高等农林院校车辆专业开放实验教学模式的构建

随着社会经济的高速发展,高等教学的任务也由原先的注重传播理论知识转为培养具有创新精神和实践能力的高级工程技术人才。汽车专业学生对动手能力的要求决定了其与实验教学密不可分。对于农林高校,工科学生要有更多学以致用的本领和能力。限于传统教学观念的影响,目
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随着社会经济的高速发展,高等教学的任务也由原先的注重传播理论知识转为培养具有创新精神和实践能力的高级工程技术人才。汽车专业学生对动手能力的要求决定了其与实验教学密不可分。对于农林高校,工科学生要有更多学以致用的本领和能力。限于传统教学观念的影响,目前高等农林院校车辆工程实验室还存在阻碍教学发展的很多问题 [1-2]。近年来,北京林业大学车辆工程专业通过本科教学修购专项,购置了一系列新型实验设备,弥补了实验教学资源不足的问题。同时,学校对实验教学进行了一系列改革,积极探索构建开放实验教学模式,在人才培养和专业建设等方面取得了显著成绩。

一、开放实验教学模式构建的意义

  目前,较多机械工程等实验室都已经相继尝试开放实验室的构建,并在多个高校取得了较好的成绩。开放实验室早期特指实验室空间和时间上的开放,实验室做到更长时间和更大空间的开放,学生根据自身的情况机动安排时间去完成各自有差异的实验[3],课程安排、课外延展内容、学生独立设计的相关实验、科技创新或者比赛项目都将成为开放实验室的主要内容。“开放实验室”更加注重实验教学内容、实验教学方法、实验教学手段的开放和革新,教学观念上的开放才是开放实验室的根本所在。

(一)创新实验开发的需要

  为满足农林高等院校培养人才的目标和行业对人才的需求,教师要改变传统教学思维,因时制宜地培养学生的创新意识和创新能力。例如,在学习离合器一节课后,之前的实验内容为在有限时间内完成离合器拆装,开放实验室会给学生更加多的时间去研究,去拓展比照着不同的离合器进行深入分析,有学生利用solidedge等软件完成三维图形,进行有限元分析,得到疲劳等各种参数。

(二)课堂教学补充的需要

  教师负责在课堂上教授学生主要的知识,课下的总结和巩固需要工科学生花费更多的时间来独立完成。参考书、网络等等成为有效的资料来源。然而车辆工程等工科专业,有更强的实物技术性,例如学生看书过程中不容易理解的变速箱变速方式,在教学演示版和变速箱整体拆装的帮助下可以形象生动地得以理解。

(三)提升学生科研能力的需要

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO代表构思、设计、实现和运作。国内根据CDIO教育模式,提出车辆工程专业基于知识、能力、素质的KAQ-CDIO车辆工程专业课程体系内涵建设[4]。开放实验室,学生是自己学习空间和时间的主人,有足够的自主性去实现自己的想法,提升独立思考和创新的能力。同时开放实验室可以让更多有一样兴趣的教师学生一起学习和探讨,为学生提供交流平台,在相互交流和怀疑中达到科研能力的提升。

(四)促进学生科技竞赛的需要

  各类科技竞赛已经成为学生展现自我创新和实践能力的重要平台,如节能车竞赛、FSAE大学生方程式比赛、物联网大赛、交通设计大赛等。以竞赛促学习,以开放实验室为平台,提供更多的机会和指导,将之前比赛的实物进行展出,有经验的学生进行指导和讲解,开放实验室为学生科技竞赛提供保障。

二、开放实验教学模式的构建措施

  开放实验室教学模式构建以来,根据学生的课程和竞赛需求,实验室做出了相关的措施调整。这些措施经过多年的实践检验,帮助林业大学工学院车辆实验室取得了较为突出的成绩,下面将这些有积极推动作用的措施列举如下。

(一)健全实验室开放制度

良好的制度可以保障实验室正常运转。实验室坚持“安全第一”的准则,加入定时安全隐患排查、安全用电的规定、防火安全等,同时实验室每天值班的学生也兼顾安全员的职责,接受培训并牢固掌握安全知识和安全器材的使用;实验室注重公共环境的建设,保持原有车辆实验室设备正常使用的情况下,学生可以申请场地和合理安排实验时间,进行自己实验的开展,实验完毕之后必须将原有物品归还于原处,保障后续其他学生可以正常使用;完善实验室值班制度,值班学生由助教或者优秀的高年级车辆专业的志愿者担任,保证实验室12小时对学生开放,不仅要对来实验室的学生进行学习上的指导,同时也要保障实验室的环境设备。

