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摘要：机械专业作为传统工科专业，既需要培养学生的实际工程应用能力，又需要培养学生的创新能力，在培养过程中实验教学占有重要地位。本文基于机械专业人才的就业需求特点，分析了实验教学与创新人才培养的关系，讨论了实验教学队伍中基础岗位与新型岗位的设置与功能，提出了3种实验教学改革的方法，特别是基于现代信息技术的实验教学改革，对于机械专业创新人才的培养具有重要意义。
关键词：机械专业；实验教学改革；人才培养；实验引领岗位
本文引用格式：李妍姝.机械专业实验教学改革与创新人才培养的研究[J].教育现代化,2019,6(96):17-18,21.
机械专业作为传统的工科专业，既需要培养学生的实际工程应用能力，又需要培养学生的创新能力，因此在课程改革过程中实践教学愈发重要，实验教学在学生学习知识、提高能力、提升素质的过程中也愈发重要。
实验教学前期，学生根据教师指导进行基础实验操作、从而巩固课堂学到的理论知识，以达到掌握基本知识、方法和技能的目的。实验后期，学生主动实验的兴趣增加，学生逐渐自主设计方案并进行操作，通过分析实验结果得出相应结论，最终达到培养学生自主建构知识、增长技能、发展能力的目的。[1]
因此通过实验教学改革，将创新能力的培养融入每个基础实验和专业实验的各个环节，使学生体验到创新的成就感，激发学生的创新欲望，鼓励学生将创新思维融入日后的专业性探究中，这才是实验教学的最终本真目的。
一 实验教学与创新人才培养
机械专业创新人才的基本能力要素可归纳为4种：创新意识、创新思维、创新技能和创新品格。如何通过高效实验教学，提高4项创新人才的基本能力要素，也是我专业学生亟待解决的问题。
（一）通过实验教学激发创新意识
学生在掌握基本技能的基础上，随着实验过程的推进，提高学习兴趣、增强求知欲、强化好奇心，从而激发创新意识。[2]在理论学习中难理解的知识点，通过实验操作使学生印象深刻，更可以激发学生的学习兴趣，培养机械专业学生书本理论与工程实际相联系的能力，在实验过程中个体的独立思考与小组的交流讨论，都会激发学生的创新意识。
（二）通过实验教学拓展创新思维
与理论教学最大的不同之处就是，学生在实验过程中，手、耳、眼、脑并用，各种感觉共同参与，通过操作记录、分析数据、撰写报告等多个环节，结合自己的思考得出结论，从而引导学生从实验中发现、分析问题，提升分析实际问题、解决实践问题的能力，拓展创新思维。
（三）通过实验教学增长学生的创新技能
实验教学更重视动手能力，因此是培养学生掌握科学的实验方法、提高学生综合素养、动手能力与创新能力的重要手段。[2]学生通过实验，巩固理论教学中所学知识，提高观察能力、操作能力和思维能力，[2]在安装调试实验设备、设计实验方案、分析实验数据等操作环节中，都可以发展学生的创新技能。
（四）通过实验教学培养创新品格
在实验过程中，学生会遇到各种未知的问题，需要发散思维、修改实验方案并尝试多种实验方法，直到得到正确的实验结果。通过犯错、修正、再犯错、再修正的过程，累积经验，锻炼学生积极探索、勇于创新的精神，并且在实验过程中培养学生的自信与责任感，这也是创新人才必备的品格。
二 实验技术队伍的新型岗位设置
培养创新人才是高校的核心任务，现阶段，机械专业可将实验教学作为培养创新人才的主渠道，而师资队伍的建设也是培养创新人才的关键因素，实验技术队伍则是师资队伍建设的重要内容。
（一）基本岗位
实验技术队伍中又包括基本岗位与新型岗位。基本岗位可以满足实验室运行的基本需要，确保创新人才培养的基本质量，[3]包括指导实验、实验教学辅助与实验室日常管理；基本岗位也是新任实验教师的培训提高岗位和研究生的教学实践岗位。基本岗位主要任务是实验室日常运行和管理，包括实验室条件、环境、安全、实验室开放等管理与服务，实验仪器装置准备，实验技术指导，实验装置、仪器设备维护、改造、研制以及教学改革等等。
（二）新型岗位
新型岗位也称引领岗位，包括以下6种，岗位名称、基本要求和功能职责见表1。
