牟 萍，丁杰雄，凌 丹，郭連忠，杜 麗，俸培福

（電子科技大學 機械電子工程學院，四川 成都 611731）

隨著科技的發(fā)展，具備一定的科學基礎和專業(yè)知識及探索新知識、創(chuàng)造性地分析解決問題能力的高質(zhì)量人才愈來愈受到社會關注。這種能力便是研究性學習能力，也是自主探索式學習和未來可持續(xù)發(fā)展的綜合能力。該能力的培養(yǎng)貫穿于人生的整個學習階段，而最為重要并起決定作用的階段是高等教育階段。電子科技大學作為一所“211工程”和“985工程”重點建設高校，是以培養(yǎng)“基礎知識厚、專業(yè)能力強、綜合素質(zhì)高、具有國際視野和社會責任感的拔尖創(chuàng)新人才”為己任的研究型大學。如何充分利用高校豐富的師資、圖書館藏資源和實驗設備提高學生的研究性學習能力，是提高高等教育質(zhì)量的關鍵。

1 以機械基礎“多層次實驗體系”漸進式培養(yǎng)學生研究性學習能力

機械基礎是由機械原理、理論力學、材料力學、制造技術基礎和機械設計等課程構成的機械學科的基礎知識體系，在機械專業(yè)中占有較大的比重，是理論性、應用性、實踐性很強的學科，與工程實際聯(lián)系緊密。本院機械專業(yè)學生經(jīng)過全校的基礎課程學習和實踐，大二下學期進入機械基礎課程學習。機械基礎教學團隊在現(xiàn)代教育理論指導下，樹立研究性教學理念，探究以機械基礎實踐教學培養(yǎng)學生研究性學習能力。

1.1 機械基礎實踐教學在人才培養(yǎng)中的作用及存在的問題

我國《高等教育法》規(guī)定：“高等教育的任務是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才?！苯陙?，高等教育界對實踐教學重要性的認識也不斷提高，并達成了基本共識：“實踐教學是高等學校整個教學過程的重要組成部分，是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生實驗技能、開發(fā)智力資源、孕育發(fā)明創(chuàng)造、豐富人類科技知識的重要手段。在深化教育改革、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的今天，我們應該把實踐教學環(huán)節(jié)放到重要位置?！庇纱丝梢?，實踐教學既是連接理論和實際的橋梁，也是研究性學習能力培養(yǎng)的重要手段［1－4］。

長期以來，機械基礎教學由理論教學和課程實驗組成，實驗學時占總學時的12.5%，成績占期末總成績的10%。教學的重點在理論教學，學生把主要精力放在“聽課”上。實踐教學以驗證性課程實驗為主，沒有啟發(fā)學生創(chuàng)新思維和自主探索的內(nèi)涵；學生按照指導書操作，被動地完成實驗，機械地記錄數(shù)據(jù)，抄寫千篇一律的實驗報告。這種傳統(tǒng)的教學模式，導致學生被動接受知識、應付考試，難以激發(fā)起學生學習的主動性，使學生的動手能力、分析和解決問題能力及創(chuàng)新意識得不到鍛煉，制約了研究性學習能力培養(yǎng)［5］。

1.2 “多層次實驗體系”漸進式培養(yǎng)研究性學習能力的舉措

（1）理論教學與實踐教學、課內(nèi)傳授與課外科技創(chuàng)新、教師引領與自主學習有機結(jié)合，以問題探索為基礎，在教師指導下，讓學生通過以科學探究為主的實驗教學和理論學習聯(lián)動，來實現(xiàn)科學素質(zhì)的綜合培養(yǎng)［6］。

（2）以實踐教學為手段，融合機械基礎系列課程，將抽象的知識在實驗教學中形象化，變枯燥的填鴨式教學為靈活有趣的互動式教學，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、探究求解的能力。

（3）強化學生的主體地位，減少驗證性實驗，提供更多的設計性、綜合性乃至研究性實驗內(nèi)容和多樣的實驗形式供學生選擇［7］。通過改革實驗內(nèi)容、開發(fā)實驗項目，構建的由“基礎層”、“拓展層”和“升華層”所構成“多層次實驗體系”。

學生在機械基礎學習階段，除了完成規(guī)定學時的課程實驗（項目可以選擇），還需選修1～2設計性實驗課程［8］，有興趣的學生還可選擇進行研究性實驗。這種“多層次實驗體系”的實質(zhì)是漸進式培養(yǎng)學生的研究性學習能力。

