实验教学体系与内容

1.实验教学体系建设

包装与机械工程实验教学中心形成了“强基普惠、交叉创新、学研融合、开放提高”实践教学理念，以培养学生的工程实践能力和创新能力为根本任务和目的。实验教学定位为：根据培养复合型创业型应用人才的要求及教育部教学指导委员会指导意见，培养计划安排合理的理论教学和实践教学比例，满足人才知识、能力培养需要。以培养学生扎实的理论功底、较强的工程实践素养和创新能力为核心，培养知识学习与实践能力并重、诚信做人与创新能力兼备的复合型创业型应用人才为目标，建设与同行相比特色鲜明的实验教学中心。

依据实验教学理念和定位，形成了4个模块、3个层次、2个能力、2类模式的实践教学体系。

4个模块

实验教学体系包括机械基础实验、机械制造及自动化专业实验、包装工程专业实验、工业设计专业实验4个模块。模块下设课程组实验。课程组为同一学科或一类课程，见表3。

（1）机械基础实验模块包括机械制图、力学、机械设计、金属工艺与工程材料等课程组的实验。如，力学课程组包括材料力学、工程力学等；机械设计课程组包括机械原理、机械零件（或称机械设计）、机械设计基础、机械基础等。机械基础实验模块的学生收益面大，服务于机械设计制造及自动化、包装工程、工业设计、热能与动力工程、建筑环境与设备工程、艺术设计、生物技术、生物工程、食品科学与工程、制药工程、工程管理、应用物理、物流管理等13个专业，每年2470人受益。因此，在实验项目设计、运行及实验条件上确保强基普惠。

（2）机械制造及自动化专业实验模块包括现代制造工艺和设计方法、机械自动化两大课程组的实验。现代制造方法及机械系统设计课程组包括计算机辅助设计、计算机辅助设计（Pro-E）、机械制造工艺学、机械系统设计、先进制造技术、数控技术与编程、有限元技术、现代设计方法学、CI与标志设计、物流管理信息系统；机械自动化课程组包括液压与气动传动、自动机械设计、机电一体化技术、机电传动与控制、可编程控制器、测试技术与信号处理。主要服务于机械设计制造及自动化、包装工程、工业设计3个专业的实验。

（3）包装工程专业实验模块包括包装材料、包装技术与装备、运输包装、包装测试与法规课程组，及研究创新型实验。主要服务于包装工程、机械设计制造及自动化、工业设计3个专业的实验。包装材料课程组包括包装材料学、包装辅料、高分子物理化学；包装技术与装备课程组包括瓦楞纸箱制造、包装工艺学、包装结构设计、包装机械、食品与药品包装；运输包装课程组包括物流技术基础、运输包装、包装动力学、物流运输包装概论；包装测试与法规课程组包括包装法规与标准、包装测试。主要服务于包装工程、工业设计、机械设计制造及自动化、物流管理4个专业的实验。

（4）工业设计专业实验模块包括产品造型设计及制作、人机工程学、摄影课程组实验。产品造型设计及制作课程组包括工业产品形态设计、造型材料与工艺、计算机绘图CAD、计算机辅助工业设计、计算机辅助平面设计（PC）、计算机辅助平面设计（苹果）、计算机辅助设计（3DMAX）、计算机辅助造型设计1、计算机辅助造型设计2、产品设计、产品设计2、模型技术与制作、现代设计方法、印刷技术、手绘效果图表现技法、多媒体制作、装饰艺术设计、沙盘模型及雕塑制作；人机工程学课程组包括艺术设计心理学、人机工程学；摄影课程组包括摄影、摄影教程。主要服务于工业设计、包装工程、机械设计制造及自动化、艺术设计4个专业。

表3实验教学体系树结构

基础性：84个，占比32.9%；

综合性：153个，占比60%；

设计研究性：18个，占比7.1%；

合计：255个。

（5）交叉创新的理念和综合性实力的体现。由于天津商业大学学科专业发展的历史原因，1985年由原天津商学院的制冷系分成了制冷工程系、包装工程系（处级单位）、食品工程系；包装工程系现名机械工程学院（处级单位）机械与包装工程系的发展，依次造就了(发展了)包装工程专业、工业设计、机械设计制造及自动化、艺术设计4个专业，从理论教学和实践教学上有着千丝万缕的联系，延伸到热能与动力工程、食品科学与工程、物流管理等专业。从学科上，机械工程与轻工技术与工程（包装工程、生物技术二级学科）、食品科学与工程（食品机械、食品包装）、热能与动力工程（冷链中的包装与装备）等学科有着紧密的联系，特别是科学研究、实验项目、实验条件和环境上有着天津商业大学的独特优势和特色。目前，包装工程专业实验在包装技术与装备、运输包装、包装材料成型与装备形成了较强优势，包装专业实验室条件以及实验项目开出数量和质量居全国同行专业一流水平。在2010年我校主办的第十三届包装工程学术年会审稿会上，来自全国20余所包装工程院校和单位的院长和专家给予了充分肯定。体现了交叉融合创新理念和中心的综合性实力。

