2-4教学体系(实验教学质量标准、人才培养模式等)

2-4-1 实验教学质量标准

1)机械工程实验教学人才培养目标

实验教学中心以工程教育认证要求为指导,以培养实践能力强、创新务实的应用型人才为目标,实现学生的自主学习能力、实践能力和创新能力全面发展(人才培养目标,如表2所示),注重培养学生科学思维和创新意识,兼顾人才的个性化培养。

2 机械工程实验教学人才培养目标

能力层次

人才培养目标

第一层次

(基础知识获取)

1.  培养学生在基础力学、机械设计基础、机械工程材料特性以及机械检测控制等方面基础实验的基本操作方法和技能;

2.  养成良好的基础规范,掌握机械工程及相关学科实验的常规仪器和设备的使用方法,以及处理实验数据和书写实验报告方法等。

第二层次

(专业技能提升)

1.  培养学生在机械制造及其自动化、机电液一体化、轨道车辆、汽车车辆、工程机械等方面综合技术能力和分析解决问题能力;

2.  通过实验方案比较论证、实验台设计搭接、实验流程制定、调试测试、结果分析等过程完成实验项目,培养和提高学生科学实验能力、动手能力、分析解决问题能力及团队工作能力。

第三层次

(科技创新发展)

1.  培养学生综合运用机械及相关领域的理论知识和技术手段开展科技创新的能力;

2.  通过由创新想法到创新设计,再到创新模型制作,最后形成新产品的创新实践全程训练,培养学生自主提出创新课题,进而进行自主创新构思、自主创新设计和自主创新实践动手的能力。

第四层次

(工程实践应用)

1. 培养学生的创新思维和综合运用知识开展实践活动以及解决工程实际问题能力;

2. 通过参与实际工程项目,在工程实践中提高学生解决实际问题的能力以及责任意识、质量意识、安全意识,使学生掌握的基础知识和实验技能在工程实际中获有效的检验,提升学生整体工程素质。

2)机械工程实验教学质量评价

为实现机械工程实验教学人才培养目标,加强实验教学质量的监控,学校建立了实验教学质量评价标准及其评价方法(如表3和表4所示),每年由校院两级教学督导组进行评价。

3 实验教学质量标准

实验教学环节

观测点

质量等级

A

C

实验教学文件与计划

实验教学大纲

有实验教学大纲,大纲符合培养目标,符合教学对象实际情况,科学可行。

有实验教学大纲,大纲基本达到培养目标,基本符合教学对象实际情况。

实验教材(指导书)

