開(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)課程，切實(shí)提高學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力

◎ 陳長(zhǎng)生

一、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高職教育新時(shí)期的重要任務(wù)

機(jī)械制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)有很多，不同專(zhuān)業(yè)在加工的對(duì)象、技術(shù)及裝備上也有所差異。從業(yè)崗位的調(diào)研分析表明，它們的技術(shù)能力構(gòu)成都可以通過(guò)機(jī)械基礎(chǔ)能力、專(zhuān)業(yè)實(shí)施能力和創(chuàng)新拓展能力等三個(gè)方面來(lái)表述。機(jī)械基礎(chǔ)能力是指?jìng)€(gè)體在解決一般性機(jī)械技術(shù)問(wèn)題時(shí)所表現(xiàn)出的能力，主要包括機(jī)械識(shí)圖與制圖、零件選材與處理、機(jī)械傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、幾何精度選擇與檢測(cè)等方面。專(zhuān)業(yè)實(shí)施能力是指運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)和方法解決專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域常規(guī)性技術(shù)問(wèn)題的能力，主要體現(xiàn)在加工設(shè)備的操作與維護(hù)、加工工藝的編制與實(shí)施、工裝的設(shè)計(jì)與制造、產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)與控制等活動(dòng)中。創(chuàng)新拓展能力是指人們?cè)谔幚韽?fù)雜技術(shù)問(wèn)題中所表現(xiàn)出來(lái)的，綜合運(yùn)用已有的知識(shí)和方法，創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力，以及積極主動(dòng)敢于實(shí)踐的能力。

當(dāng)今世界，財(cái)富日益向擁有科技優(yōu)勢(shì)的國(guó)家和地區(qū)聚集，經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)必然是科技強(qiáng)國(guó)。曾經(jīng)有個(gè)測(cè)算，對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，技術(shù)創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)率已達(dá)60%-80%。我國(guó)雖然已成為世界第二經(jīng)濟(jì)大國(guó)，但人均GDP只有日本的1/10，市場(chǎng)上一只歐洲手表等于400萬(wàn)只溫州打火機(jī)、我國(guó)大陸上空時(shí)不時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重霧霾……，等等。這些現(xiàn)象一再告訴人們，“一個(gè)沒(méi)有創(chuàng)新能力的民族，難以屹立于世界先進(jìn)民族之林。”所以，創(chuàng)新能力是當(dāng)今高技能人才培養(yǎng)的新要求，如何切實(shí)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力已成為高職教育主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)要求的重要任務(wù)。

高職機(jī)械制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革與實(shí)踐已經(jīng)表明，借助基礎(chǔ)平臺(tái)課程教學(xué)，強(qiáng)化機(jī)械基礎(chǔ)綜合訓(xùn)練等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以有效地提升機(jī)械基礎(chǔ)能力；通過(guò)對(duì)接崗位確定課程體系，以典型零件制造工藝為主線，單項(xiàng)實(shí)訓(xùn)與綜合實(shí)訓(xùn)遞進(jìn)教學(xué)，可以落實(shí)專(zhuān)業(yè)實(shí)施能力的培養(yǎng)任務(wù)。

二、機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程的開(kāi)設(shè)

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是指充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用人類(lèi)已有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思，設(shè)計(jì)出具有新穎性、創(chuàng)造性及實(shí)用性機(jī)械產(chǎn)品的一種實(shí)踐活動(dòng)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)不同于常規(guī)的機(jī)械設(shè)計(jì)，它特別強(qiáng)調(diào)人在設(shè)計(jì)過(guò)程中的主導(dǎo)性及創(chuàng)造性作用，尤其是在總體方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力將極大影響設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。

既然創(chuàng)新能力是人在處理復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題的實(shí)踐過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的特質(zhì)，那么創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑應(yīng)該是實(shí)踐訓(xùn)練。通過(guò)聽(tīng)課、閱讀等學(xué)習(xí)方法雖然能夠幫助學(xué)生了解創(chuàng)新的知識(shí)和技法，但不能真正形成創(chuàng)新能力。實(shí)訓(xùn)教學(xué)可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)創(chuàng)造原理和技法的基礎(chǔ)上，圍繞復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題的解決需要，觀察分析客觀現(xiàn)象，運(yùn)用非常規(guī)的思想和方法，提出新穎的解決思路，并通過(guò)實(shí)施證明，創(chuàng)造能力才得以形成。可見(jiàn)基于實(shí)踐的創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)可以使學(xué)生更加直接地深入?yún)⑴c到創(chuàng)新活動(dòng)中去。