3个层次

3个层次实验包括基础性实验、综合性实验和设计研究性实验。

（1）基础性实验主要以本课程的章节知识验证原理、寻求单一结果、或要点结论。基础性实验主要是学生巩固基本知识、培养学生自学和独立实验动手能力，启迪学生创新意识，掌握较扎实、系统的学科基本实验方法和技术，熟悉常规仪器和设备的使用。

例如，渐开线齿轮范成原理实验，主要使学生在了解各种加工原理基础上，利用齿轮范成仪模拟加工，需要计算齿顶圆和自制纸质毛坯，重点掌握齿轮加工包络概念，分析根切原因，掌握变位齿轮加工方法，巩固所学知识。

（2）综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。使学生利用各种知识和现代手段完成实验，提高综合运用多种知识和实践的能力

例如，回转构件动平衡实验。其主要目的是使学生掌握动不平衡的回转构件平衡方法，掌握平衡机工作原理。现代的动平衡机是一个光机电一体机，涉及光电传感器、解算装置、计算机信息输出等部分。因此，不仅涉及本课程知识，还涉及光电知识。

（3）设计研究性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。在已有理论基础和实践能力基础上，主要培养学生研究及创新能力。

例如，“流延法大豆蛋白包装膜制作与评价”研究性实验，由科研成果转化的实验项目，提供学生物料、流延膜中试生产线、天平、水浴锅、恒温室、采样机、电子拉机，由学生自主设计配方、自主制备、自我评价膜的质量。实验可能成功，也可能失败，自我分析成功和失败原因，得出结论。

2个能力

2个能力就是工程实践能力和创新能力的培养。

（1）工程实践能力是工科学生必备能力，工程实践能力培养包括工程设计能力、工程实现能力（制作能力）、关键技术解决能力、实践动手能力、标准化能力等方面的培养，重点通过设计、实验实践等环节培养，实践能力的提高来源于实践。

（2）在学期间学生的创新能力是通过科技研究活动和实践环节，由于创新思想的萌发和付诸实践，产生创新思想和成果，是理论和实践上思维方式转变和勇于实践能力的总和。因此，在实验教学中，为学生提供高质量的实验项目和研究活动是创新能力培养的前提条件，启迪学生有独特的思想和研究方案，并大胆进行实践。

（3）对于工科学生的这两个能力是相符相承的关系。首先，创新能力来源于工程实践能力，工程实践给予创新机遇，启迪创新思维；反过来，有好的创新思路，只能通过实践实现，促进实践活动的开展，进一步提高创新能力。

2个模式

2个模式是指课内实验模式和课外开放实验模式。

（1）课内实验模式是指完成教学计划规定的实验项目的一种培养方式。课

内实验，特别是技术基础课实验，大多数是依据各教学指导委员会安排的典型实验，对巩固所学理论知识，提高认知能力，培养初步的工程实践能力和创新思维起到了重要的作用。

（2）课外开放实验模式是指课内实验之外的各种实验训练总和一种培养模式。实验的开放既可以对课内实验开放，也可以对课外实验开放。课外实验开放是建立在广泛意义上的实验开放，包括课程设计实验、毕业设计（论文）实验、大学生训练计划项目（SRT）实验、科技竞赛和课外科技活动实验、参与教师科研实验、社会服务实验的各种实验机会。课外开放性实验是在课内实验基础上升华了的实践活动，大多数实验是综合性和研究创新性系列实验。近些年，中心对课外开放性实验提供了优越的条件和广阔实践空间，学生取得了一批成果，有力地提高了2个能力--工程实践（素养）能力和创新能力的培养。