所有实验均有规范的实验教材(指导书)及其配套教学资料。

所有实验均有基本规范的实验教材(指导书)及其配套教学资料。

实验教学安排

实验课表信息齐全,实验教学安排合理

实验课表信息基本齐全,实验教学基本合理

备课与实验教学准备

备课

备课认真,教案规范详细。熟悉实验步骤。

教案内容基本完整。了解实验步骤和具体操作。

实验教学准备

实验所需的材料准备齐全。所需仪器设备运行状态良好。实验室整洁卫生。

实验所需材料有准备。仪器设备基本满足实验要求。实验室环境一般。

实验
授课

检查预习报告

实验预习报告书写认真规范,内容全面

有实验预习报告

实验内容讲解

讲授全面、精炼,有启发性,且重点突出,难点解析透彻,注意事项强调充分

讲授内容基本全面,强调重点难点,提醒注意事项

实验指导

示范操作规范,讲解准确到位。巡回指导耐心细致,发现问题及时纠正和解决。能及时有效排除仪器设备故障

示范操作基本规范,讲解合理。有巡回指导,能够解决实验中发现的问题。能排除仪器设备的一般故障

实验教学工作记录

学生实验情况、实验准备情况和仪器设备运行状况记录详细。如实记录实验出现的问题,并提出切实可行的解决方案

学生实验情况、实验准备情况和仪器设备运行状况有记录。实验中出现的问题,有解决方案

实验开出率

实验开出率达到100

实验开出率在7585%之间

报告批改与实验考核

报告批改

实验报告完成及时,书写规范,内容全面,文理通顺,分析深刻。图表符合标准

实验报告内容较全面,有分析,格式基本达到要求。图表无原则性错误

实验考核

严格根据评分标准进行成绩评定,实验报告批改认真,批语实事求是。

能根据评分标准进行成绩评定,有批语

教学效果

学生满意率

学生反映教师教学水平高,学习收获大,学生满意率≥90%

学生反映实验教学达到基本要求,学生满意率≥60%

4 实验教学质量评价表

观测点

项目内容

时间

提交内容

评价等级

分值

A

B

C

D

实验教学大纲

符合教学基本要求的大纲,执行好

开课前1

实验教学大纲和执行计划表

 

 

 

 

5

实验教材(指导书)

符合教学大纲要求

开课前1

实验教材

 

 

 

 

10

实验教学安排

计划明确合理、执行严格

开课前1

实验任务计划表(网上核查)

 

 

 

 

5

备课

备课认真,教案规范详细,实验难点和重点明确、突出,注意事项详细。

开课前1

实验教案

 

 

 

 

5

实验教学准备

室内外环境整洁。危险物保管、处理等。设备能满足教学要求、完好率等。

开课前1

实验室环境及设备状况

 

 

 

 

5

检查预习报告

学生预习情况完整规范

开课过程中不定期检查

教学执行计划、实验大纲、实验记录表、分组安排、实验教学工作记录等。

 

 

 

 

5

实验内容的讲解

讲授全面、精炼,有启发性,且重点突出,难点解析透彻,注意事项强调充分

 

 

 

 

10

实验指导

实验分组人数以满足实验要求的最小人数为准,要满足学生实践动手。

 

 

 

 

15

实验教学工作记录

实验教学工作记录完整规范

 

 

 

 

5

实验开出率

实验开出率是否达到100

 

 

 

 

10

报告批改

实验报告内容完整、设计合理、数据记录完整,每份报告是否批改。是否有教师签字认可的原始数据记录

随时抽查

实验报告

 

 

 

 

10

实验考核

考核办法合理、执行严格、成绩符合正态分布

考核方法、评分标准、考核记录与成绩报告表

 

 

 

 

10

学生满意率

学生满意率高低

开课后1

学生满意率统计表

 

 

 

 

5

总分

100

采取先定等级后计算评价要素得分和总分评价的方式,对实验教学工作质量进行评价。首先对各评价要素定等级,评价等级分为ABCD四档,按实验教学质量标准AC的标准,低于A高于C者为B,低于C者为D;然后计算评价要素得分,评价要素得分=分值×等级系数(等级系数:A:1.0B:0.8C:0.6D:0.4);评价总分Z等于各项得分之和,综合评价按优秀、良好、合格、不合格四级评定,优秀:90≤S≤100;良好:75≤S<90;合格:60≤S<75;不合格:S<60

2-4-2 “四层次多模块三融合实验教学体系

中心构建目标明确、重视基础规范养成和专业素质培养,强调课堂教学与实验教学、实验教学与科技创新、科技创新与工程实践相互融合的四层次多模块三融合新型实验教学体系(如图5所示)。通过实验教学体系的有效实施,培养学生科学思维和创新意识,提高学生动手能力、分析解决问题能力和科学研究能力。


5  “四层次多模块三融合实验教学体系

1)第一层次--基础型实验

基础实验是为培养学生在工程力学、机械设计基础、机械工程材料特性以及检测与控制技术等方面基础基本操作方法和技能而设置的实验,主要面向机械大类及近机类专业的大二、大三的本科学生开设。


6 轴系组合设计与装配实验

7 金相组织的观测实验

学生在经过基础理论知识的学习后,进入中心在实验教师的指导下进行基础实验(如图6和图7所示),可使学生养成良好的基础规范,掌握机械工程及相关学科实验的常规仪器和设备的使用方法,以及处理实验数据和书写实验报告方法等,也可巩固学生对基础理论的理解。

