[摘 要] 实验教学是高校培养人才战略方案中不可或缺的教学环节。实验教学培养学生对理论知识的实际运用，同时锻炼学生动手实践的能力。本文以燕山大学机械工程学院CDIO项目式教学开展的三级项目实验课程为背景，分析其与传统实验课程的区别，找出二者的优劣，并提出传统实验课程在教学方法上的改进措施，以及改进后的传统实验课程对实验教师的要求。无论从提高学生的实验水平还是为三级项目做铺垫的效果上，改进后的传统实验课程都取得了显著的成效。
[关键词] 实验教学；CDIO；传统实验课程；教学方法改进
[中图分类号] G642.423 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）02-0114-03
0 引言
CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养学生的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力[1，2]。基于此，燕山大学机械工程学院开展了CDIO项目式教学，增设了以项目为主线的实验课程——三级项目。三级项目，即教师为以小组为单位的学生分配项目内容，小组成员共同构思、设计、实现和运作项目，最终汇报验收。
传统实验课程是文化课教师在课堂授课过程中，为了让学生对课堂上某个知识点有更直观、深入的了解而开设的课程。三级项目与传统实验课程在立足点和培养模式上有着较大不同，三级项目能够在培养学生工程实践能力方面取得较好效果，在学生学习过程中不可或缺的传统实验课程应从三级项目中吸取有利因素，做出适当调整，让学生从传统实验课程中既能更好地学习并掌握相关基础知识，又能打好实践基础，为更为复杂的三级项目学习做好铺垫。
从三级项目教学中寻找传统实验课程的改革之路，同时要求实验教师加深对广泛知识点之间联系的理解，帮助学生拓展知识面、激发学习兴趣；加强教师个人素质品质，更加耐心的帮助学生解答疑问；不断提高学术水平，为学生解答在实验课程中碰到的高水平学术问题。
本文首先分析传统实验课程与三级项目在立足点和培养模式上的区别。从二者的优劣中，提出传统实验课程在课程项目、上课思路、指导实验的方式和评分依据等方面的改进措施，并提出改进后的传统实验课教学在知识点掌握、个人素质和学术水平上对实验教师的要求。对改进之前与改进之后的传统实验课结果进行了比较，可以看出改进后的传统实验课程在提高学生的实验水平和为三级项目做铺垫的效果上都有较为明显的进步。
1 传统实验课程与三级项目的区别
1）立足点。传统实验课程立足于课本的某一个知识点，相对孤立。因此，传统实验课程的每堂实验课操作量相对较少，加之实验教师对操作方法会有简单讲解，无法激起学生积极思考、完成实验的兴趣，使学生仍然处于一种被动的学习状态之下，对教师依赖性强。但传统实验课程知识点明确，学习过程目的性强，学生学习速度快。
三级项目立足于某一个具体问题（项目），具体问题包含一系列相关知识点。在完成三级项目的过程中，让学生带着问题进行，激发学生的求知欲，使其可针对其中不熟悉的知识点，主动翻阅课本，查阅资料[3]。三级项目能够：（1）帮助学生复习和巩固课本上的重要知识点；（2）通过自我主动学习的方式，将所学知识相互关联，灵活运用。但由于目标开始不明确，会造成学习周期长的问题。
2）培养模式。传统实验课程需要在规定的上课时间，由实验教师讲解实验，并带领学生根据实验所要求的内容，动手实践。但在实验教学过程中，部分学生只是按照实验教师所讲的操作步骤，照葫芦画瓢，并不独立思考。另外，传统实验课程中，不同小组同步进行同一个实验，有可能出现小组之间相互借鉴操作方法的问题，易出现“一人干活，多人偷懒”的现象[4]。但传统实验课程预习方便，学生间针对实验知识点易于交流。
三级项目需要学生利用课余时间，以小组为单位，完成不同任务，小组成员相互合作的方式来完成，最终以PPT汇报的方式答辩验收。使用这种方式，可以较大限度发挥学生自主学习的能力，不依靠实验教师的讲解，让学生在求知路上摆脱了依赖老师的心理[5]。三级项目并不能仅仅依靠小组某一个成员的力量就能完成，杜绝了“一人干活，多人偷懒”的现象。三级项目的这种培养方式对锻炼学生团队合作精神起到了积极的作用，PPT汇报方式也锻炼了学生在众人面前表达和沟通的能力。三级项目接近实际，可以锻炼团队能力，但不同组的实验方式不同，不利于学生课后交流。
2 对传统实验课程教学方法的改进
通过上文中对传统实验方法与三级项目的比较，得到两种方法的优劣，如表1所示。
表1 传统实验方法与三级项目的优劣
传统实验方法 三级项目
① 知识点明确，易上手， ① 教师干预少，充分发挥学
优点 适合初学者；②由浅入 生学习的自主性；② 可充分
深，条理清晰 锻炼学生实践能力
① 教师干预多，阻碍学生 ① 实验实施困难多，易陷
不足 积极性；② 课程内容少， 入僵局；② 不同组学生间
师生交流少；③ 易造成雷同 交流范围窄
