机械工程实验室创新型构建模式探索

摘 要：针对传统机械工程实验室在培养学生产品性能测定、成本核算等方面存在的功能缺失等问题，构建了一种新型的实验室模式，引入ISO9001质量管理体系，保障了实验室的有效运行，提高了学生的工程素质与理念，有效地解决了宽口径与技能专长培养之间的矛盾。

关键词：实验室；创新型；全生命周期；ISO9001质量认证体系

机械工程实验室作为高等院校机械工程及近机类专业学生培养的实践基地，也是学生接触实际生产、获得生产技术及管理知识，进行工程师基本素质训练的平台，对大学生创新意识、创新精神和创新能力的培养发挥着举足轻重的作用。

在中国经济飞速发展，而适应社会需求的专业人才相对匮乏的形势下，教育部提出了“宽口径、厚基础、强能力、善创新”的高校专业人才培养目标，对于大学生的培养，高校既要使其具有厚实的专业基础和基本技能，又要具有广泛的适应能力和创新精神[1]。这不仅对高校人才培养目标的制定和教学计划的安排提出了具体的要求，而且对实验室建设也具有重要的指导意义。基于国内高校机械工程实验室的实际情况，本文提出了一种新型的实验室建设模式，加大学生基础技能、专业技能及创新能力的培养，有效解决了宽广知识面与深厚专业技能两者不可兼得之间的矛盾。

1 国内机械工程实验室的现状

教育部新颁布的本科专业目录在逐步消除原专业划分过细带来的问题，侧重于学生在专业内的综合技能和创新能力培养。而国内高校机械工程实验室大多仍保留着原来的运行模式，主要体现在3个方面：

（1）实验室构成：国内高校大部分是机械原理实验室、机械设计实验室、机械制造实验室、机械CAD/CAM实验室、机械创新实验室、金属材料实验室、机电传动实验室等组成模式，其构成主要侧重于学生在设计、制造方面的能力培养，而对于国内大多数高校的本科毕业生而言，毕业后从事设计方面工作的人数占比很小，大多集中在制造、测量与质量控制等领域就业。因此目前普通高校的机械工程实验室在产品性能测定、物流及成本核算等方面存在一定的功能缺陷。

（2）实验室运行模式：实验设备引进方面，国内高校机械工程实验室建设仍然根据专业性质，采用“教师申请―学校审批―招标―采购―学校验收”的操作模式购买相应设备，根据设备情况开设相应的实验项目，因此存在着设备共享困难、重复购置率较高、利用率低下的问题[2，3]。在教学质量控制上，一般采用实验教学抽查、听课等方式对教学质量及规范性进行检查和监督，但是对于学生的满意度及培养质量关注普遍较少。

（3）实验室队伍建设：目前实验室管理人员在高校师资队伍建设中仍处于不受重视的地位，普遍存在实验室人员学历较低、技能单一等问题。随着新知识、新技术的更新速度加快，实验教学内容、教学方法、现代化教学设备更新及学生能力培养都对实验教学队伍的素质提出了更高的要求。由于长期得不到应有的重视，导致实验教学队伍的知识更新缓慢，甚至部分实验教师没有接受过系统的专业训练[4]。另外，由于教学、科研类岗位普遍比实验岗位待遇高，也导致大批实验技术骨干人员不愿从事实验教学工作，而转入教学、科研岗或为了离开实验岗而选择继续深造，造成实验教学队伍的人才流失。这些因素均制约了实验队伍的创新能力及实验水平的提高，成为实验教学环节中的瓶颈之一。

2 我校机械工程实验室的创新模式

2.1 实验室构建

我校机械工程实验室从培养学生厚基础、宽口径的实际出发，经过资源整合把实验室分成机械设计基础、机械创新、机械制造、测试与控制、生产管理5个模块。学生在该实验平台上可以得到“构思―设计―制造―标定―物流”整个产品生命周期的训练，实现对产品开发过程各环节的深入理解，并根据自身的兴趣、专业在个别环节上深入学习、加强训练。这种实验室构建方式有效地解决了“宽口径、厚基础、强能力、善创新”与技能专长之间的矛盾。实验室组成如图1所示。

2.1.1 机械设计基础模块

该模块主要是以巩固学生基础知识和培养学生基本技能为主的专业基础训练（包括综合展品陈列实验、公差测量实验、机械CAD实验、热处理与硬度测定实验、减速器拆装实验和液压传动实验等）；以培养学生综合知识和创造能力为主的基础实验，即机构创意设计实验，使学生具备基本的机械设计理念与专业技能。

2.1.2 机械创新模块

该模块主要是培养学生机械综合设计能力、创新能力、协作精神和实践制作能力。主要针对全国机械创新大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛、机器人大赛、大学生电子设计竞赛、全国三维数字化创新设计大赛等各大赛事而设置。通过选题、构思、设计、制造、调试等环节的综合训练，使学生把理论知识和实践技能结合起来，激发学生的学习兴趣，开拓学生的视野，为优秀人才的脱颖而出创造条件。