中心开设了包括工程力学、机械设计基础、机械工程材料、检测与控制等方面在内的基础实验(如表5所示),其中实验课程12门,实验项目45个,其中设计型、综合型实验占31.1%

5 基础型实验典型项目

序号

实验项目

知识点

培养能力

1

组合变形实验(弯扭组合、拉弯组合)

材料的力学性能及其测试方法

巩固和加强对材料力学理论的学习和掌握,初步掌握电阻应变仪的测试技术和实验应力分析方法。

2

轴系组合设计与装配

机构设计及装配

综合所学知识、自行搭建设计轴系组合方案,比较分析不同装配的优缺点,选出最佳方案。

3

减速器装拆

机械设计及传动

通过对减速器实际拆装,分析机械设计原则,熟悉机械结构及传动方式和装配方法。

4

机构创新设计

机械设计原理及综合运用

增强对机械设计原理相关知识的理解,提高机构创新设计的综合运用能力。

5

形位误差测量

公差理论与测量技术

巩固公差理论、基本测量技术等方面知识,熟悉掌握常用检测方法和计量器具的正确使用。

6

金相试样的制备及金相组织的观测

工程材料成分、组织与性能

熟悉金相显微试样制备的操作过程、了解碳钢和白口铸铁在平衡状态下的显微组织。分析成分(含碳量)对碳钢和白口铸铁显微组织的影响。

7

常用传感器与分析测试仪器认识

传感器和分析测试仪器的种类与功能

了解传感器的种类、功能及应用,了解常用常用分析测试仪器设备使用方法,提高学生对传感器和测试仪器的使用技能。

8

压电式传感器振动测量

传感器原理与应用

熟悉掌握压电式传感器振动测量方法和数据处理。

9

振动基本参数测量

振动参数测量方法及应用

熟悉振动基本参数测量方法与相关仪器的应用。

10

控制系统计算机辅助频域仿真分析和稳定性研究

控制工程中计算机辅助系统的应用

掌握控制工程的基本原理,学会利用MATLAB进行控制系统特性的分析,掌握系统校正的方法。

11

液压系统压力形成和液压泵性能实验

液压系统压力形成、液阻特性和液压泵性能

巩固对单片机硬件结构、工作原理、汇编语言程序设计知识的掌握。

12

驱动步进电动机的PLC控制实验

PLC典型控制

运用可编程序控制器编程、控制电路、触摸屏技术,组态技术,对步进电动机进行控制。

2)第二层次---专业型实验

专业实验是为培养学生在机械制造及其自动化、机电液一体化、轨道车辆、汽车车辆、工程机械等方面综合技术能力和分析解决问题能力而设置的实验,主要面向机械大类的大三、大四的本科学生开设。学生在学习了专业理论知识并掌握了基础实验基本操作方法和技能后,进入中心在实验教师的指导下按照所学专业方向要求进行专业实验。在实验室,学生组队针对不同的实验项目,经过实验方案比较论证、实验台设计搭接、实验流程制定、调试测试、结果分析等过程而完成实验项目。完整的实验过程有利于培养和提高学生科学实验能力、动手能力、分析解决问题能力及团队工作能力。

中心针对不同的专业方向开设了一系列包括机械制造及其自动化、机电液一体化、轨道车辆、汽车车辆、工程机械等方向在内的专业实验(如表6所示),其中实验课程22门,实验项目64个,其中设计型、综合型实验占53.1%

6 专业型实验典型项目

序号

实验模块

实验项目

知识点

能力培养

1

机械制造及其自动化实验模块

数控机床基本操作

数控车床、数控铣床、加工中心机床的基本操作

1)熟悉机械设计制造及其自动化科学技术,系统掌握机械设计制造基础知识与应用。
2)学会自主运用所学知识进行实验方案比较论证、实验台设计搭接、实验流程制定、调试测试、结果分析等。
3)培养学生在机械设计制造等相关领域的实践动手能力、创新能力。