从结果而言，传统的实验教学方法相对于三级项目有较大不足，但仍具有无法替代的作用，所以新形势下，急待改变以往的实验教学方法，形成以培养学生自主动手实践能力为目的的行之有效的方法。针对此，燕山大学机械工程学院液压实验室对目前所承担的实验教学工作，从三级项目上借鉴优势方法，在传统实验教学中进行了如下改进。
1）对实验开设项目进行调整。从学生角度，将一些在实验过程中学生不易清晰掌握的实验原理、只机械重复几个操作动作的枯燥实验去掉，替换成学生感兴趣的，且能够从中学到更多动手实践知识的实验项目。例如，在液压实验室开设的16学时综合实验中，将泵和马达的形式实验去掉，替换成利用PLC控制气缸的往复动作实验（如图1所示，图1（a）为泵和马达的形式实验台，图1（b）为PLC控制气缸往复动作实验台）。
2）改变以实验教师讲述为主的实验课程的上课思路。（1）实验教师在课堂上多创造机会给学生展示，多提问题，让问题贯穿在整个实验讲解过程中，增加学生与老师、学生与学生之间在课堂上的交流机会，从而提高学生的动手积极性[6]；（2）授课过程中将实验课程中的知识点进行扩展，与工程应用的案例相关联，拓展学生的思维宽度。
3）将实验内容分成小单元，各组以不同顺序完成各小单元。保证同一时间各组所做内容不相同，解决相互借鉴操作方法的问题，并根据各组各小单元的表现情况，记录下各小组平时操作得分。
4）实验操作过程中，实验教师以引导为主，不替学生动手操作。让学生多动脑，能对知识点理解性的接受。
5）成绩给定不单取决于学生上交的实验报告，还要将学生平时成绩（包括平时出勤、实验操作得分）计入成绩中。学生成绩将参考平时成绩与报告成绩。
3 传统实验课程教学方法的改进结果
2013年春季学期，燕山大学液压实验室对10门传统实验课程开始试点，这10门传统实验课程包括工程流体力学、液压元件、液力传动与流体机械、液压流体力学、液压与气压传动、液压传动系统、液压伺服与比例控制系统、控制工程基础、气压传动与控制、专业综合性实验。在每门传统实验课程上课班级中，随机抽取一半的班级采用改进前的教学方式教学，另一半班级采用改进后的教学方式教学。分别统计这10门课学生平均成绩，学生成绩依然采用平时成绩加报告成绩，如图2所示。
从图2中可以看出，传统实验课程教学中采用改进后教学方法的试点班级，其学生实验成绩明显高于未采用改进后教学方法的班级。说明，对传统实验课程的改进是行之有效的。
传统实验课程在教学方法上改进后，学生动手操作更加熟练，基础实践能力得到提高，直接体现在传统实验课程之后开展的三级项目上，如图3所示。图3（a）为学生在传统实验课程改进前，在三级项目中完成的气动压弯成型机，图3（b）为学生在传统实验课程改进后，在三级项目中完成的气动压弯成型机，后者较之前者具有更多的功能。
4 改进后传统实验课程对实验教师的要求
传统实验课程改进后，对于实验教师也有着新的要求。
1）加深对广泛知识点之间联系的理解。改进后的传统实验课程可以让学生对于多个知识点之间的联系有更深刻的理解，这些知识点有较多不在当前课程内。创新前并不要求实验教师对教授课程外的知识点进行掌握，这就导致在改进后的实验课程中对学生的引导上造成方向少、思路窄和命题难等问题[7]。为了使学生能在改进后的传统实验课程中更大的拓展知识面、激发学习兴趣，就要求实验教师做到对相关知识点面面俱到。
2）加强个人素质品质。改进后的传统实验课程主要是对学生的引导，让学生自己摸索。这就导致学生在学习过程中速度慢、问题多，但这正是学生理解知识点的一个必不可少的过程。在这种情况下，实验教师的任务量会比改进前大大提高，这就要求实验教师能更耐心的对学生的问题进行解答，肯花费时间对学生进行正确的引导，不能敷衍了
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事，这样才能让学生真正的深刻理解课程内容[8]。
3）提高学术水平。改进后的传统实验课程中，学生的自由度大大增加，实验过程和实验结果可能都会超出预期，出现课程要求中不会达到的高度。这种情况下，实验教师应仍能解决学生出现的问题。这就要求实验教师在平时加强学习，不断提高自己的学术水平，才能解答学生在实验课程上所碰到的高水平学术问题，让学生能深刻的学习课程内容。
5 结束语
在积极倡导锻炼学生动手能力的教学体制下，实验课程的开展是提高学生这一能力的主要途径。在CDIO项目式教学模式的背景下，为了能够更好的培养学生的基础实践能力，更好的服务于三级项目，作为基础实验的传统实验课程在教学方法上进行了改进，体现在调整部分实验项目、改变上课思路、优化实验操作环节和改变评分制度方面。同时对实验教师在知识点掌握、个人素质和学术水平上也提出了新的要求。改革后的传统实验课程，无论从学生实验水平的提高还是为三级项目作铺垫的效果上都有显著的成效。
参考文献
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