机械基础实验平台八篇

机械基础实验平台 篇1

一、大机械基础实验平台建设方案

(一) 搭建六个开放性实验教学平台

实验中心根据独创的“五个层次”实验教学体系, 搭建了六个实验教学平台:引导认知平台、基本训练平台、基础实验平台、综合实验平台、创新实践平台和开放实践平台。

(二) 建立实验室开放管理机制

实验中心通过采用信息技术和计算机技术, 建立了实验教学全过程和实验室基本信息计算机管理系统, 实现实验室管理信息化和网络化, 建立了开放性实验教学网络管理系统。

(三) 队伍建设及激励机制

学校和实验中心通过制定一系列优惠政策、激励措施、监督机制, 激励实验教学人员在职攻读硕士、博士学位, 同时鼓励实验技术人员参加科研工作, 使实验教学人员与教师一样可在学术上有所发展, 稳定了实验队伍。

(四) 建设三个特色示范基地

按照从机械测绘、机械设计、机械制造的创新过程, 建设三个特色示范基地:图形三维可视化虚拟技术示范基地、现代测绘制造基础技术示范基地和机械创新实验示范基地。

图形三维可视化虚拟技术示范基地其组成部分有:大幅面沉浸式虚拟现实投影系统、小型桌面虚拟现实系统、6自由度交互式虚拟现实系统、虚拟现实及视景仿真软件系统。

现代测绘制造基础技术示范基地主要由三坐标测量仪、影像测量仪、复合式激光扫描机及小型快速成型系统组成。

机械创新实践示范基地主要组成部分有:学生创意制图、创新设计展示厅、机构概念创新设计和机械设计展示厅、机械创新设计多功能自控展示厅、机构创意组合实验室、机械传动设计及多轴搭接实验室、 平面机构创新设计及运动分析实验室、平面机构设计分析及动态仿真实验室、TRIZ创新实验室、机械系统集成组合实验、机器人机构与控制搭接实验室。

二、大机械基础实验教学体系构建

(一) 实验教学理念

1.实验教学要与我校首创的创新型大学办学要求和“宽专业、厚基础、高素质、突出创新能力”人才培养模式紧密结合。

2.在教学过程中, 应给学生自我发展的空间, 对不同能力、不同潜力、不同志向的学生实现个性化培养, 提高其应变能力, 以创新型人才、具有市场竞争力的多样化综合型高级人才为培养目标。

3. 将资深教授实质性地引入实验中心的关键岗位, 使之在实验室规划、建设中发挥引领和主导作用, 实现理论教学和实验教学师资的有机融合以及实验教学与科学研究、产品研发的有机融合。

4.本着让实验教学覆盖广、受益大、影响深的原则, 大机械基础实验平台应该成为全校学生工程实践训练和素质教育基地。

5.通过学、研、产平台培养大学生创新创业能力, 依托我院学科性公司——山河智能和中大创远, 工艺实习、生产实习、毕业实习设计与论文等实践教学到科技成果产业化学科性公司进行, 教师和学生置身于科技成果转化为产品的实际工作之中。

6.加强与国内外学校、科研机构和工厂企业的合作、共建和交流, 引进先进的教学理念和技术与装备, 实现开放办学。

(二) 实验教学体系建设

构建分层次、多模块、相互衔接的开放型、综合性大机械基础实验教学体系, 包括以下四个层面。

1.认知性工程训练:以建立大工程背景知识为目标, 以激发学生对工程实践的兴趣和好奇心为出发点, 开设机械结构认识、制造工艺认识、控制技术认识及工程管理认识等四个教学单元, 面向全校理、工、 文、经、管及法学6个学科门类数十个专业的大一学生开放, 为全校各个专业提供多种选择, 使每位学生在不同的层面上认识工业系统实现的主要流程和涉及的关键技术, 由此建立基本工程素养。

2.工程技能基础训练:以培养学生在知识经济时代应该具有的工程师意识和职业转移能力、工程实践能力和与他人沟通合作的能力为目标, 在保留传统实训项目基础上, 增加了综合性、创新性的实习实训项目, 把机、电、计算机、数控技术相结合, 突出先进制造技术的训练和培训, 面对全校机械专业、非机械工科专业以及经济、商学、管理等文科专业大一、大二年级学生开课, 将实践教学及其工艺理论知识的学习内容分为若干个教学模块:材料成形模块、常规机械加工模块、数控加工与CAD/CAM模块、特种加工与快速成形模块, 不同专业学生可选择其中若干个模块进行教学。在这个层次的工程训练中, 学生通过自己动手完成基础工程技术和现代制造技术等一系列的工程训练项目, 直接获得对现代工业生产方式和生产工艺过程的基本认识, 接受生产工艺技术组织管理能力的基本训练。

3.机械工程学科基础训练:以培养学生的综合实验能力和严谨细致的工作作风, 加强其机械基础系列课程之间的联系为目标, 通过让学生按几何体表达→ 机构综合→机械设计→机械创新的认识规律依次进行引导认知、基本训练、基础实验、综合实验和创新实践, 将工程制图、机械设计基础、创造工程学等课程的实验教学环节融为一体, 形成完整的机械基础课程实验教学体系, 面向机械类和近机类专业大二、大三学生开课。该实验教学体系打破过去为实验而实验的封闭的实验教学体系。

4.科技创新实践:以机电系统工程为背景, 以培养与训练学生对产品的全数字化设计、制造、测试、管理及创新能力为目标, 中心主办了“数字化制造三维建模竞赛”、“湖南省机械设计创新竞赛”、“中南地区港澳特区金工设计制造创新竞赛”, 并组织参加全国各类竞赛, 使学生在实践过程中通过创造性地集成运用所学知识, 掌握全数字化产品开发的基本原理、知识、 技能及创新能力, 支持高年级本科生、研究生从事创新性科学研究及实践。