电火花成型加工

电火花加工机床、电火花线切割机床基本组成、加工的基本操作方法。

激光加工

激光加工中心的基本组成、数控编程方法、加工的基本操作方法

车刀几何参数的测定与计算

刀具几何角度概念,刀具几何角度的测量方法及其在图纸上的标注

切削变形系数及切削力测定

切削参数对切削力的影响规律,切削变形系数和切削力的测定方法

工艺系统静刚度测定

工艺系统静刚度的概念,掌握工艺系统静刚度测定方法

机械加工中的振动测试

机械加工中产生振动的主要原因,学习了解振动的测定分析方法,了解消振装置的消振原理

快速成型制造

快速成型工艺及设备

2

机电液一体化实验模块

液压控制回路组建实验

液压控制回路工作原理及组建

1)掌握机械、电子、检测、控制相关的专门知识以及实验操作技能。
2)培养学生在机电液一体化技术和装备上的综合应用能力。

液压元件的拆装实验

液压系统压力形成、液阻特性和液压泵性能

交流电机正、反转控制实验

三相异步电机的结构、接线及基本应用

步进电机控制实验

步进电机原理及基本应用

三坐标测量机结构剖析

机电一体化系统设计的开发及组建技术,三坐标测量机结构及原理

3

轨道车辆实验模块

轮对检查、测量

轮对标记,轮对各部分尺寸,轮对各部分限度以及轮对检查器使用方法

1)掌握轨道车辆的基础理论,能将实验理论、实验知识和实验技能融为一体。
2)培养学生的基础实验思想、实验方法、实验技能和综合应用能力;培养学生的动手能力、对轨道车辆专业领域中实际问题的解决能力。

货车转向架落成检查

货车转向架结构及检修方法

车体、转向架实验

车体、转向架的基本组成,各主要组成的作用原理

牵引缓冲装置实验

牵引缓冲装置结构及工作原理

活塞式制冷压缩机的拆装

蒸气压缩式制冷原理、制冷系统制冷剂的充注与制冷剂的回收的操作

104型分配阀单阀实验

104型分配阀结构及工作原理

电力机车走行部检修实验

电力机车走行部结构及原理,维修方法

4

汽车车辆实验模块

喷油泵构造与性能实验

喷油泵结构及原理,性能测试方法

1)培养学生将机械设计制造的基础知识和汽车车辆的基础理论进行综合运用和实践的能力。
2)学会实验的方法和技巧,如实验方案的制定、实验数据的处理、实验结果的分析等。

内燃机构造与性能测试实验

内燃机的基本性能和基本构造,性能测试方法

整车电器设备与线路实验

整车电器设备与线路组成及其作用

电喷发动机综合实验

电喷发动机结构及基本原理,测试方法,主要故障

5

工程机械实验模块

制动器实验

制动器结构及原理

1)掌握工程机械的结构及其工作原理,了解其重要零部件的加工工艺方面的知识。

2)掌握工程机械相关零部件的检测和修理方法。

变幅机构性能参数测定

变幅机构性能参数及其测试方法

助力转向、制动系和电控悬架

助力转向、制动系和电控悬架结构及原理

液压挖掘机实验

液压挖掘机的基本构造及工作原理

在基础型实验和专业型实验中,通过现场教学模式做中学,学中做教学模式,部分课程实现了实验教学与课堂教学融合

现场教学模式:实验教学体系中实验教师为主导的基础型实验向以理论及实验教师共同主导的专业型实验递进,改进理论课通常在课堂上进行的传统方式,在实验室中进行理论教学,在动手中寻找答案,从现场实物中找到理解的途径。如工程力学、汽车车辆、机车车辆、工程机械、测试技术等方面的课程教学中(如图8和图9所示),理论课教师在现场中进行讲解,一边是示意图、一边是是实物;通过现场操作和交流互动进行理论知识传授;直观、直接地分析相对抽象的概念,通过实验现场互动降低理论教学的沉闷程度。同时要求学生在实验过程中结合理论要求进行动手操作。以理论实际的切合性、概念表述的客观性,从而达到学生动手能力的提升,和专业认识。调动学生的积极性,真正做到以学生作为学习的主体,实现眼到、心到、手到的递进过程,将实验体系中的层次递进落实到实处;促使学生领悟能力和实践能力的提高。

