构建适合创新型人才培养的实验教学体系 提高学生实践能力和创新能力 广西大学国家级机械工程实验教学示范建设中心 汇报人：蒙艳玫教授 2010.3

1. 构建适合创新型人才培养的实验教学体系 提高学生实践能力和创新能力 广西大学国家级机械工程实验教学示范建设中心 汇报人：蒙艳玫教授 2010.3

2. 概述 开放式实验教学体系构建 改革实践应用及成效

3. 概述——实验中心简介 广西大学机械工程实验教学中心是2007年国家级实验教学示范建设中心。 中心面向7个学院15个本科专业的机械工程实践与实训，机械基础、机械类专业基础和技术课程群，以及课程设计、毕业设计及科技创新等实践教学环节。每年有约3500名本科生，250名研究生在中心实验室做实验，中心年教学工作量达33万人时数。

5. 概述——传统实验教学存在的问题 ★依附于理论课程，是理论教学的辅助手段，实验注重的是对课堂上所教授理论知识的验证。 ★实验教学中学生的职责只是完成教师规定的学习内容，弊端：不能充分发挥学生的主观能动性、创造性，学生是被动的参与而不是积极主动地加入；不能给学生自主学习提供广泛的可选择空间。

6. 概述——传统实验教学存在的问题 ★缺乏涵盖本科教学全过程系统、完整和有机联系的实验教学体系,课程和实验往往都是孤立的,实验内容缺乏系统性及各课程学科知识的关联性和交互性。

7. 实验教学体系构建——改革目标： ★以实验独立设课为主线解决同一专业的各门实验课分散、孤立且多有重复，相互之间缺乏关联性和系统性的突出矛盾； ★建立体现现代机械工程的综合性、系统性、设计性、创新性的实验模块和实验单元； ★将实验由教师示范讲解为主的被动模式转变为学生设计、动手、评估效果为主的主动模式；

8. 实验教学体系构建——改革目标： ★形成一个系统的、完整的集教与学为一体、课内教学与课外教学为一体，具有基础性、集成性、先进性的创新人才培养的机械类实验教学新体系； ★培养学生科学实验、综合实践和创新设计能力。

9. 学生课外实践与科技创新平台 面向全校所有专业各年级学生 专业实验和实践教学 面向全院机械工程专业大学三、四年级本科生 分阶段 模块化 专业基础实验和实践教学 面向全院机械大类各专业 大学二、三年级本科生 分层次 个性化 机械基础实验与实践教学 面向全校机类和近机类15个专业 大学一、二年级本科生 实验教学体系构建——改革的思路

10. 实验教学体系构建——实验教学模块的整合 ★构建了具有地方性综合大学鲜明特色的以实验独立设课为主线，以机械CAD/CAM和数控技术为核心、涵盖机械工程专业本科教育全过程较完整的层次化、模块化的开放式机械类实验教学体系. ★开放式实验教学体系由5个平台8个模块组成

11. 开 放 性 实 验 教 学 课 程 体 系 机械工程实训教学模块 机械工程实践与实训教学 机械设计基础实验技术 机械基础实验教学 机械制造基础实验技术 机械CAD/CAM及数控技术 现代制造工程实验教学 现代机械加工实验技术 机械电子技术实验教学 机电液系统分析及测控技术 课外实践与科技创新教学 机电一体化系统实验技术 课外实践与科技创新模块

12. 实验教学体系构建——实验教学内容改革 • 结合科学研究成果和机械学科发展，构建由基础性、综合性、设计性、研究性实验组成的，必修和选修相结合的开放性教学内容。

13. 实验教学体系构建——实验教学内容改革 • 实验教学内容改革3个特色： ①建立了一个全开放的、由科研成果转化、培养机械类学生核心能力的机械CAD/CAM/CNC综合教学平台； ②开发了“网络化开放式的机电液系统分析与测控的虚拟实验平台”，与传统的硬件实验互依共存，共同构建虚实结合的开放性机电液基础课程教学情境； ③以生产解决方案为主线，以更全面、更系统的形式构建了面向新型制造模式的专业课程群的开放式教学内容。

14. 实验教学体系构建——课外实验和实践教学改革实验教学体系构建——课外实验和实践教学改革 ◆利用网络化实验教学课件、网络化虚拟仿真实验平台，提供一个全开放的自主学习的实验教学环境。 ◆通过5个实验平台整个完整过程的实验和实践教学，使学生从入学到毕业各个阶段都能得到严格的良好实践训练。 ◆实行全方位开放式教学模式，建立校企联合实验室，校外实验、实习基地，通过建立实习网站和ASP服务平台搭建了校企联系的便捷通道。