三、大机械基础实验课程体系设置

(一) 课程建设理念

围绕加强学生理论与实践相结合的能力、综合分析与创新能力、自主设计与创业能力的培养为目标, 在总结了中心近几年的教学及改革研究成果的基础上, 提出了“一条主线、二者服务、三点结合、四个转变、多种模块”的非技术性工程素质培养四年不断线教学的课程建设理念。一条主线:以培养学生的工程意识、工程实践能力及创新意识为主线;二者服务:教师、实践实验指导人员联手为学生服务, 工程实践与学科基础实验联手为启迪创新思维、培养创新能力服务;三点结合:实现理论教学、实践教学、创新能力的培养三点有机结合;四个转变:由实践教学从属于理论教学向理论、实践教学成功接轨转变, 由传统的金工实习和课程设计向现代工程实践教学转化, 由操作技能培训向技能、管理与创新实践相结合转变, 由单项技能传授向基于网络的集成技术传播转化;多种模块:将实践教学内容分为若干个教学模块, 根据不同专业、不同学生来进行模块式教学。

(二) 课程体系结构

实验中心以培养创新型人才为宗旨, 为打破原有教研室的束缚, 拟采用全新的大机械基础实验教学体系, 在现有课程设置基础上进行调整优化。其课程分布如图1所示。

四、成效与展望

整合优化后的大机械基础实验平台实施效果显著, 主要表现在四个方面。

1.调动了学生实践学习的积极性。大量的设计型、 研究型的实验项目和开放型的体系, 提高了学生积极学习工艺知识、系统的分析与设计制作技能和先进制造技术的主动性。

2.学生的动手能力和综合性工程素质有较明显的提高。来自后继专业课任课教师、学校教学质量评价系统、不同院系的以及研究生培养部门或用人单位的反馈意见表明, 在大机械基础实验平台实施的实践教学对学生综合能力的培养起到了重要作用。

3.通过实验教学的改革, 学生对创新实践的兴趣有了很大提高, 综合实验能力和研究创新能力得到加强。学生毕业论文的质量有了很大的提高, 几年来共有100多篇论文公开发表, 平均每年有30篇评为校优秀毕业设计论文。学生的综合素质也有了明显提高, 在各类比赛中取得了骄人的成绩。

4. 通过各层次实践教学锻炼和创新设计的磨练, 学生的才智与潜力得到了充分的发挥, 优化了各类专业的本科生知识结构, 毕业生就业率高, 他们的实践能力与吃苦精神受到用人单位的高度评价。

众所周知, 古代科学的突出特点是知识体系的统一性;近代科学的典型特征是知识的分化;而现代科学则是在高度分化的基础上, 朝着知识综合化的方向发展。本文所探讨的大机械基础实验平台正是顺应现代科学发展趋势而构建的符合大机械学科发展规律与国际先进水平接轨的基础实验教学平台。放眼未来, 大机械基础实验平台的建设和完善将持续不断的服务于培养与造就具有创新精神和实践能力的高素质人才。

参考文献

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[2]郭海波, 何竞飞.机械基础实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索, 2007, 26 (12) .

[3]李健.建设创新型大学, 服务创新型国家[J].求是, 2006, (3) .

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[5]何竞飞, 王艾伦, 浮志强.机械基础实验教学体系的探索[J].全国机械设计教学研讨会议, 2007.

机械基础实验平台 篇2

随着我国高等教育事业的发展, 国家对实验教学仪器设备投资不断地加大, 为了提高仪器设备的使用效率, 必须按照国家教育部“高等学校基础实验教学示范中心建设标准”的要求, 打破多条块分割、小而全的局面, 搭建一个全校资源共享的平台—基础化学实验教学中心, 对实验教学体系、教学内容与方法、实验师资队伍的建设、实验室建设及管理等方面进行积极的探索。

1 改革的基本思路

我校原有的基础化学实验室分为无机、有机、分析和物理化学实验室, 各自独立管理。由于条块分割多, 小而全, 各自为政, 实验室资源难以调配, 导致实验室资源无法共享, 严重地制约了实验教学内容更新和学科的全面发展, 为了打破这种多条块分割的局面, 拟对四大化学实验室进行资源整合, 实现资源共享的目标。主要改革思路如下:

(1) 整合实验资源, 把原来分散在无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四大化学实验室全部整合到基础化学实验教学中心, 实现优质实验资源的共享。

(2) 整合实验课程, 规范实验教学体系, 实行实验课程独立设课, 根本改变实验教学依附于理论教学的传统做法。

(3) 加大开设综合性、设计性实验的力度, 提高学生的动手能力和综合素质, 使学生在科学思维、实践能力及创新能力等方面得到锻炼。

2 实验改革的内容

2.1 实验室建设及管理的改革

“四大化学”实验室从属于“四大化学”教研室, 在管理和运行上是各自为政, 条块分割。在这种模式下, 人员、仪器设备、实验教学等都是相对独立的, 因此, 当有实验设备经费投入时, 各室争经费, 买设备, 结果仪器设备是重复购置的, 使用率低。例如, 无机化学实验室拥有天平室, 而分析化学也有天平室, 由于实验室的人员在工作分配上是互不相干的, 因此导致忙闲不均, 导致设备仪器利用率底。组建实验教学中心后, 打破实验室从属于教研室, 实验教学依附理论教学的传统教学体系, 把分散在三个地方的基础化学实验资源全部集中起来, 一方面, 中心的设备、人员都实行统一管理、统一调度, 实验资源共享;另一方面, 基础化学实验课程体系及教学内容也进行整合, 实现优质教学资源的共享[3,4]。大大提高设备利用率。管理体制的改变, 消除实验设施低水平重复建设导致资源严重浪费的现象, 大大提高实验设备的投资效益, 因而能够在有限的经费下, 集中一定的经费购置一些先进的、具有前瞻性的, 大型的仪器设备, 在人员管理上, 中心实行竞聘上岗, 可以跨室甚至跨中心去竞聘岗位。一般情况下, 每两年一聘。这一举措激发实验室教辅人员敬业爱岗的热情。由于人员的统一调度, 一些工作量不满的岗位可以兼管, 所以岗位的设置数比原来大为减少, 实现减员增效。

在管理上, 四个实验室原来由四个教研室主任负责管理, 许多工作不易安排和调配。改革后由实验中心全面负责中心的工作, 统一管理仪器设备, 协调实验教学和管理相关教育资源, 在实验设备资源及实验教学资源均得到优化与共享。使实验室从教研室剥离出来, 逐渐理顺各方面的关系, 学校实验教学由过去的三级管理体制调整为两级管理体制。