(二)改革实验教学模式

实验室教学经过多年的探索,各个学校形成了原有的定型的实验教学模式,然而固有的教学模式面对开放式实验室的构建产生了很多的阻力,为适应开放实验室的发展,也要进行实验教学模式的改革,主要改革措施如下。

1.增设课程设计与实习实验基地。课程设计是联系理论知识和实践锻炼最好的纽带,实习实验更是学生接触生活,接触实际问题的途径,通过增设课程设计和实习实验基地,让开放实验室有了更大的利用价值,鼓励学生带着问题来到实验室,从实验室中启迪更多的问题,从而达到循序渐进的良好效果。

2.以竞赛促学习,创新实验教学理念与考核模式。鼓励学生参加各类科技竞赛,以比赛促进学生的学习,比赛的进行也让实验室成为必备,实验教师创新教学理念和考核模式,都为开放实验室的顺利开放提供了有利条件。根据学生参加各类竞赛项目,量化积分考核,给予学生适当的学分和实验评价,将该评价纳入综合素质评价体系,提升学生的积极性。

3.构建以学生为中心的实验教学模式。开放实验教学倡导以学生自主实验为核心,教师为辅。学生将课堂上所学的理论知识在实验室得到验证,在此基础上鼓励学生围绕一个知识点展开探讨,并利用实验室现有的实验设备加以研究试验,得出更充实的实验数据。如“发动机性能实验”,指导教师提出“发动机速度特性”的概念,学生利用电涡流测功机、油耗仪、速度传感器、发动机台架等设备仪器自主设计实验方案,完成发动机速度特性实验,并对实验数据进行分析等,指导教师对学生的设计思想、实验流程和实验数据进行评价。

(三)搭造网络虚拟实验室

通过网络构建在线虚拟实验室,依赖微信公众平台,安排一些视频类的教材,非常有利于学生的理解。如车辆工程微信公众平台经常推送汽车知识大讲堂、机工教育等等。利用鲜艳的图片和生动的动画效果使知识更加丰富有趣,简单易懂[6]。同时还建立微信公众平台,学生可以根据自己的需要在微信公众平台上与管理员预约时间。

三、改革成效

  近年来车辆专业依托开放实验教学模式在各类科技竞赛中均喜获佳绩,连续五年参加节能车比赛,并取得了越来越好的成绩,进入二十强;大学生机构创新比赛获得北京赛区特等奖等好成绩等。同时,开放实验室也促进了学生参加大学生方程式大赛、大学生飞思卡尔智能车大赛、中国汽车学会巴哈比赛等一系列比赛的积极性。学生毕业设计水平上了新的台阶,获得专利和软件著作权多项,近20余篇毕业论文发表在国内外学术期刊上。在就业方面,在汽车市场紧缩,岗位大大减少的情况下,车辆专业毕业生均保持94%以上的就业率,柳州汽车、北京汽车、万都底盘等单位对北京林业大学培养的学生均给予高度评价,并与北京林业大学开展校企合作项目(北京林业大学招生就业处http://zsb.bjfu.edu.cn/xkzy/gxy/215421.htm)。

表1 北京林业大学车辆工程专业近三年就业情况统计表

  农林类高校中,开放实验室对车辆工程专业来说有着举足轻重的作用,构建开放实验室也是必行之路,清华大学、北京理工大学竞赛实验室等都相继进行了尝试和完善。农林类高等院校开放实验室要坚持以人为本,以学生的成长和发展为目标,坚持管理理念的创新,打造高水平、高等级、高质量、有普遍适用性的开放型科研实验室。同时注重社会联动,发挥实验室与工厂、与科研团队的合作交流,实现“政、产、学、研”的协同关系,促进农林类高校开放实验室良性持续发展。建设顺应时代需求、满足科学发展的开放实验室对农林类院校人才培养有重要作用。农林类高等院校车辆工程开放实验室的构建促进了师生的共同进步,为学科的发展提供了强有力的后备力量。

参考文献

[1]石晶,魏丹.汽车类专业实验教学改革研究[J].辽宁工

业大学学报:社会科学版,2011,(2).

[2]蔡青,曹霞,朱占武等.大学物理实验中开放实验室构建

的意义[J].科技创新导报,2015,(21).

[3]张红光,孙晓娜,纪常伟等.开放实验室,培养大学生的

创新精神和实践能力[J].实验技术与管理,2011,(6).

[4]陈国平,魏民祥.基于CDIO的车辆工程专业实践教学体

系改革与实践[J].科技视界,2013,(31).

[5]管卫华.高职院校开放式汽车实训室建设的经验探讨

[J].广东农工商职业技术学院学报,2012,(4).

[6]赵桂英,王忠光.开发网络资源 建设开放实验室[J].

科技信息,2010,(33).

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