15. 实验教学体系构建——实验方法和手段改革： ★建立以能力培养为主线，以学生为中心，实现以学生自我训 练为主的教学模式； ★设计了以“基础型、应用型、综合型”为必修内容，开展“设计型、研究型”的分层次的实验教学；

16. 实验教学体系构建——实验方法和手段改革： ★实验教学中因材施教，每个教学模块都提供大量的可选做实验，鼓励个性发展，提倡学生完成创新研究型实验，充分调动学生学习的主动性。 ★从基本技能培训、综合应用能力锻炼和创新思维能力培养多方位进行教学，利用网络化实验课件、网络化虚拟仿真实验平台、现场实物搭建等手段，逐步形成自主式、合作式、研究式、开放式的学习方式。

17. 实验教学体系构建——实验考核方法改革 ★实验考核体系包括实验理论考试、实际操作考试、平时考核、实验报告、开放实验成绩考核、课外科技活动、创新活动考核等。 ★在实验课成绩评定中，采取平时成绩和考试成绩相结合，实验过程和实验结果相结，操作技能和创新素质相结合的评分标准，建立多元化的实验考核方法，全面、客观、综合地评价学生的实验成绩。

18. 实验教学体系构建——实验教材建设 以实验独立设课为主线的、与实验课程体系配套的自编系列实验教材 • 金工实训教程 • 机械设计基础实验技术 • 机械制造基础实验技术 • 机电液系统测试与控制应用技术 • 现代机械加工实验技术 • 机械CAD/CAM/CNC应用技术 • 机电一体化系统实验技术

19. 改革实践应用及成效 ★围绕机械类核心能力培养的开放性教学体系和教学内容特色鲜明，成效显著，该改革特色在2007年国家级机械工程实验教学示范中心的评选中得到了国内同行专家的一致好评，以免答辩的形式评为机械类第二批国家级实验教学示范建设中心，成为当时14个国家级机械类实验教学示范中心之一。 ★“地方高校机械类开放式实验和实践教学模式的研究与实践” 获2009年广西省级优秀教学成果二等奖。

20. 改革实践应用及成效 ★完全开放的实践教学模式，极大提高了学生实践动手和创新设计能力 ★开放式的教学模式极大的激发了学生学习的兴趣和积极性，学生的工程实践和创新能力得到极大提高。培养出较高素质的复合型工程人才很受企业欢迎

21. 改革实践应用及成效 机械工程学院领导和各个系主任到广西柳钢、柳工程、通用五菱、五菱柳机等企业了解毕业生工作情况。 企业反映：广西大学毕业生基础扎实、动手能力强、能吃苦、定位好！ 2009年6月

22. 改革实践应用及成效 ★课外实践和科技创新平台，提供了积极学生参与课外实践和设计创新的机会，近5年来，中心学生和老师共立项学生创新实践项目60多项，其中国家级创新实践项目7项，参加各类大学生创新设计大赛获奖50多项。

23. 改革实践应用及成效 学生创新设计大赛获奖作品

24. 该作品已申请发明专利并已获受理。 改革实践应用及成效 学生创新设计大赛获奖作品

25. 改革实践应用及成效 “开放式CAD/CAM/CNC实验教学与创新设计平台”获2008年首届全国高校实验教学设备优秀成果奖 学生参与开发的自制设备

26. “开放式CAD/CAM/CNC实验教学与创新设计平台”的特色“开放式CAD/CAM/CNC实验教学与创新设计平台”的特色 （1）基础性实验：CAD/CAM软件的上机操作、零件CAD设计，数控插补原理、轨迹控制原理、数控系统使用操作、数控机床结构组成，手工编程和自动编程学习、加工过程动态仿真及简单零件数控加工等。 （2）CAD/CAM/CNC综合性实验：在综合实验平台上，利用CAD设计零件并将其生成的零件信息利用CAM进行工艺过程设计和数控加工代码自动生成，然后经过加工仿真分析校验加工程序，最后传至微型数控铣床进行零件实际加工，打通了从CAD/CAM/CNC的联系。主要开出的综合性实验： ● 数控铣平面复杂零件的CAD/CAM/CNC综合实验 ● 数控铣三维曲面零件的CAD/CAM/CNC综合实验 ● 典型零件的加工工艺分析与编程加工 学生参与开发的自制设备 改革实践应用及成效