2.1.3 机械制造模块

该模块主要让学生深入了解和掌握机械制造方面的知识，提高学生的动手操作技能，强化对机械制造工艺、机械制造技术基础等课程的理解。具体内容主要是结合产品的制造过程，对车、钳、刨、磨、铣等常见工艺进行基本操作技能训练，使学生对工业产品制造过程有较完整的体验和认识，更好地学习、掌握数控机床的基本结构、基本操作、编程、工件与夹具的装夹、刀具选用及装夹、基本工艺的拟定、 CAM应用，对工业机器人结构、编程、设计及在生产线上的应用深入理解，以适应现代制造业对人才素质的需求。

2.1.4 测量与控制模块

该模块主要训练学生测试典型机构及机械传动装置的运动、动力学特性及工作能力；分析其影响因素，了解提高机械性能的措施；掌握现代机械物理量的测试与实验研究方法和手段。

2.1.5 生产管理模块

该模块通过分布式制造系统实时仿真系统的软硬件环境，提供生产系统的规划、设计、运作管理方面的实验，使学生学习典型车间作业调度问题的基本方法、技术以及对生产系统的布置和调度管理，培养学生运用生产系统设计和现代集成制造设计理论、方法从事制造系统规划设计的能力。

2.2 管理模式

机械工程实验室除执行我校国资处制定的各项有关规章制度以及学院GB/T19001-2000质量认证管理制度外，建立并实施了《机械工程实验室管理规则》，包括实验室各类人员岗位责任制、工作考核制度、安全卫生管理制度、档案管理制度、实验室运行经费管理规定、仪器管理规定等，各实验室有实验室规则、安全卫生制度、学生守则等管理制度。

2005年，实验室进行了ISO9001质量管理体系认证，将ISO9001质量管理认证体系引入实验室教学管理工作中。按照ISO9001质量认证体系的核心PDCA（计划―实施―检查―持续改进）要求，进行闭环、循环式管理，对实验教学过程的各个环节进行连续控制，使全面质量管理成为基本工作方法，最终提高实验教学质量和实验室管理水平。

2.3 实验教学队伍建设

实验室积极鼓励学术水平较高、教学经验丰富、具有团队精神的教师参与实验教学、实验课程改革和实验室建设，尽量减少专职实验岗位的设置。按照学校、学院和学科师资队伍培养的政策和要求，定期从实验教学任务、实施过程、教学难点、教学方法、教学手段、技术改革等方面进行培训，通过轮训的模式加强实验队伍对产品生命周期各环节技能的深刻理解，使之熟悉实验教学的全过程和具体要求，保证实验教学的顺利进行。

3 运行效果

经过几年的改革与实践，学生主动参与实验的兴趣明显提高：（1）动手能力得到加强。以学生参加各类科技竞赛为例，以往学生需要加工零部件时，往往直接请教师指导操作，甚至部分零部件由教师代为加工。现在指导教师只需要参与前期的方案讨论，后期的加工制造与调试则完全由学生自行完成。（2）工程素质和创新能力得到提升。近三年来，学生在全国和省级科技竞赛中获奖22项，较以往有明显的提高。（3）毕业论文质量提高。很多学生在理解了工业产品的整个生命周期过程后，根据自己的兴趣选择毕业论文的方向或题目。近年来，本科毕业论文的质量有了明显提高，申请实用新型专利十多项。（4）学生满意度提高。我院根据ISO9001质量管理认证体系的要求，针对实验教学对学生进行满意度调查。结果显示，学生满意度由原来的89.8%提高到2012年的98.7%。

4 结束语

采用产品生命周期理念建立的机械工程实验室，是对于传统实验室培养理念的革新，引进的ISO9001质量管理体系有效地保障了实验教学的运行，提高了实验教学质量。实践证明，该模式对于系统培养学生的工程理念具有明显优势，使学生能够在产品设计与制造时充分理解各环节的运行与成本核算，有效地解决了宽口径与技能专长培养之间的矛盾。

参考文献

[1] 孔令地，郑文兵.省级重点实验室运行管理实践与探索[J].安徽理工大学学报：社会科学版，2011（4）：71-73.

[2] 潘柏松，王亚良，胡珏.机械工程CDIO实验室建设与研究[J].实验室研究与探索，2012（4）：368-370.

[3] 蔡久评，熊中侃，李莉.高校实验室运行机制研究[J].江西电力职业技术学院学报，2007（4）：71-74.

[4] 余顺火，吕顺，马道荣.院级大实验室共享管理模式探索与实践[J].实验室研究与探索，2012（4）：381-383.