三 实验教学改革探讨
（一）虚拟仿真实验与实验教学拓展
当前，实验教学内容存在一些问题，例如：实验教学内容设计都过于程序化，只给学生规定的实验步骤和实验选项，学生自主探索环节缺失，不利于学生思维训练和综合能力的提高；并且有些数据模型只能起到模拟、示意和认知的作用，一些科研资源转化为实验教学项目，教学目标、实验原理、实验步骤等要求不明确等。
借助虚拟仿真实验，可以拓展实验内容的广度和深度，可以拓展教学方法（互动式、研讨式、团队式等），可以拓展实验方法（多途径、多方案、设计性等）。
（二）实验项目优化与课程体系重塑
1.优化双基实验
双基实验包括基本原理验证实验和基本仪器使用训练。基本原理验证实验，可通过虚拟仿真手段，进行理论课堂演示和上机自主学习，最终可将线上学习纳入考核；基本仪器应训练则应优化保留，强化动手能力，最终考核也将强化技能考核。总体应优化减少基础实验数量，强化增加基本仪器使用的训练。
2.综合设计型实验
综合设计型实验培养学生以问题为切入点，通过线上、线下学习相关基本原理知识点和核心能力知识点，提高自足学习相关理论知识的能力。优化过程中，应强化对基本原理、基本技能的综合运用能力，突出专业领域内的基本原理知识点、核心能力点等。总体应优化减少理论学时，强化综合设计实验，促进学生自主学习能力的养成。
3.研究探索型实验
在研究探索型实验中，学生通过课内专题引导（新生研讨课程、学科概论课程、工程导论课程、实验引导课程、综合专题实践和毕业设计）[4]，自主选题研究，或参加教师的科研子课题，也鼓励学生参加各类竞赛活动和企业工程项目的研究，最终实现学生自主学、探究学、互动学，掌握自主研究的基本技能和科学思维的基本方法。[5]
（三）信息技术推进实验教学的变革
信息技术是推进以学生为中心的教与学方式方法变革的重要手段，实验各环节以及相关信息技术应用如图1所示。
1.虚拟现实技术的应用，既包含实验内容的虚拟，又包括新的实验方案的虚拟验证。虚拟现实技术可以促进学生对于实验能力的掌握、推广复杂昂贵实验的教学范围、降低学生创新实践的成本、解决创新实验的教学管理、提供实验全过程的科学化评估和记录展示创新方案。
2.三维打印是现有实验耗材的快速补充，也是新的实验方案的快速验证。三维打印技术可以促进学生创新、提供新的教学素材和解决教学耗材的管理。
3.云存储与大数据分析的应用可以用于记录实验全程数据，实现多年数据跟踪，并且统计分析学生学习情况，辅助分类指导。大数据分析全面反映了学生个体情况，为教学提供数据支撑；亦可统计分析团队实验情况、汇聚学生多次试验创新方案，丰富教学素材；通过多元统计分析，为创新创业提供数据支撑。
四 结语
实验教学在机械专业人才培养中具有重要的地位，本文分析了实验教学与创新人才培养之间的内在联系，讨论了在实验技术队伍中基本岗位与新型岗位的设置与功能，最终得出实验教学改革的3种方法和策略，具体包括：借助虚拟仿真进行实验、优化实验项目以重塑课程体系、以及通过信息技术推进实验教学改革，以实现机械专业创新人才的培养，可提升机械专业创新人才的培养质量，具有重要意义。
参考文献
[1]张辉，刘蕊，司云云.高校实验教学改革初探[J].现代职业教育，2018，(7):2-2.
[2]张鹏.上下求索创新路——访东南大学教务处副处长熊宏齐教授[J].中国现代教育装备，2009，(13):5-7.
[3]熊宏齐.“双一流”建设中高校实验技术队伍持续发展之思考[J].实验技术与管理，2018，(9):5-5.
[4]方霞，任亚梨.本科生课外科研训练体系的建立与实践[J].实验室研究与探索，2013，(01):142-145.
[5]郑家茂，吴涓，雷威.东南大学创新创业培养体系的构建与实现[J].中国大学教学，2014,(10):32-34.
[6]李虹，艾熙.高校经管类专业开放式创新型实验教学新模式探索[J].实验室研究与探索，2012，(09):194-197.
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