2.2 实验教学体系的改革

传统的四大基础化学实验, 以验证性实验为主, 实验内容单一, 缺乏综合性, 有些内容重复设置, 教学组织衔接不好, 不利于培养学生的创新能力, 因此要对旧的实验教学体系进行全面的改革和整合, 构建新的实验教学体系。将各自独立的“四大化学”实验从内容上整合, 取消一些重复的内容, 串联成基础化学实验系列。将原来以验证性实验为主体的实验体系, 改造为三个层次的基础化学实验系列:第一层次系列实验, 属于基础性实验, 以训练实验技能和验证理论知识为主;第二层次系列实验, 为综合性、设计性实验, 以提高学生综合素质, 培养学生的动手能力和分析解决实际问题能力为主;第三层次实验, 为创新性及研究探索性实验, 以培养学生创新精神和独立进行科学研究能力为主。

在实验内容上, 根据专业要求的不同分成三个模块:

第一模块是理科类, 主要是化学专业和应用化学专业, 开设无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验和化学专业实验或应用化学专业实验。第二模块是工科类, 开设无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验。第三模块是农科类, 开设无机化学、有机化学、分析化学一体化的大学基础化学实验, 而且, 该模块的实验内容与工科的相应实验内容也相共享。

在第一模块中, 理科的“四大化学”实验都实行独立设课、独立考核的体制, 拥有独立的学分, 从而使实验教学与理论教学既有机结合又相对独立, 各自建立一套独立的考核办法, 分别进行实验操作和实验理论的考试。实验内容中, 综合性、设计性实验占一定比例。

在每一模块的实验内容中, 都包括有基础性实验、综合性、设计性实验。创新性和研究探讨性实验的主要对象是成绩较好、学有余力的学生, 实验在计划学时以外进行, 并力求获得明确的实验成果。在中心开设的实验课程中, 具有综合性、设计性实验的课程已达80%以上。

按照培养21世纪高素质、高层次、创新性人才的要求, 要及时制定新的实验教学大纲, 使实验教学内容能更好体现人才培养目标的要求, 要能兼顾知识、能力与素质的综合, 能够反映学科发展的新方向、新成果、新观点、新思想。因此, 中心组织有关教师对教学大纲进行全面的修改, 制定新的实验教学大纲, 并根据新教学大纲, 编写出相应的实验教材。在综合性、设计性实验上编写出一批高层次、高技术含量、有地方特色、有实际应用的实验。这些实验既能使学生提高实验动手能力, 在较高层次上获得科学研究的实际训练和锻炼, 又能使学生扩展视野、开拓思路。

2.3 实验教学队伍建设的改革

学校重视实验教学队伍建设, 鼓励高学历、高职称的教师进入实验中心或参与实验教学的指导工作[5]。凡是新分配到化学专业及应用化学专业的教师, 必须在基础化学实验中心工作一年以上或从事一年以上实验指导工作后, 才能安排其它教学任务。由于实验中心的工作量十分繁重, 可以聘请部分教研室有高职称和高学历的教师如教授、副教授、博士后、博士及硕士参与实验教学及实验改革工作, 并鼓励这些兼职教师把科研成果引人实验教学中。中心还负责对新上岗的教师及指导实验的研究生进行专门培训, 整个实验教学队伍具有较好的敬业精神, 在承担繁重的实验教学任务的同时, 还进行理论教学及各项科研工作, 实现实验教学与理论教学队伍互通。

3 结语

由于整合全校基础化学实验教学资源, 建立全校共享的实验教学平台。有利于实现全校资源共享。改变基础化学实验的教学互不相通, 各自为政, 教学质量难以保证的局面。对整个实验教学体系进行改革与规范, 统一基础化学实验教学课程体系。进一步按照国家“基础化学实验示范中心”的标准, 构建高层次的基础化学实验教学平台;将化学学科建设与基础化学实验课程紧密结合, 建成一支拥有高学历、高职称、高素质的实验教学师资队伍, 不断提高实验教学水平。

参考文献

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[3]周龙昌, 陈小鹏, 龙云飞, 等.构建资源共享的化工实验室管理体制[J].实验室研究与探索, 2007, 26 (7) :132-134.

[4]黄远新, 何晓阳, 朱利泉, 等.生命科学实验平台建设与管理[J].实验室研究与探索, 2006, 25 (7) :866-868.

机械拆装测绘实验平台的设计 篇3

[关键词]机械产品；拆装；测绘；训练台

[中图分类号] T4122 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0102-02

拆装测绘课程是工科高等学校机械类、机电类等专业必修的一门技术基础实践课程。它是学生深入了解机械整体结构组成、学习机械零部件相关知识和熟练使用机械常用工具的一个综合训练，对于从未深入接触过真实机械产品的在校学生来说，这是其理论与实际结合、提高工程素质、掌握工程技能和提高动手能力的平台。

传统机械拆装测绘课程的主要内容是在一段时间里，要求学生使用拆装测绘工具对典型的机械设备进行工作原理分析、拆卸、安装，并对主要零件进行测量，画出零件图和装配图并标注尺寸，填写明细表和技术要求。以往的拆装测绘过程没有专用的操作平台，工具配置没有全面考虑、缺乏专门夹持装置、设备野蛮拆卸严重、台面破坏剧烈、零部件和工具遗失时有发生，这些影响了课程的效果和质量。

一、机械设备拆装、零件测绘在工程中的应用

正确而快速的设备拆装，零部件测绘以及更换对提高现场生产的工作效率意义重大。生产现场经常出现这样的场景，某一进口大型设备的关键零件出现故障，急需更换，即使厂里有现成的备件，但由于技术人员对设备结构不够了解，零部件拆卸无从下手，不得不聘请国外技术人员或寻找退休的老师傅亲自操刀，这样才能完成这项任务。这种情况一旦发生，在耽误了生产的同时也增加了设备维修的成本。另外，如果拆卸不当，往往会造成零部件的损坏，设备精度降低，有时甚至无法修复。实际上，有不少机械故障就是由于零件的装配不当而造成的。