8 工程力学课程教学

9 汽车车辆课程教学

做中学、学中做教学模式依托我校测试技术、可编程控制器原理与应用等课堂教学改革项目强化实践教学。中心提供实验套件,学生通过小组形式,自选实验项目,利用课余时间自主设计实验方案、搭建并调试实验系统、分析实验结果,并提交实验报告(如图10和图11所示)。学生的实践动手能力和创新意识明显提高。在做中学、学中做过程中,逐步锻炼学生的主动性,教师由主导向引导渐进、从模型操作式的锻炼逐步发展为实物搭建式锻炼,为将来的课程设计、毕业设计、课外科技创新活动等作品实物化目标奠定理论和实作基础。

10 课堂教学改革实践

11 课堂教学改革成果展

3)第三层次研究创新型实验

学生在进行理论知识的学习及基础型实验、专业型实验的培养同时,可依据专业的要求和自身的兴趣,有选择地进入中心在实验教师的指导下进行研究创新型实验。通过研究创新型实验,学生可建立科学思维、提高科技创新能力和科学研究能力。研究创新型实验分为科技竞赛实验模块和科研创新实验模块(如表7所示)。主要面向全校机械大类及近机类专业的大二、大三、大四的本科学生以及研究生开设。

7 研究创新实验项目

实验模块名称

实验项目

培养能力

科技竞赛实验模块

科技竞赛类项目

培养学生综合运用机械及相关领域的理论知识和技术手段开展科技创新的能力

大学生创新创业训练项目

强化创新创业能力训练,增强大学生的创新能力和在创新基础上的创业能力

科研创新实验模块

大学生研究训练计划实验项目

掌握思考问题、解决问题的方法、提高其创新能力和实践能力。

开放性实验室项目

调动学生的主动性、积极性和创造性,培养学生的创新思维和创新意识

教师科研实验项目

养成良好的科学素养、锻炼科学分析以及发表科研论文等方面的能力

中心为实施本科生导师计划大学生创新创业训练计划以及大学生研究训练计划等活动提供了开放性实验创新平台,鼓励学生参加科技活动、机械类科技创新竞赛或教师科研项目,结合学生的个性化培养,导师将前沿技术和最新科研成果融入实验教学中,其中科技竞赛实验模块包括科技竞赛类项目(主要有机械创新设计大赛项目、挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛项目、全国大学生电子设计大赛项目、工程训练综合能力竞赛项目、三维数字化创新设计大赛项目、智能汽车竞赛项目、模具设计大赛项目等和大学生创新创业训练项目;科研创新实验模块包括开放性实验室项目、大学生研究训练计划实验项目和教师科研实验项目(如表7所示)。学生通过该层次实验的训练,养成良好的科学素养、锻炼其选题调研、文献查阅、实验方案设计、结果分析、成果总结以及发表科研论文等方面的能力。

中心依托开放性实验室省部共建教育部重点实验室省重点实验室以及省光电检测工程技术研究中心等平台,通过学生科技竞赛活动和导师科研项目,实现了实验教学与科技创新融合

学生科技竞赛活动中心设立了检测技术、三坐标测量机、故障诊断等开放性实验室,通过实施“1+4”课外科技创新计划(1个导师带4个本科生)和大学生创新创业计划等项目,从大二开始学生有机会进入开放性实验室长期训练,提升实验水平和科研素养,以此为基础参加各级各类学生科技竞赛活动(如图12和图13所示)。