2 改革課程實驗，構建“基礎層”實驗，啟發(fā)學生研究性學習

“多層次實驗體系”以每節(jié)2學時課程實驗為基礎，保證所有學生都能接受研究性學習的基礎訓練，淘汰已不適應研究性學習能力培養(yǎng)的驗證性實驗，保留有價值、可擴展的項目，對其改進、整合后作為新的課程實驗。

淘汰內(nèi)容單一、按部就班操作、涉及知識點過少、學生主動性差的項目，例如范成原理實驗和液體動壓滑動軸承實驗。保留有價值、可擴展的項目，對其改進、整合后作為課程實驗，主要以2學時材料力學實驗為主：

（1）拉伸實驗。內(nèi)容飽滿，實驗現(xiàn)象生動直觀，現(xiàn)加入彈性模量E的測試內(nèi)容后保留。

（2）壓縮實驗。內(nèi)容較少，實驗現(xiàn)象生動直觀，現(xiàn)與剪切實驗合并。

（3）剪切實驗。內(nèi)容少，實驗現(xiàn)象生動直觀，現(xiàn)與壓縮實驗合并。

（4）梁的彎曲實驗。實驗內(nèi)容單一，學生需動手操作內(nèi)容少。設計了固定支座、活動支座及支架等零部件，開發(fā)設計了5項新實驗：設計并搭建約束梁、簡支梁的應力測試分析、懸臂梁的應力測試分析、靜不定梁的應力分析及實驗梁貼片及組橋等實驗項目［9］，基本都為設計性實驗。

課程實驗項目應以學生為主體設計，既要在內(nèi)容上盡可能綜合相關課程的知識點，也要在形式上創(chuàng)新，切忌機械地記錄數(shù)據(jù)，要留給學生自由操作的空間和分析數(shù)據(jù)的靈活度。淡化“標準答案”，突出實驗過程及分析，這樣每一小組的學生都專注于自己的實驗和數(shù)據(jù)分析，避免了抄襲報告的現(xiàn)象。讓學生充分自主實驗，在實驗中思考問題，帶著問題再回到書本中解決。在實驗過程中逐步增強學生主動實驗和自主實驗的意識，使其建立起用相關知識解決工程問題的思維習慣。

這種2學時課程實驗可操作性強，容易實施，不打亂教學計劃，可在理論課教學進程中適時進行，使學生開闊了視野，領悟了知識的重要性，活躍了課堂氣氛，受到了學生的普遍歡迎。

經(jīng)過大二下學期和大三的課程實驗，學生逐步對專業(yè)有了認知，產(chǎn)生了好奇和興趣，面對問題時能夠建立思路分析研究，達到了啟發(fā)學生研究性學習的目的。

3 設計實驗課程，構建“拓展層”實驗，引領學生進入研究性學習

以培養(yǎng)學生研究性學習能力為宗旨，以培養(yǎng)創(chuàng)新設計和解決工程實際問題的能力為目標，建設16學時創(chuàng)新設計性實驗課程，例如機構創(chuàng)意拼接實驗，由6個環(huán)節(jié)組成：開課2學時；方案創(chuàng)意2學時，還需要在課余時間查閱資料；搭建6學時；調(diào)試修改2學時；答辯2學時；結(jié)課2學時。要求學生自己命題、自擬運動方案，設計具有工程背景的機構，并用實驗器件搭建成實物模型并加以驅(qū)動，使其按照設計要求運動，是完全意義上的創(chuàng)新設計。該實驗的創(chuàng)新之處在于學生的思維不受限，只要求實現(xiàn)自己的設計，學生在答辯環(huán)節(jié)能充分表達自己的思想并聽到來自老師和同學的觀點和看法，推薦可申請專利的作品。該實驗課程實施方案如下：

（1）作為專業(yè)選修課，為全院大三學生開出；

（2）作為跨專業(yè)選修創(chuàng)新學分課在全校為大二以上學生開出；

（3）在大學生機械創(chuàng)新大賽期間為參賽學生開出，以幫助學生開拓思維、制訂方案。

這樣有目的、有工程背景及應用的實驗課，利于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、細心觀察思考和嚴謹求實的科學態(tài)度，使學生在創(chuàng)新的同時，能發(fā)現(xiàn)不足，及時回到理論中彌補，形成理論學習、實踐創(chuàng)新、學習提高的良性循環(huán)和良好的學習氛圍〔11〕，深受各專業(yè)學生喜愛。

經(jīng)過大三的設計性實驗課程，學生能從實驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并利用所積累的理論知識解決問題，自主研究探索，獨立思考創(chuàng)新，能將多門課程自然結(jié)合起來加以運用，逐步進入主動獲取知識、探索問題、應用知識解決問題的自覺學習，達到了引領學生進入研究性學習的目的。