機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)二年級(jí)的學(xué)生，通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)以及相關(guān)課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練后，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、方法及設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)有了較好的掌握；對(duì)機(jī)械CAD技術(shù)出圖和三維虛擬造型有了一定的基礎(chǔ)。在后續(xù)學(xué)習(xí)中，如果能增加一些有關(guān)創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理、方法的學(xué)習(xí)，設(shè)置一些結(jié)合具體創(chuàng)新設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行的實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，則可以有效提高學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)際能力。歷來(lái)把培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力作為首要任務(wù)的高等職業(yè)教育，在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上也應(yīng)注重學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題中的創(chuàng)新特質(zhì)，而不是原理性的創(chuàng)新和理論性創(chuàng)新。所以機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的教學(xué)不能照搬普通高校的做法，要避免過(guò)多過(guò)深的理論學(xué)習(xí)，要圍繞實(shí)踐訓(xùn)練來(lái)開(kāi)展活動(dòng)。基于這樣的認(rèn)識(shí)，我們從2011級(jí)開(kāi)始，在機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中設(shè)置了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的課程，現(xiàn)就實(shí)訓(xùn)的主要環(huán)節(jié)介紹如下。

1.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容

近些年廣泛開(kāi)展的各級(jí)各類(lèi)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽活動(dòng)，給確定實(shí)訓(xùn)內(nèi)容提供了經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)競(jìng)賽命題要求開(kāi)展調(diào)研，發(fā)揮想象和創(chuàng)造，擬定設(shè)計(jì)方案，完成設(shè)計(jì)圖紙，開(kāi)展樣機(jī)制作等一系列的實(shí)踐活動(dòng)，可以構(gòu)成機(jī)械創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主要內(nèi)容。浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院的創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)有指定具體動(dòng)作要求的課題和只給出主題要求的課題兩種類(lèi)型。具體內(nèi)容都包含理論方案設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和作品后期工作等三個(gè)階段，并由此提出各階段的任務(wù)。

（1）理論方案設(shè)計(jì)。本階段的任務(wù)是完成符合目標(biāo)要求的原理方案和主參數(shù)確定。包括在明確主題要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)功能分析、功能載體確定、原理方案及主參數(shù)確定等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求運(yùn)用機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的能力。

（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本階段的任務(wù)是根據(jù)原理方案完成機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及虛擬三維造型。通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)思、軟件三維造型、零件和裝配工作圖繪制等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)用與創(chuàng)新能力。

（3）創(chuàng)新作品的后期工作。主要任務(wù)是在前面工作的基礎(chǔ)上，完成技術(shù)說(shuō)明書(shū)編制、作品推廣和專(zhuān)利申請(qǐng)準(zhǔn)備工作。通過(guò)技術(shù)文件的準(zhǔn)備、作品視頻和PPT編制及專(zhuān)利申請(qǐng)等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新作品推廣和保護(hù)的能力。

2.教學(xué)組織與實(shí)施形式

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的開(kāi)設(shè)應(yīng)與學(xué)校的實(shí)際情況相適應(yīng)。對(duì)硬件條件好、教師數(shù)量足夠、實(shí)訓(xùn)經(jīng)費(fèi)充足的學(xué)校，可以把實(shí)訓(xùn)列入專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃，作為必修課全面鋪開(kāi)。對(duì)于一時(shí)軟硬件條跟不上的學(xué)校，可以通過(guò)設(shè)置選修課開(kāi)設(shè)，先讓一些基礎(chǔ)好、積極性高的同學(xué)參加進(jìn)來(lái)，摸索經(jīng)驗(yàn)，等取得一定效果后再逐步推廣。

由于機(jī)械原理方案的構(gòu)思、機(jī)械結(jié)構(gòu)的確定等都需要有一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的思考、分析和比較過(guò)程，不可能通過(guò)集中時(shí)間突擊完成。所以我校機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)不采用集中實(shí)訓(xùn)周的形式進(jìn)行，而是安排在平時(shí)正常的上課周，通過(guò)課內(nèi)與課外相結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行。課內(nèi)做一些集中講解，包括對(duì)主題的理解、方案設(shè)計(jì)的方法、典型創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例和實(shí)用新型專(zhuān)利申報(bào)等。至于具體的資料收集、設(shè)計(jì)構(gòu)思、虛擬造型和出工程圖等則可部分安排在課外進(jìn)行。如果教學(xué)時(shí)間和投入受限，機(jī)械創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)也可以先選擇其中的部分內(nèi)容進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。譬如，只要求根據(jù)主題確定相適應(yīng)的主題產(chǎn)品、完成滿足功能要求的原理方案，或者在給定機(jī)構(gòu)示意圖的條件下要求完成相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等。