在零部件的修配过程中，设备拆装是保证零部件修配质量、降低制造成本、提高制造环保效益的重要环节。再制造拆装工艺技术是指对废旧产品的拆卸和再制造产品装配工艺过程中所用到的全部工艺技术与方法的统称。科学的再制造拆装工艺技术能够有效地保证再制造产品的质量，减少再制造生产的时间和费用，提高再制造的环保效益。再制造拆装包括拆解与装配。再制造拆解工艺技术的基本要求是指将废旧产品及其部件有规律地按顺序分解成零部件，并保证其性能不受到进一步损坏的过程；再制造装配就是按再制造产品规定的技术要求和精度，将再制造拆解和加工后性能合格的零件、可直接利用的零件以及其他报废后更换的新零件安装成组件、部件或再制造产品，并达到再制造产品所规定的精度和使用性能的整个工艺过程。

拆装工具除了常用的扳手、螺钉旋具等普通机械拆装工具外，针对不同的再制造产品还需设计或购置部分专用设备。目前再制造拆装作业，在国内外主要还是借助工具及设备进行的手工拆装，是再制造过程中劳动密集型工序，存在拆装效率低、费用高、周期长、零部件质量水平对工人技术要求高等问题，影响了再制造的自动化生产程度。在再制造拆装作业过程中，应根据不同的废旧产品，利用机器人等现代自动化技术，开发高效的再制造自动化拆装设备，并在此基础上继而建立比较完善的废旧产品自动化再制造拆装系统。

二、典型机械产品拆装测绘综合训练台设计要求

典型机械产品拆装测绘综合训练台为机械类专业学生深入学习机械产品功能、了解典型机械产品结构提供了一个良好的平台。学生通过对典型机械装置的结构分析、零部件拆装与典型零件测绘等操作，能加深对所学知识的理解，完成理论-实践-理论认知的飞跃，并将拆装工艺规划、零件图绘制和现场操作规范等专业技术知识加以融会贯通，提升机械装置拆卸、装配、机械零部件测绘的能力。

（一）台面设计

拆装测绘综合训练台要求具有较强的承重、耐冲击能力，要求试验平台桌面的平均荷重为1000kg，冲击载荷为500kg，并且桌面必须耐磨损。试验台尺寸范围为长1000～2000mm，宽500～1500mm，根据实际工作环境及作业区域，初步设计选定试验台的长为1600mm，宽为800mm，高750mm。桌板材料可选用高密度纤维板，其具有材质均匀、纵横强度差小、不易开裂等优点，用途广泛。制造1立方米纤维板约需2.5～3立方米的木材，可代替3立方米锯材或5立方米原木，发展纤维板生产是木材资源综合利用的有效途径。桌面的耐冲击板使用高压成型纤维板，其静屈服强度为不小于，表面粘贴绿色软性压纹特殊合成胶皮，四边以PVC长型胶条封边，加倍保护桌边不易受损，桌面厚度大于50mm。此外为方便学生拆装时零部件的固定，在训练台桌角需装有小型虎钳一台，见图1所示。

（二）支撑的设计

在对支撑腿材料的选择上，主选钢类材料作为支撑腿。常用钢材的种类有型钢、钢板、钢管和钢丝等。选用型钢可减少加工量，经济方便，因此选用Q235槽钢作为支撑腿。考虑到调节桌腿高度的问题，在设计时在桌腿的底部设计了调整脚座。此调整座可调节每个支腿的长短，防止由于地面不平造成平台的晃动。调整脚座的设计如图2所示。

在支撑腿初步设计完成后，为了加强支撑腿的强度，在左右两侧的两个支撑腿之间设计一个加强梁，以达到对平台整体的支撑。见图3所示。

（三）工具挂板的设计

拆装测绘综合训练台备有专门工具放置区域，工具可挂置在有专门挂钩的背板上，这样工具取用方便灵活，便于管理。配用的常用拆装工具组件包括：常用规格螺丝刀、扳手、钢丝钳、尖嘴钳等，还需配有拆装轴承的拉马、拆装弹簧卡圈的内外卡尖钳等。配用的常用零件测绘工具包括：游标卡尺、直尺、千分尺等。见图4所示。

（四）典型拆装设备的选择

训练平台选择具有典型结构的机械设备1-6种，主要涵盖了学生机械基础课程所涉及的常用机械结构，如各种齿轮减速器、行星摆线减速器、叶片泵、注塞泵、齿轮泵等。这些设备选择小型结构，1-2个学生就能进行独立拆装，安全性高。值得注意的是，如果选择实际生产所用的设备，则具有精度高、配件全，对学生详细了解机械产品效果较好的优点，但拆装不易。而选用各种教具厂生产的机械设备模型，则具有拆装容易，但结构精度差，配件少等特点。建议最好两种类型设备都配备，方便不同训练目标的学生选用。

此外实验平台还配有典型机械设备拆装与测绘流程指导，包括设备工作原理、主要零部件结构、正确拆装测绘步骤等，便于学生学习与掌握。

三、结论

机械产品拆装类必修课程是实践性较强的训练环节，对于从未深入接触真实机械产品的在校学生来说，这是其提高工程素质、掌握工程技能和提高动手能力的平台。因此，设计完善典型机械产品拆装测绘综合训练台的功能，对提高实践教学的质量有重要的实际意义。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 周立亚，龚福忠，兰宇卫，等.构建研究型实验教学法 培养学生创新能力[J].实验室研究与探索，2011（5）：127-129.

[2] 刘志敏，赖舜男.对大学生创新能力的理解与教学实践[J].高等理科教育，2011（3）：92-95.

[3] 魏忠才，罗洪波，李四欣，等.CLDT-C材料力学多功能实验台的研制与应用[J].实验室研究与探索，2008（4）：42-43.

[4] 郑秀瑗.应力应变电测技术[M]北京：机械工业出版社，1985：52-56.

[5] 姚缨英.模块化开放式电路综合实验（3）——有源器件应用系统[J].实验技术与管理，2011（6）：12-14.