（3）两种模式互补。对于人才培养，课内实验模式是基本模式，课外开放实验模式是重要补充，是升华，显得至关重要，而且越来越重要。

教学大纲与实验安排

依据学校的办学指导思想、实验教学理念及两个能力要求，针对课程实验，认真编写要求明确、格式规范的实验大纲，实验教学大纲一般包括实验课程名称、课程编号、大纲主撰人、实验者类型、学时学分、适用专业、实验教学目的和基本要求、实验课程内容、学时分配及主要仪器设备、操作规程、注意事项、实验报告、考核方法、参考教材等，实验教学大纲已在网上公布，配合实验教材或指导书（纸质或网上电子版），学生可事先自主预习，清楚实验目的、内容、基本仪器和操作方法。

在实验安排上，每学期课内实验上报实验任务表和时刻表，在相关章节的时间点的一定时期内完成。实验实现了学生在一定时期内与教师预约完成的自主性和开放性。课程要求外的一切实验（毕业设计、课外科技活动等）实现了实验室时时开放，自主实验。

2.实验课程、实验项目名称及综合性、设计性、创新性实验所占比例

包装与机械工程综合实验教学中心共为66门课程开设实验，共开出255 个实验项目。其中，基础性实验84个，占比32.9%；综合性实验153个，占比60 %；设计研究性实验18个，占比7.1%。综合性实验和设计研究性67.1%。

基础性实验较多，主要由于基础课程的基础性实验和上机实验较多。

3.实验教学与科研、工程和社会应用实践结合情况

围绕工程实践能力和创新能力的培养，结合教师在科研和社会服务的优势，不失时机地将科研成果和社会服务项目与实验教学相结合，取得了明显效果。

(1)将科研成果转化为实验教学内容，科研经费支持实验教学

由于实验教学中心教师的科研项目数量和级别大幅度提高，教师的科研项目在教学内容、实验实习、大学生训练计划SRT、学生科技活动、毕业设计、仪器设备、教育经费等方面予以极大的支持，成为（包装）同行的一大优势。

在教学内容及实验实习方面，国家支撑计划专项课题“食品包装新材料的研究与开发”及天津市科技支撑重点项目“可食性环保包装纸膜中试化过程中关键技术及装备问题的研究”项目的完成，研发了流延膜中试生产线和蔬菜纸中试生产线，取得了一批成果，形成了以商业大学为中心的流延膜和蔬菜纸的

研究基地。流延工艺和蔬菜纸制备工艺已成为了包装工艺课程的部分内容，开设了“流延法大豆蛋白包装膜制作”及“蔬菜纸制备工艺实验”2个研究性实验，每个实验8学时，该研究基地也成为了学生生产实习场所，实习2天。天津市应用基础研究重点项目“纸浆模塑增强及其大型包装制品开发的关键技术研究”开发了“纸浆模塑制品成型工艺”设计研究实验等。上述4个设计研究性实验已写入出版的实验教材“包装工程实验教程”中，力图反映包装科技发展新趋势和起到示范作用。

在大学生训练计划SRT、毕业设计中，有多项国家级和省部级科研项目予以大力支持，使得大学生实践课题真题真作，提高了学生的科学素养和创新能力。除了教务处支持40%SRT的课题外，科研经费支持了60% SRT的课题；例如，支持学生SRT题目有：“可食性纸膜包装材料的研究”、“可食性纸膜工艺与装备研究”、“PSF-A型筛复合高阻隔膜的制备与性能研究初探”、“缓冲包装材料缓冲特性的表征方法及实验技术”等等。80%毕业设计课题来自于教师的科研项目和生产实际项目。

在仪器设备、教育经费等方面，科研经费购买仪器设备和实验室改造费60余万元并用于教学；支持毕业设计、学生科研、SRT实验经费8万余元；支持每年的“包装之星”科技创新活动，在学生发表论文和竞赛获奖上取得了良好效果；支持了学生包装与食品机械见习工程师认证。

(2)实验教学与社会应用实践紧密结合

实验教学中心与企业有着良好的合作。中心面向高校和企业开放，进行包装产品测试；反过来，企业支持学生科技活动和实验教学。比如，在今年天津商业大学主办的天津市“包装之星”大赛中，赛闻公司支持了竞赛奖金，并设立了汽车大灯缓冲包装主题，天津商业大学、天津科技大学、天津职业大学三所有包装工程专业的学生踊跃参加，同学们积极在实验室制作实物作品，我校无顶式汽车大灯包装、悬挂式汽车大灯包装、汽车前大灯运输包装改良分别获得特等奖、一等奖、二等奖，取得了实践创新良好效果。