27. “开放式CAD/CAM/CNC实验教学与创新设计平台”的特色“开放式CAD/CAM/CNC实验教学与创新设计平台”的特色 学生参与开发的自制设备 （3）设计性实验：综合平台软硬件采用模块组件结构，可方便的进行数控铣床软硬件设计学习，系统组装和调试,平台提供了伺服电机系统和步进电机系统两种可选择执行部件，两种不同型号运动控制器，使用者也可以根据需要设计自己的硬件，组装自己的系统。主要开出的设计性实验 ● 数控铣床硬件接口电路设计与安装调试 ● 数控铣床控制电路设计与安装调试 ● 伺服电机和步进电机系统选型与安装调试 ● 数控铣床故障分析与诊断 改革实践应用及成效

28. “开放式CAD/CAM/CNC实验教学与创新设计平台”的特色“开放式CAD/CAM/CNC实验教学与创新设计平台”的特色 研究性实验：系统软件采用基于COM组件技术进行开发，提供了数控系统各个主要模块的接口，完全开放的体系提供了一个良好的系统创新设计开发的学习环境和工作平台。学生可以学习数控系统主要模块程序的开发并在平台上进行调试，如用户可以选择平台提供的不同的运动控制器和伺服或步进系统，也可以根据需要选用别的不同型号的运动控制器和执行部件，并开发相应的控制程序通过接口加入到数控系统中，得到所需要的下位机控制系统。主要的研究性实验： ● 数控系统刀补模块开发与调试 ● 数控系统下位机控制软件开发与调试 ● 数控系统编译模块开发 ● 数控系统USB接口程序开发 ● 远程监控模块设计开发 ● 故障诊断模块开发 学生参与开发的自制设备 改革实践应用及成效

29. 学生参与开发的自制设备 改革实践应用及成效 教师指导本科学生自主开发的“教学用气动机器手”获中南地区第二届大学生创新设计与制造大赛一等奖；该设备已经用于本科实验教学

30. 改革实践应用及成效 学生参与开发的自制设备

31. 独立模块2 --ARM9实验箱 独立模块4 --FPGA 实验板 独立模块3 --DSP 实验箱 基于PWM控制方式BLDC电机 改革实践应用及成效 学生参与开发的自制设备

32. 改革实践应用及成效——典型案例1 开放性的实验和实践教学模式对学生能力的培养的效果可以从机械工程专业学生在学校的成长经历和毕业后工作状况得到见证。 例子：机械工程及自动化2001级邓明宗同学(学号0101110320)，是我们开放式实验教学模式进行研究和实践的第一批本科生，该生积极参与课内外的各项实验和实践活动，学校良好的实验和实践环境对学生工程实践和创新设计能力起到了很好的作用。该生2005年毕业后．到了柳州五菱股份公司信息系统与服务部工作，见习期满后很快担任了主要技改项目工程师，并很快升为项目经理，现在已经是该部门许多主要项目的负责人，并连续2年每一季度绩效均评为优秀。

33. 改革实践应用及成效——典型案例2 例子2: 2002级机械工程及自动化021班林强同学（学号0201100128），积极参加课内外实验和实践活动，实际动手能力得到了很好的锻炼，2006年毕业后到了上海信维文化传播有限公司工作1年，当年被评为优秀员工，2008年到了腾讯计算机科技有限公司，目前进行互联网产品研发工作，年薪达到了12万元。 关于这样的例子还有很多，学生受益面的广度从几年来学校机械类学生就业率和企业良好的反馈意见可见一般。

34. 教学改革成效——示范辐射 发表的开放性实验教学体系系列教学改革论文在国内产生了积极影响： ①“系统规划构建新的实验教学体系 创建机械工程实验教学示范中心”《实验室研究与探索》2009.1 ②“基于定位金字塔框架的实验教学示范中心建设”《实验科学与技术》2008.6； ③“面向新型制造模式的机械类专业实验教学体系”《实验室研究与探索》2007.2 ④”CAD/CAM/CNC综合实验教学平台的研究与开发”《实验技术与管理》

35. 教学改革成效——示范辐射 以实验独立设课为主线的开放式的实验和实践教学模式在国内高校已经产生了积极影响 在2008年11月武汉召开的国家级实验教学示范中心的系列汇报交流会上，也得到了同行老师的好评，并与到会代表进行了交流，哈尔滨工程大学、华南理工大学的多所高校也开始进行实验独立设课实验教学的研究和探索。

36. 谢谢！