机械基础实验平台 篇4

DCS-Ⅱ 型实验台
0.2 0.25 0.5 1 0.4 0.5 1.0 2 0.6 0.75 1.5 3 0.8 1.0 2.0 4 1.0 1.25 2.5 5 1.2 1.5 3.0 6 1.4 1.75 3.5 7 1.6 2.0 4.0 8 1.8 2.25 4.5 9

F(N)

ε
5.0 2.5

(%)

η
90 80 70 60 50 40 30 20 10

(%)
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0

2.0 1.0 0.5

100

4.5 2.25 1.8 0.9 0.45 4.0 2.0 1.6 0.8 0.4

3.5 1.75 1.4 0.7 0.35 3.0 1.5 1.2 0.6 0.3

2.5 1.25 1.0 0.5 0.25 2.0 1.0 0.8 0.4 0.2

1.5 0.75 0.6 0.3 0.15 1.0 0.5 0.4 0.2 0.1

0.5 0.25 0.2 0.1 0.05

0 0 0 0

1 0.5 0.25 0.2

2 1.0 0.5 0.4

3 1.5 0.75 0.6

4 2.0 1.0 0.8

5 2.5 1.25 1.0

6 3.0 1.5 1.2

7 3.5 1.75 1.4

8 4 2.0 1.6

9 4.5 2.25 1.8

10 5.0 2.5 2.0

F(N)

机械基础实验平台 篇5

广东工业大学是一所以工科为主体、以培养高素质应用型人才为主要目标的高校。为了从根本上改革传统的实验教学体系和管理模式,于2004年初将原金工实习中心、计算中心,以及原隶属于物理学院的大学物理实验室和电工电子实验室组合在一起,成立实验中心,后更名为实验教学部,下设工程训练中心、大学物理实验中心、电工电子实验中心和计算机实验中心,主要承担全校一、二年级本科生的工程训练、大学物理实验、电工电子类实验实训、计算机类实验实训等基础实验课程教学任务,以及相关的实验室建设和管理工作,属于由学校直接领导的二级教学单位。实验教学部的成立为学校搭建了一个公共基础实验教学平台,从体制上为保障学校本科教学实现理论教学与实验教学“两条腿”走路奠定了基础。经过多年的探索改进和运行实践,其成效逐渐显现。

一、推动基础实验室的建设和发展

以往高校的基础实验室大都隶属于相关学院,这种隶属关系给相关学院的教学和科研可能会带来一些便利,但同时也会带来一些弊端。一是基础实验室建设问题。过去基本上每个学院都是从本学院的教学和科研需要出发来建设实验室,而多数理工科学院对基础实验室的需求具有很大的重叠性,这就难免出现实验设备重复购置、设备利用率不高的现象。同时,各学院一般都更重视专业实验室建设,当资金有限时,隶属学院可能更倾向于将资金投向购买了高、精、尖的专业设备,以便为学院的科研提供更大的帮助。这就使得某些基础实验室的仪器设备长期处于陈旧落后的状况。二是实验室开放教学问题。当基础实验室隶属于相关学院时,其教学重心难免会向本学院的学生倾斜,实验设施的配备也更多的会考虑本学院专业教学的需要,而忽略外学院专业教学的需要,从而影响到教学资源的有效利用与共享。三是基础实验师资队伍建设问题。由于上基础实验课时一般都要预做实验、走动指导和批改实验报告,工作强度较大,再加上较难出科研成果,所以教师大都不愿意上基础实验课。这就造成基础实验教师队伍层次偏低且不稳定,从而进一步影响到基础实验室的建设和发展。而将各基础实验室从相关学院独立出来,首先从体制上凸显了学校对基础实验教学的重视,强化了基础实验教学的地位。但若仅仅将基础实验室从隶属学院独立出来,作为一个新的二级单位,难免需要增加学校二级行政领导和办公人员的职数;而且如果一个二级教学单位人数相对其他教学单位偏少,则不利学校进行统一、均衡的管理。倘若进一步将这些分离出来的基础实验室合并在一起组成一个公共的基础实验教学和管理平台,下设按学科组建的、但在资金、设备、人员管理和教学实施等方面仍然保持相对独立性的实验中心,则无疑更能够节约管理资源,提高管理效率,同时使各基础实验室(中心)在良性竞争中协调发展。具体来说:

1. 可以实现对基础实验教学的统一管理,合理调配基础实验教学资源,并统一进行对外业务交流与联系。

2. 部门领导及办公室人员可以在教学、科研、设

备等方面对下属实验中心进行分工管理,做到职责明确,条理清晰。而由有相应专业背景的部门领导分别兼任各实验中心主任,可以对各实验中心实行专业管理,同时方便相互之间的交流与协调。

3. 尽管有专业和学科上的区别,不同基础实验室

的管理仍有很多共同之处。实验教师、管理岗人员的评聘、考核、激励制度,实验仪器、设备、材料的购买、使用、管理机制,实验室教师和学生守则、实验室开放管理机制等等,大都可以统一制定和设置。

4. 由于部门内部的教师都是实验教师,大家的工

作类似、地位相同,容易形成归属感,这也为建立一支相对稳定的师资队伍奠定了基础。

5. 集中和相对独立的建制,使学校可以制定更为

积极、有效的制度,来激励基础实验室配备好相应的教学设备和师资,在落实完成学校下达的教学任务的同时,充分利用现有资源及添加必要的资源,向校内外学生实现平等的、多维度的开放。

广东工业大学实验教学部的4个实验中心,在短短数年中就先后被评定为省级示范中心,其中工程训练中心更成为国家级示范中心建设单位,这充分体现了这种体制模式对基础实验室的建设和发展的极大推动作用。

二、保障教学质量,提升教学效果

以往实验课的教学,大都未能摆脱理论课授课体系的制约,实验课授课不能按照实验技术本身的系统性与科学性进行教学,导致各科实验内容重复、脱节,验证性实验过多,综合性、设计性实验过少;没有明确对学生能力培养的具体目标,实验内容安排随意性较大;缺乏考核和质量监控途径;实验室设置小而全,低水平重复建设;在经费投入不足的情况下,实验仪器台套数欠缺,有些只能做简单的演示性实验;由于资源不能共享而造成实验室使用率低,有的实验室形同虚设;在教学上仍然以灌输为主,让学生积极主动地参与实验、提高实验技能,增加现代化的实验手段。

统一的基础实验教学平台的建立,首先,有助于将附属于理论教学中的实验课分离出来,进行课程化建设,让人们可以从新的角度重新审视实验教学的重要性,改变长期以来将实验教学看作是理论教学的补充和验证的观念,像重视理论教学一样重视实验教学;而将每门实验课程单独考核,也促使学生更加重视实验。其次,可以集中一批跨学科的教学与科研人员,对实验课程进行全面、深入的研究和探索,设计、开发跨学科的、综合性的实验教学仪器设备,将原来以单一学科验证性实验为主的实验课程,逐步转化为以跨学科的综合性、设计性实验为主的实验课程。最后,可以统一构建基础实验教学质量保障体系,组建一支精炼的教学管理和督导队伍,从而有效地保障实验教学的质量。