12 科技竞赛答辩现场

13 科技竞赛实做现场

导师科研项目中心为学生参加科学实践创造必要的条件,安排有能力、有教学经验和科研项目的教师根据其教学、科研以及实际应用的需要拟定一些科学实践题目,可让学生自主、自愿选择在教师的指导下来完成,或者直接参与教师的相关科研工作,以培养学生实际分析问题、解决问题的能力,拓展学生的知识面和学习视野及思路,也较大程度上激发了学生主动学习课程内容并积极开展相关实验的兴趣。如:刘燕德老师的光电无损检测设备(如图14所示)、黄志超老师自冲铆接技术(如图15所示)、王小明老师的“25T轴重铁路货车紧凑型滚动轴承压装机、胡国良老师的水力自摆式智能消防水炮设计等。

14光电无损检测实验

15 自冲铆接实验

通过上述方式的教学科技活动极大地充实了实验创新教学环节。培养了学生热爱科学、渴望技术、追求创新的思想情节,提高从事科技活动的科学素养,锻炼扎实肯干、勤奋努力的工作作风,养成彼此请教、勤于沟通、重视团队协作的工作习惯。为适应专业认证要求中实践动手能力及人格培养奠定基础。

4)第四层次专业拓展实验

专业拓展实验是为培养学生的创新思维和综合运用知识开展实践活动以及解决工程实际问题能力而设置的,主要面向全校机械大类及近机类专业的大三、大四的本科学生以及研究生开设。专业拓展实验主要包括专业实训模块和工程实践拓展模块(如表8所示)。

8 专业拓展实验项目

实验模块名称

实验项目

培养能力

专业实训模块

专业课程设计实验项目

培养学生综合运用所学知识,结合实际独立完成课题的工作能力

专业实训项目

通过学生的参与式学习,培养使学生在专业技能、实践经验、工作方法、团队合作等方面的能力,全面提高学生的职业素质。

毕业设计实验项目

培养学生综合应用所学的各种理论知识和技能,进行全面、系统、严格的课题设计研究的能力

工程实践拓展模块

与企业合作的实践拓展项目

提高学生的科技创新能力和解决实际工程问题的能力

校外实践教学基地实践拓展项目

培养学生工程实践能力和工程素质

在专业实训模块中,中心为专业实训以及专业课程设计、毕业设计提供实验场地与设备以及工程经验丰富、工艺水平强的实验教师和企业技术人员,实现专业实训能力提高以及课程设计、毕业设计作品的实物化(如图16所示)。专业实训包括机械设计制造及其自动化专业的机械CAD/CAM综合性实训(如图17所示)、机床拆装实训,能源与动力工程专业发动机拆装实训等。

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16 毕业设计成果展

17 机械CAD/CAM综合性实训

在工程实践拓展模块中,一方面中心积极与中铁科工集团轨道装备有限公司、南昌轨道交通集团(如图18所示)等生产技术水平高、设备先进的企业联系,建立了长期的合作关系,给学生提供亲历工程实践的机会,通过与企业合作实践拓展项目的锻炼,使学生的科技创新能力和解决实际工程问题的能力得到提高,同时也为中心实验项目的企业化延伸和校内外平台资源的整合利用提供经验积累。另一方面依托学院,以中心为主体,与南车株洲电力机车有限公司、南车南京浦镇车辆有限公司、南昌海立电器有限公司、江西康达电梯有限公司、中国铁道科学研究院及上海、武汉、广州、南昌等多个路局及工程局,在学生实验资源共享、科研项目以及技术研发等多个方面签订了战略合作协议,建立长期稳定的合作关系。合作单位为中心的建设和发展提供强大的支持,提供实验拓展场地、合作建立实物现场及实验操作平台。同时中心也将企业生产一线的实际项目扩充到中心的工程实践拓展实验项目中(如图19所示),为学生工程实践能力的培养和工程素质的提高提供支持。

18 学生在南昌轨道交通集团实践拓展

19 学生在海立实践基地实践拓展

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          华东交通大学机械工程实验教学中心        地址:江西南昌经济技术开发区双港东大街808号教13栋         邮箱:me@ecjtu.edu.cn        电话:0791-87046141        邮编:330013 .. 



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