开放式研究性实验教学的实践探索论文

　　一、开放式、研究性实验教学意义
　　教育部早在2001年4号文件中明确指出，实践教学对于提高学生的综合素质，培养学生创新精神与实践能力具有特殊作用。但是现有的实验教学存在学生学习不主动的问题，不利于学生实验组织能力的培养，对于分析和解决问题的能力训练不足，实验操作技能没有得到很好的训练。基于能力培养过程的复杂性、培养模式及教学方式的多样性、人才的个性化和发展目标的多元化等因素，上海大学机电自动化学院通过前期的准备与探索，利用现有自制的开放性实验设备资源，在实验项目、实验设备和实验时间上，为学有余力、对实验及实践活动有浓厚兴趣的学生提供了开放性的实践与尝试。开放式实验教学模式的内涵特征就是实验教学的开放性，即实验教学的目标是开放的、实验教学的主体是开放的、实验教学的方式是开放的、实验教学的内容是开放的、实验教学的资源是开放的。让学生早进实验室，早进入机械电子学科的研究领域，突出实验现场的真实性、生动性、丰富性，营造有利于学生自由发展的环境和平台，激发学生对机械电子学科的实践兴趣和学习主动性，引导学生主动参与实验的设计与研究，让学生把所学的知识自觉地应用于实际问题，使学生从实际问题中总结、感悟知识，提高学生主动实践能力与自主创新能力，增加学生的社会适应能力，让学生自由发展，使学生的潜能得到释放，创造力得到充分的挖掘。
　　二、开放式、研究性实验教学的尝试设想
　　开放式的实验教学模式。将实验教学空间延伸于实验室以外，将实验教学时间延伸到8小时以外，极大地拓展了实验教学的时间和空间。主动参与、自主学习、自由探索，让他们体验实验的快乐，体现了以学生发展为本、教育人性化和学习个性化的教育教学理念。实验室开放是多种途径的，包括相关课程设计、毕业设计以及各种学科竞赛和大学生创新项目等活动。实验系统是开放的，可重置和可扩展的，这样的系统可以激发学生的学习兴趣。实验中可以告诉学生，这些系统还能够在这个基础上进行进一步的开发，设计出新的功能，或者这些部分可以重新组合为其他功能。这样的教学可以调动学生的参与积极性，提出自己的想法。学院积极支持实验中心组织学生参加各类学科竞赛，以竞赛为载体和任务驱动，组织学生团队协作攻关，提高学生的实践能力，培养团队协作精神。通过多种层次的竞赛，能充分调动学生学习的主动性和积极性，有利于锻炼学生提出问题、分析问题和解决问题的综合实践能力。本着个性化、自我选择的原则，学生自主设计的研究性、创新性实验项目，通过任课教师向实验室提出实验申请。实验项目的开展是按主题规划实验项目，分层次组织实验教学，实验教学不脱离课程体系，又不局限于课程，既要有利于学生自由设计实验，又要有利于教学的组织与安排，注重设计型、综合型、开放型实验的开发，学生根据需要设计不同的创新实验，可选择单一的模块进行机械或是电气控制方而的单个实验，也可以通过组合来进行机电设备综合实验，使学生熟悉机械、电气控制以及典型机电设备的原理，掌握机电设备的常用设计方法。在实验过程中，自主安排实验时间，每周一至周五的白天、晚上，可自行选择或者重新安排实验的步骤，逐步培养学生在机电方而的设计应用能力。
　　三、整合教学内容，优化实验内容
　　通过对目前机电实验设备的调研，结合案例教学实验的目标，对实验室建设中需要的设备进行改进和功能设计，实验室设备要达到：为典型的机电装置；实验系统是可开放的；实验系统是分不同层次和模块的；实验室模块是可以重组的、可扩展的。实验室的实验装置来源于现实的典型机电系统，让学生可以学习到实际中的机电设备的设计原理和制作的过程。同时可以鼓励学生将自己的想法赋予付诸实践，能够通过在实验室的综合学习，自行设计和制作出新的机电设备。不管是从认识上，还是在教学实践环节，实验室都可以给学生进行直观的感知，对于激发学生兴趣、锻炼学生的动手方而都能给予帮助。随着课程体系改革的不断深入，实验教学的课程体系教学内容已经逐步向多层次、模块化课程结构转变。