广东工业大学每年招收1万余名本科生,其中一半以上要上基础实验课,如果没有一个统一、高效的基础实验教学平台,基本的教学任务都难以完成,更谈不上保障教学质量。实验教学部成立后,一方面投入了大量资金对实验仪器设备进行更新换代、填平补齐,确保所有实验条件、水平位于国内高校前列。另一方面不断探索改进实验教学的模式和内容,例如实施多层次、模块化教学,最大限度压缩必修实验项目,尽可能增加选修实验项目,提高学生选课的自主权和自由度;选修项目分为限选和任选项目,限选项目体现分流培养的原则,任选项目则全方位地向相邻技术项目和新技术、新工艺项目扩散;尝试利用所拥有的先进机电设备如柔性制造系统、三坐标测量仪等开展光、机、电综合性实验等。同时不断拓展、深化开放式教学,力求在实验时间、实验内容、实验主体和试验方法上实现全方位的开放,学生可以在白班时间自由进入,其它时间预约进入任何一间未安排教学任务的实验室进行自主实验,包括预习、复习实验及自主设计、创新实验等。正是基于统一的基础实验教学平台,广东工业大学才能不仅完成好日常繁重的基础实验教学任务,而且还能接待部分外校前来实习的学生,同时还能辅导本校学生在全国和广东省电子设计大赛、广东省大学生机械创新设计大赛、广东省高校数控技能大赛、全国ITAT教育工程就业技能大赛、广东省大学生物理实验大赛等中取得佳绩。

三、促进实验教学教改研究的深入开展

以往在很多高校,实验教学都没有得到应有的重视,实验教学研究尤其是基础实验教学研究也就得不到深入开展,成果寥寥。公共基础实验教学平台在建立的同时,无疑也构筑了一个最佳的基础实验教学研究平台。公共基础实验教学平台的建立,本身就是一项重大的教学改革实践。同时,作为拥有多个不同学科的基础实验室、专门从事基础实验教学的部门,显然是最有需要也最有条件深入开展基础实验教改研究和实验技术科学研究。具体而言:

1. 大量实验教师和实验管理岗人员在每天的实验

教学和管理实践中总会遇到这样或那样的问题,认真思考并寻求解决问题的方法的过程,就是进行实验教学改革研究的过程。

2. 大量各种不同的实验设备和仪器每天被频繁地

使用。针对使用出中现的问题不断对实验设备和仪器进行改良或创新设计,必将推动实验技术的持续进步。

3. 平台内部拥有各式各样、系列齐全的机加工设

备、电子仪器、原材料和元器件等,为改进现有的实验仪器设备,甚至发明创造新的基础实验仪器设备提供了便利。

4. 众多不同专业的实验人员长期在一起相互交

流、学习,不同学科的理论知识相互启发、融合,不同类型的设备仪器相互对照、借鉴,通过交叉思维,更容易产生新的观念和设想,从而促进实验科学研究的发展。

近年来,实验教学部承担和参与了众多省市级、国家级科研与教改课题研究。大量的教师自制和改进仪器和设备被应用用于实验教学中。尤其每年公开发表关实验教学研究探索和改革的论文数百篇,在国内基础实验教学研究领域已引起广泛的关注。

四、新体制的不足与对策探讨

1. 学科建设问题。对任何一门理工类学科而言,

理论和实验是相辅相成、密不可分的两个部分。实验教学部只是集成了多个学科的基础实验教学,而各学科的建设则需要与相关学院共同开展。目前的学科共建模式还很不完善,各学科的建设仍然都是由相关学院主持,而且基本上也只在各相关学院开展,实验教学部的作用得不到应有的重视。同时由于行政归属的分割,客观给基础实验课教师与理论课教师交叉任课增加了难度,从而可能造成教师的知识结构的不平衡。这些显然不利于学科的全面建设与发展,不利于教师业务水平的全面提升,尤其不利于调动实验教学部教学及科研人员参与学科建设的积极性与创造性。

2. 跨部门教学管理问题。现在来实验教学部上实

验课的学生都来自不同的学院;而且随着基础实验室的开放程度不断扩大,也会有越来越多的外学院甚至外校的教师借用实验教学部的实验室上课。如果相关单位缺乏沟通和协作,则可能在教学管理上造成一些问题。例如,实验室的设施不能完全适应教学对象的要求,任课教师或学生不能很好地服从实验室的监督和管理,等等。

3. 教师评价与技术职称晋升问题。在高校,对教

师的评价考核权在其所属单位。而决定教师技术职称晋升的关键则在各学科评审小组,其成员主要来自相关学院。如果实验教学部与这些学院联系不够,学院不能充分了解实验教学部的实验教师的教学与科研情况,也未能充分了解本学院教师在实验教学部的教学情况,这样就有可能造成教师评价考核和职称晋升中的不公平,尤其有可能给实验教学部的教师的职称晋升带来不利。

显然,要解决新体制下的上述问题,关键在于实验教学部及下属各基础实验室(中心)与相关学院在行政上分立的同时,在学科上必须加强相互之间的交流与合作。具体措施例如共同设立学科学术委员会并加强业务交流,有计划地安排理论课和实验课教师相互听课甚至彼此承担对方的课程,等等。总之,高校公共基础实验教学平台这一新型的管理体制模式,未来仍需通过不断探索实践、总结改进,使之更加完善。

摘要：广东工业大学构建了一种新型的公共基础实验教学管理体制模式。该模式经过多年运行实践,在推动基础实验室的建设与发展、保障实验教学质量等方面取得了初步的成效;但也存在一些问题有待进一步完善。

关键词：教学体制,实验教学,实验室管理

参考文献

[1]陈舒怀,张湘伟,鲍鸿.工科院校课程化实验教学体系的构建探析[J].实验技术与管理,2007,24(8):18～21

机械基础实验平台 篇6

1 云教育数据服平台概述

1.1 云教育数据平台服务模式

“云教育数据服务平台”是一个教育信息化服务平台, 该模式通过“一站式”应用和“云”的理念, 以教育云服务为支撑, 利用计算机网络技术, 架构一个在线教育服务平台, 实现优质教育资源共建共享, 融合教师精品教学、学生自主学习、教学管理与反馈, 彻底打破传统教育的信息化边界, 凸显教育公平、高效、便捷, 提高教育教学质量。图1所示为教育云服务模式。