4 開發(fā)研究性實驗，構建“升華層”實驗，培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)和研究性學習能力

為進一步培養(yǎng)學生的研究性學習能力，探索構建多層次實驗體系的頂層，開發(fā)設計多項研究性實驗項目，供有興趣而學有余力的學生以小組形式選擇，對大三和大四學生開放，學生根據(jù)自己的學習情況，在不同的時間對自己感興趣的問題進行較為深入的研究，以此培養(yǎng)學生的研究性學習能力。項目包括：

（1）基于機械原理、機械設計等課程的機械傳動裝置設計及其性能研究（16學時）；

（2）基于理論力學、材料力學等課程的金屬梁在不同約束下的力學性質(zhì)研究（16學時）；

（3）基于理論力學、大學物理等課程的質(zhì)點在復合運動過程中的運動分析研究（16學時）。

此外，大四學生在本科階段進入科研團隊，以科研內(nèi)容進行自擬題目實驗。學生已完成 “超聲波應力狀態(tài)研究”、“×××材料的黏合性能研究”及“電力傳輸檢測設備力學性能研究”等自擬題目的科研實驗。

研究性實驗需要自主研究、歸納、整理出與實驗相關的理論，遇到問題需要回到書本學習，甚至需要在已有知識基礎上學習、探索新的知識，在此基礎上才能理解實驗項目、操作實驗設備、制訂實驗方案、完成實驗項目。實踐與教學有機結(jié)合，在教師指導下，將該學科最前沿的動態(tài)引入教學內(nèi)容，通過對學生實施科學研究訓練，培養(yǎng)學生扎實的基礎知識和良好的科學素質(zhì)，改變了傳統(tǒng)的知識教育模式。在遇到問題時主動回到理論中去尋找解決，讓學生通過以科學探究為主的研究性學習來實現(xiàn)自主探索式學習和未來可持續(xù)發(fā)展能力的綜合培養(yǎng)［10－11］。

經(jīng)過大三或大四的研究性實驗，學生能夠主動獲取知識、探索問題、應用知識解決問題，達到了培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)和研究性學習能力的目的。

5 結(jié)束語

研究性學習能力的培養(yǎng)是長期的過程，以團隊方式組織學生實踐，以工程應用引導學生思維，巧妙穿插基于問題的項目式教學法，培養(yǎng)學生的研究興趣。從大二開始在“多層次實驗體系”下對學生進行多元化的實踐教學，引領學生逐步建立自主探索式學習習慣，進入研究性學習狀態(tài)。所培養(yǎng)學生在亞太機器人大賽、全國機械創(chuàng)新大賽等各種賽事中取得佳績，畢業(yè)生也受到用人單位普遍歡迎，而在知名高校繼續(xù)深造的學生憑借其在校期間練就的綜合實力，受到所在高校好評。

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［1］全國人民代表大會常務委員會.中華人民共和國高等教育法［EB／OL］.（1998－8－29）.http：／／www.people.com.cn／item／flfgk／rdlf／1998／111603199802.html.

［2］趙焱.高校應把實踐教學環(huán)節(jié)放到重要位置［J］.中國高教研究，2000（7）：83.

［3］王源遠，王麗萍.高校實踐教學質(zhì)量管理體系的研究與構建［J］.實驗技術與管理，2012，29（7）：14－16.

［4］王源遠，王麗萍.高校實踐教學的理論認識與實踐探索［J］.實驗技術與管理，2013，30（1）：11－14.

［5］牟萍，文寧，凌丹，等.挖掘創(chuàng)新點，促進機械原理實驗改革［J］.實驗技術與管理，2010，27（4）：16－18.

［6］周乃新，楊亞非.借鑒國外先進教學理念，創(chuàng)建世界一流實驗室［J］.實驗技術與管理，2010，27（4）：153－158.

［7］吳天星，鐘東.機械原理創(chuàng)意實驗的實踐與探討［J］.實驗技術與管理，2003，20（3）：66－67.

［8］任良玉，張吉維.實施大學生創(chuàng)新實驗計劃 探索基于課題的本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式［J］.中國大學教學，2011（4）：26－27.

［9］茍文選，金寶森，衛(wèi)豐，等.材料力學［M］.西安：西北工業(yè)大學出版社，2004.

［10］易紅.高校實驗教學與創(chuàng)新人才培養(yǎng)［J］.實驗室研究與探索，2008，27（2）：1－4.

［11］方麗梅.“STS教育”指導下的研究型教學模式的探討［J］.實驗技術與管理，2008，25（3）：125－127.