模块化案例教学实验室已开发的创新性实验主要有：典型表而车削成型工艺实验；典型表而铣削成型工艺实验；机械制造中的CAD；计算机辅助制造（CCAM）；机电一体化系统的组装与调试创新性实验；数控系统的基本组成；机械传动方案的选择；机电系统中单片机的程序设计；PLC常用执行元件器件以及选择；步进电机的控制；步进电机的运动测量；PLC方案控制设计实验。目前实验室对本科生进行开放，可以作为他们创新性实验的一个场所，在此基础上进一步的开发。因为在这个实验系统中，所有的机械部分、控制部分都是可重组的、可扩展的，并开放给学生的。
　　四、开放式、研究性实验运行与管理
　　CDIO教学理念是做中学原则和基于项目的教学和学习的集中概括和抽象的表达。利用开放性创新实验室平台，吸引、鼓励广大学生踊跃参加延伸于课外的实践创新活动，结合CDIO的。工程教学理念，通过创设符合各种主题教学内容要求的情境，要求学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方法，完成主题项目的C（构思），D（设计）、I（实现）和O（运作），旨在锻炼学生主动学习和主动实践的能力。学生结合竞赛课题，自己在实验课程体系的框架下，构思、设计、实施和运作，最后将已经实现的产品提供给指导教师，指导教师判断是否达到的预期价值。以答辩的形式向教师汇报系统及其完成情况，并以报告的形式对自己技术团队工作上的表现进行叙述，评委教师会评估他们的答辩及报告，对他们的实践能力和创新能力进行评判。实践能力包括字秀能力（文献阅读、项目编制、方案设计）、手秀能力（精通技术方法、设备熟悉、心灵手巧、胆大心细）、口秀能力（镜像思维、头脑风暴、即系演讲、案例分柳。创新能力包括创新意识（批判性、好奇性、信念力、知性力）、创新思维（逆向思维、换位思考、辩证分析、培养悟性）、创新能力（原始创新、集成创新、吸收创新、团队创新）。指导教师不拘泥与程式方法的符合度，看重对方法（路径）的找寻过程，看重结果的创新度，以科学研究和实践创新为主导，组织协作学习（讨论、交流），教师引导正确的方向，把问题一步一步引向深入，加深学生对知识的理解。
　　五、强化实验教学平台的管理与规范
　　实验室进行开放，增加了实验室工作人员的工作时间、实验指导工作量和管理难度，必须安排责任心强的教师进行专人负责管理，同时制定了开放实验室等特殊的管理制度，完善实验室安全制度以及准入制度，加强安全教育，规范实验操作，安全管理责任到人。采用每周一至周五的白天、晚上，周六、周日的白天全开放形式，配齐、配强实验室教师，鼓励教师集体指导、轮换值班负责，鼓励任课教师参与实践教学，确保实验室有教师辅导。实验室开放是对传统实验管理的改革，要求以学生为本来组织实践教学活动，在使用时间和空间上存在较大的不可预见性，同时实验教学时间相对集中；采用对综合性较强的专题实验、课程设计等实现指定时间段的预约开放、教学计划外的学科竞赛、创新项目、科研实践活动可预约实现全而开放，确保教学计划顺利进行的同时，提高实验资源的利用率。
　　六、结语
　　实验教学是大学教学的一个重要组成部分，从实验教学发展来看，实验教学从依附理论课的验证性转变为独立、综合性课程的应用性、创新性实践等教学，在转变过程中，根据学院整体发展的要求，拓展视野，借鉴国内外高校先进的实验教学经验，准确定位培养目标，形成学科竞赛、科研创新与教学改革的协同发展。近几年来，本科生通过开放实验平台，参加了四届全国大学生机械产品数字化设计大赛，获2个一等奖，8个二等奖；参加了四届上图杯上海大学生先进成图技术大赛，获本科三维建模设计3个一等奖，15个二等奖；参加了第四届、第五届高教杯全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛，获个人8个二等奖。参加实践活动的学生能力明显提高了，多人次获得上海大学优秀毕业论文和大学生创新项目，在学生中已取得了一定的影响。