1.2 云教育数据平台构成

云教育数据服务平台要在开放、整合、共享的框架下, 创设有效机制, 协同教师群体、学生群体、管理员以及技术客服等各类参与主体, 设立共同愿景, 形成共同目标, 实现互利共赢。通常情况下, 云教育数据服务平台采用“企业竞争提供、学校评估准入、师生自主选择”的资源建设与共享新机制。图2为云教育数据平台系统构成图。

2 云教育数据平台在大学计算机基础实验教学中的功能

2.1“教”与“学”的完美融合——教育信息资源共建共享

云教育数据服务平台利用信息技术提供资源环境, 突破教科书局限, 发挥互联网传播知识、快、全的优势, 扩充教学的知识量, 丰富教学内容, 可以拓展学生视野, 开阔学生思路, 缩短学生的认知过程, 实现对知识的多层面了解, 增加信息渠道和课堂的教学内容量。此外, 通过云教育数据服务平台, 开拓了获取信息的途径, 在有限的时间最大幅度的增加了知识和信息量, 突出了教学重点, 激发了学生学习兴趣, 启发学生自主学习和创新学习能力, 最大限度的提高了教学效果, 同时, 促使教师与时俱进, 积极主动学习新知识、新方法、新思维, 实现了“教”与“学”的完美融合。

2.2“教”与“学”的高效便利——数字化教学环境建设

随着信息技术飞速发展, 网络化的自习室, 网络化的图书馆, 网络化的教学设备逐步在高校中普及。与此同时, 我们处在信息资源爆炸时代, 要在网络资源海洋中快速找到吻合课程内容的资源极为困难。云教育数据服务平台是高校根据课程安排专门订制的用于教学和交流的平台, 该平台上陈列的资源面向学生开放, 每一份展示的教学资源都是教师精心制作, 体现该教师最佳水平, 学生可以在此平台上快速找到适合的最优资源, 快速进入自主学习状态。

同时, 依托这一平台之便利, 教师之间、学生之间以及师生之间可以即时交流, 教师之间可相互讨论教法, 学生之间可相互交流学习体会, 师生之间可以答疑解惑, 课堂一下子宽广了, “教”与“学”的效果更加明显。

此外, 云教育数据服务平台集资源存储、上传下载、分享发布、交友互动、即时通讯等多种功能于一体, 融合了当前最流行的移动通讯软件 (微信、QQ和MSN、飞信等) , 互动交流非常便捷。云教育数据服务平台又有别于当前流行的即时通软件, 在云教育数据服务平台, 学生们会不自觉的进入一个学习的环境, 因为在线学生在讨论的都是平台上展示的资源或刚学的课程中某个知识点。在线教师们则忙着在即时答疑解惑或相互交流教学心得。浓烈的学习气氛已经从传统的课堂延伸到课堂外的任何一个角落。

2.3“学”与“学”的互帮互助——数字化学习环境建设

团队的力量远大于一个人的力量, 团队精神的核心就是协同合作。协同合作是学生未来走上任何工作岗位必须具备的品质, 因此, 协同合作、互帮互助是在校大学生必须具备的基本素质。云教育服务平台利用互联网技术, 在学生与学生之间、学生与教师之间提供了一个答疑解惑、交流谈心的场所, 这个场所甚至不仅仅局限于本班或本校师生, 它可以跨年级、跨专业、跨学院、跨学校, 甚至融入全世界。学生在半现实半虚拟的世界中沟通交流、交心结友, 为未来走上工作岗位不断练兵演习, 大大提升了学生的交际能力和融入世界的速度。

3 大学计算机基础实验教学存在的困境

大学计算机基础课程是所有高校都安排的一门必修课程, 也是所有高校大学生学习的第一门计算基础教育课程, 该课程具有基础性和通识性等特点, 着力于培养学生的计算机应用能力及信息处理技术。大学计算机基础课程的实践性很强, 而实验教学对学生能力的培养有着不可取代的作用。目前大学计算机基础课程实验教学整体效果欠佳, 教学中出现了一些问题, 突出体现在以下三个方面。

3.1“教师演示式”实验教学方法扼杀学生学习热情

目前, 大学计算机基础教师在实验课上通常采用“教师演示—学生观看”的教学方法开展实验教学。学生在上机操作之前, 教师首先系统讲解实验内容和操作方法, 然后学生依据实验指导书, 按照操作步骤上机操作, 完成实验任务, 教师对学生在上机操作过程中出现的问题进行辅导, 帮助学生解决疑问。这种枯燥的“教师演示式”教学方法, 导致学生围观教师照本宣科的演示, 然后按部就班填写实验报告的方法简单、粗糙, 了然无趣, 无法激发学生学习热情。

3.2“单机操练式”实验教学方法扼杀学生创新能力

当前, 大多数高校计算机基础实验课程采用“单机操练—各自为战”的教学方法开展教学。教师一般谆谆教导学生必须严格按照实验步骤操作, 学生在教师的指导下, 按照实验报告提示的步骤, 一步步模仿练习, 对教师演示或报告提示的情景无法知悉, 也无法处理步骤之外的其他突发情况。这种教学方法, 固化了学生的思维模式, 禁锢了学生对计算机未知情况的探知欲望, 久之, 扼杀了学生的创新能力。

3.3“纸上谈兵式”实验教学方法消磨学生学习兴趣

由于学校硬件基础设施建设相对滞后, 大学计算机基础实验课仍停留在“纸上谈兵”的教学模式, 无法保障学生预习和复习要求, 没有条件动手试验, 也没法事先研究拓展实验题目, 无法有效利用有限的课堂时间, 导致学生无法在课堂上锻炼创造性学习能力, 最多只能做到熟悉计算机基本操作, 学生的学习兴趣逐步消磨殆尽。

