备的基础上，重新设计实验项目和内容，改革传统的实验教学手段和方法，增添数控实训类实验，增加大型工程设备投入。
(3)基本实验与综合实验项目设置注重工程化衔接。实验项目内容设置要具备新颖性、实用性、工程训练性。
3 实验项目设计目标
项目设计目标定位在5个方面；
(1)在实验内容上具备复合性，即能综合运用多门课程的知识点；
(2)在实验方法和手段上具备多元性，即能综合运用几种实验方法；
(3)在人才培养上具备综合性，即综合培养学生创新、探索、多角度分析解决问题的能力；
(4)实验项目具有实效性，即要具有广泛实用性；
(5)在实验实施上具备便利性，即能够尽可能利用现有实验室设备开展。
二、链式工程训练实验项目设计
基于上述实践教学与改革的分析，构建了机械类专业实验创新模式——链式工程训练实验模式。
1 基本技能型链式工程训练实验项目设计
机械设计基础(包括理论力学、材料力学、机械原理、机械设计)、机械工程材料、机械制图、几何量检测与工程测量技术是机械类专业的专业基础课，其实践教学是后续工程化实验的支撑基础，系统科学地设置实验项目体系是关乎学生工程素质培养的基础。目前，我国厂矿企业市场化运作以来使校外实践存在较多的不可控因素。加强学生校内的实践性教学环节，构建以工程应用为背景的实践性教学的新体系，便成了高等工科院校“工程化”教学的根本任务。“机械设计制造及自动化专业”设计的基本工程训练实验项目如表1所示。
齿轮是机械类专业学生最熟悉的典型机械零件，以齿轮加工工艺和检测为链扣的工程训练实验项目设计，可使学生跨越课程界限，在工程化实验室环境中，系统化、实用化的在特定时间段完成该项目，实验内容衔接，工程训练能力强。同时，以齿轮这个具体的零件为中介，把归属于每门课程的实验项目有机结合起来，犹如一根链条，环环相扣，学生做实验的兴趣油然而生，其实验效果是显著的。此项目设计称之为“齿轮链式工程训练实验法”。其项目名称和内容可依据备高校机械类实验设备仪器自主设置对应模式，但须以“齿轮”为链扣环节，学生在齿轮加工与监测中完成相应的实验项目，学生有兴趣且有成就感，也自然培养了学生解决工程实际问题的能力。也适应了现代机械工程领域在深度和广度方面不断发展的需要。同时，加工齿轮时以棒料为主，可选择不同的材料加工出轮坯(粗加工)。
上述实验项目设计涵盖了多门基础课的实践内容，具有系统性和连续性，学生觉得实用而不是空洞的理论，也排除了跨越时间段的单个实验项目的孤立性。实验项目犹如理论课一样融为一体，学生工程教育化被动为主动，主观能动性得到提高。
2 综合技能型链式工程训练实验项目设计
综合技能型链式工程训练实验项目的设计要通过工程化流程来实现。所谓“工程化”是指通过工程构思、工程设计和制造，将知识形态的科学理论、概念、模型和规律转变为物化状态的产品，是实现经济效益和社会效益的主要途径。这个转变过程不仅需要工程科学的基础、工程技术的手段，更需要工程创新的理念。工科高等院校的宗旨是培养高素质的工程技术人才，为了全面提高工科学生的综合素质，必须树立“工程化”教育观，让学生明确自己的学习目标是成为一名合格的工程师，能够将科学技术转化为现实生产力。“工程化”教育不仅要向学生传授现代化的科技知识，更应该在知识的传授过程中渗透工程技术的内容，使之体会和掌握工程设计、工程实践的一般规律和基本分析方法，避免工科教学脱离实际的倾向。
从培养学生工程意识、基本工艺技能、现代设计与制造的综合实践能力的高度，组织新的实验课程体系和教学内容是工程实验创新之需。我们将创新能力培养融入机械制造工程实践课程的教学中，设计了机械类专业创新实验模式——链式工程训练实验教学法，并首次提出“链式教学实训化”实验观点。以齿轮为纽带，综合技能型链式工程训练实验项目设计如图1所示。
上述实验链不难看出：
(1)通过典型机械零件齿轮的综合技能型链式工程训练实验，学生具备了基本的机械工程意识，为今后机械创新设计打下了扎实基础。
(2)包括了机械类专业的大部分实验项目，从基础实验到专业实验，环环相扣。对学生是一种工程能力的实施过程。
(3)不同的实验内容相互连贯起来，使得学科间实验内容相互渗透，内容犹如理论课一样衔接，缩短了做不同实验的间隔，学生不易忘，且更有兴趣去做实验。
(4)以典型机械零件齿轮为纽带，实验项目自成体系，学生的综合实验能力得到锻炼和提高，理论与实践实实在在结合起来。
(5)提高了设备的利用率，使之最大限度服务于教学。
(6)加强了实验教师的团队建设，充分提高了师资和设备仪器的使用效率。以齿轮加工为主线的实验链的构建，对学生而言是很好的实际工程训练；对教师，也是一个综合知识的提高。同时，实验教师也相互协作起来，这充分利用了实验技术人员各自的专业优势，对实验教师的整体水平提高也是一个锻炼，实验室的功能也得到充分发挥。
前面两种工程训练型的链式实验项目实现过程，是通过加工一个齿轮来完成的。这一链式工程训练实验过程中，串接了如公差、机械设计基础、工程材料、金工、机床的部分实验；同时，二年级的热加工和冷加工实习也得到充分延伸和应用，这和工厂的实际生产流程没什么两样。从反馈的信息看，98％的学生赞同这种方式。
3 创新型实验教学模式的实现方式
该项目实施采用开放实验室方式，面向大二(下)到大四(上)的学生开展实验教学，分小组按批次让学生实施。学生通过查阅资料、设计实验方案、具体实验操作、总结实验等步骤完成整个工程训练实验。实验过程以学生为主，教师为辅，教师就学生提出的设计方案开展可行性分析讨论，并在操作过程中引导学生独立思考，对出现的问题让学生自己提出解决方案，以达到锻炼和提高学生解决问题的能力的目的。最后以小论文的方式按小组形成实验总结报告，包括实验原理、方案设计、实验结果与分析、实验结论及体会、文献资料参考，最终通过小组答辩形式综合确定成绩。
链式工程训练实验教学法综合了机械类专业复合知识点，拓展了学生知识结构，开拓了学生思维，提高学生独立探索解决问题的能力。实验过程融会贯通学生所学知识，培养学生独立创新意识，注重问题处理的过程，有利于提高学生就业竞争力，也促进了实验室建设管理。由于综合实验涉及多个实验室开展联动教学实验，对促进实验室的建设管理以及提高大型设备的利用率，都有极大的促进作用。通过近年的实践表明，机械类专业实验教学改革提高了学生的动手能力和创新能力，为培养学生的综合素质打下了坚实的基础。