4 基于云教育数据平台的大学计算机基础实验课教学实现途径

4.1 云教育数据平台下教师教学模式的转变

基于云教育数据平台, 大学计算机实验课任课教师应实现教学模式的转变。教师首先应研读教材, 突出课程教学重难点, 根据学生实际情况找准学生知识能力薄弱点, 对照教学目标、教学大纲的基础上, 有针对性的准备符合学生专业特点实验项目。在此基础上, 教师通过云教育数据服务平台的便利性, 按照实验项目特点将学生分成实验群组, 然后向每个实验群组下发实验项目, 组织监控各个实验群组完成项目。在这个过程中, 教师可以通过云教育数据服务平台的即时交流功能组织群组讨论, 师生互动答疑, 最后, 学生通过云教育数据服务平台提交实验报告。教师教学模式如图3。

4.2云教育数据平台下学生学习模式的转变

基于云教育数据平台, 高校学生也应随之转变学习模式。学生首先应认真预习教材, 了解学习重点, 根据学生自身实际情况找准学生知识能力薄弱点, 在实验操作过程中, 有针对性的操练自身薄弱的实验项目和实验步骤, 同时, 通过云教育数据服务平台中的即时交流功能, 积极与老师和同学交流, 总结学习体会, 巩固提高学习内容。学生学习模式如图4。

参考文献

[1]沈立强.云时代的校园数据中心[J].中国教育网络, 2012 (06) .

[2]张亚琦.教育云平台应用服务架构建模与实现[D].武汉:武汉理工大学, 2014.

[3]吴彦茹.知识转换模式及策略应用于微格教学的探究[J].中国电化教育, 2012 (2) :109-112.

[4]武航星, 姚琳.大学计算机基础教学存在的问题和对策[J].计算机教育, 2014 (4) :40-50.

机械基础实验平台 篇7

关键词：机械基础；引擎；实验室

中图分类号：G642.3 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）15-020-01

近几年来，随着职业教学改革的不断深入对学生解决工程实际中遇到的装备出现的各种问题的有了更高要求。传统的实验教学手段已经不能满足新形势下的教学要求，从而面临诸如实验室建设费用高昂、教员指导难以到位、教学目标难以落实等具体困难。常用零部件、传动机构运动复杂，机构抽象，大多数学生并没有见过真正的实物和设备，在理论课程中很难让学生完全明白其运动原理和结构，导致教学目标难以落实，对专业课程的开展没有起到最佳的支撑。

针对上述传统实验教学中存在的教学方法单一、知识学习和实验动手操作相互分离，学生缺乏学习主动性和创造性等问题，通常采用虚拟仿真实验室来来进行课题实验教学。随之3D技术的不断发展可选用的3D引擎越来越多，下面就笔者在以往项目开发中使用的两种3D引擎——unity3D和Vega Prime来谈谈机械基础虚拟仿真实验室的设计方案。

一、基于Vega Prime引擎的设计方案

Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司推出 最新虚拟现实开发工具、具有面向对象、功能强大、界面友好、平台兼容性好等特点。Vega Prime是一个应用程序编程接口（API），它大大扩展了Vega Scene Graph，也是一个跨平台的可视化模拟实时开发工具。它由Lynx Prime图形用户界面配置工具、C++头文件可调用函数以及Vega Prime库三部分组成。Vega Prime的功能还可以被其他特殊功能模块所扩展，这些模块在扩展用户接口的同时，也为应用开发提供了功能库。

基于Vega Prime虚拟实验室方案流程图如图1所示。

方案一采用MultiGen Creator完成所需模型的建立，然后采用Visual C++ 编程驱动、控制Vega Prime场景中的模型。MultiGen Creator是一个强有力的、集为一体的套装软件，其长处是用来开发诸如大地、海洋、天空等视景仿真数据库。对于机械基础仿真实验室系统所需要的诸如发动机、变速器、差速器等机械装配体模型建模比较困难。

二、基于unity3D的设计方案

Unity3d是Unity Technologies开发的一款跨平台虚拟仿真开发工具，是一个全面整合的专业三维引擎。该引擎支持DirectX和OpenGL拥有高度优化的图形渲染通道，支持所有主要三维文件格式，并能和大部分相关应用程序协调工作。运用C#编写的脚本可以灵活实现多种虚拟仿真应用。基于unity3D的虚拟仿真实验室设计方案如图2所示。

采用方案二最大的好处是支持AutoDesk 3ds Max制作导出的模型（*.fbx），常用机械设计软件诸如UG、solidworks以及proE主要优势在于参数化建模，使用它们制作的模型由于拓扑结构太乱、面数太多等原因基本不能在unity3D中直接使用。采用3ds Max制作的模型即可逼真反映机械零部件机构特点同时还可以方便的制作出原理、拆装动画，并且在unity3D中可以直接通过程序调用已经制作好的动画。因此可以极大缩短项目开发周期。因此可以极大缩短项目开发周期。

三、其它类型引擎的方案

适合开发虚拟实验室的引擎很多，如果是有程序开发基础的，建议选择OSG、OGRE等开源虚拟现实平台。 OpenSceneGraph（简称OSG）使用OpenGL技术开发，是一套基于C++平台的应用程序接口（API），它让程序员能够更加快速、便捷地创建高性能、跨平台的交互式图形程序。特别是OSG支持骨骼动画、关键帧动画等各种流行的动画，它可以把3DMAX建立的动画模型转化成OSG格式导入到项目中进行控制，从而极大加快开发速度。

机械基础实验平台 篇8

摘要：“机械工程基础实验”课程通过一个典型机械零件、一个典型机械部件和一个典型的机电产品分别进行工程材料热处理及应变测量实验、机械部件的技术测量、产品质量检验，培养学生的实验能力。经过“机械工程基础实验”课程的研究与实践，阐述机械类应用型本科院校设置该门课程的必要性，突出该门课程的特色，并付诸实践，从而分析开设这门课程的效果。

关键词：机械工程；基础实验；研究；实践

“机械工程基础实验”课程的研究是教育部立项项目“面向21世纪高等工程教育内容和课程体系改革计划”中的子项目“工程制图与机械基础系列课程教学内容与课程体系改革的研究与实践”的重要组成部分，也是21世纪初我国高职高专学校教学改革成果之一。由笔者主编、主审并实施教学的“机械工程基础实验”教材已经由高等教育出版社正式出版。近年来，围绕这门课程笔者进行了大量的实践，有一定的体会。为了贯彻改革成果，将这一成果推广到应用型本科实践教学中，有必要将相关的体会和经验介绍给广大教师，最终使学生受益。