為了培養(yǎng)工程實(shí)踐過(guò)程中的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作能力，在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)中提倡以小組的形式完成訓(xùn)練任務(wù)。通過(guò)組建有興趣、各有所長(zhǎng)、相互默契、肯吃苦耐勞的設(shè)計(jì)小組團(tuán)隊(duì)，可以使訓(xùn)練活動(dòng)更有效地開(kāi)展。訓(xùn)練小組的成員控制在5人以?xún)?nèi)為宜，以使大家有機(jī)會(huì)討論和構(gòu)思方案，提出各種奇思妙想，激發(fā)興趣和熱情。

3.實(shí)訓(xùn)教材、指導(dǎo)及考核

實(shí)訓(xùn)過(guò)程中有一本合適的教材，可以幫助和指導(dǎo)學(xué)生更有效地開(kāi)展活動(dòng)。經(jīng)過(guò)近幾年機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)和競(jìng)賽指導(dǎo)工作，筆者逐漸感受到一些機(jī)械創(chuàng)新理論如何與實(shí)際機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)相融合的具體方法，初步了解了高職學(xué)生在創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維上的一些規(guī)律，編寫(xiě)了適合于高職創(chuàng)新教學(xué)的實(shí)訓(xùn)教材。以機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程為線索組織內(nèi)容，包括明確創(chuàng)新設(shè)計(jì)任務(wù)、機(jī)械原理方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、樣機(jī)制作、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作實(shí)例、創(chuàng)新作品的后期工作等。力圖體現(xiàn)創(chuàng)新原理、設(shè)計(jì)方法、機(jī)械制造等在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)中的綜合應(yīng)用。借助大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽作品和部分工程設(shè)計(jì)實(shí)踐案例的展示，做到理論聯(lián)系實(shí)際、深入淺出、便于學(xué)習(xí)參照。

由于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)是在相對(duì)松散的環(huán)境下進(jìn)行的，所以教師要加強(qiáng)課外的輔導(dǎo)與檢查。在每個(gè)階段都要有相應(yīng)的進(jìn)度與成果要求。實(shí)訓(xùn)結(jié)束必需提交規(guī)定的設(shè)計(jì)作品，如設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、虛擬實(shí)體、工作圖、實(shí)物樣機(jī)等。審核作品采用初審與終審兩步，對(duì)初審不合格的作品要提出意見(jiàn)并要求修改，終審時(shí)對(duì)實(shí)訓(xùn)給出考核成績(jī)。

考核重點(diǎn)：

（1）原理方案（新穎性、創(chuàng)新性、實(shí)用意義或前景）；

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、設(shè)計(jì)資料完整性等）；

（3）個(gè)人在小組中的作用（平時(shí)表現(xiàn)、小組評(píng)議）。

成績(jī)?cè)u(píng)定包括過(guò)程評(píng)價(jià)（主要考察工作態(tài)度和獨(dú)立工作能力）、階段評(píng)價(jià)（主要實(shí)訓(xùn)中幾個(gè)主要階段的評(píng)價(jià)）、小組評(píng)議（小組排序）和目標(biāo)評(píng)價(jià)（主要通過(guò)作業(yè)、答辯體現(xiàn)）。

三、開(kāi)展機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的注意點(diǎn)

創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)不同于一般意義上的課程設(shè)計(jì)，沒(méi)有現(xiàn)成的資料、步驟、方法可以參考，所以組織與開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)需要在教學(xué)探索過(guò)程中不斷總結(jié)與完善。根據(jù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的屬性，機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)在開(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)。

1.通過(guò)具體的創(chuàng)新設(shè)計(jì)任務(wù)組織實(shí)訓(xùn)教學(xué)

能力培養(yǎng)總是與完成特定任務(wù)的活動(dòng)相聯(lián)系，沒(méi)有一個(gè)具體的工作任務(wù)、離開(kāi)具體的新創(chuàng)實(shí)踐活動(dòng)是不可能完成教學(xué)目標(biāo)的。所以通過(guò)創(chuàng)新任務(wù)引領(lǐng)來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)展活動(dòng)是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要特點(diǎn)。而且，直接針對(duì)創(chuàng)新活動(dòng)中的工作任務(wù)開(kāi)展訓(xùn)練，可以減少創(chuàng)新能力被人為的割裂，真實(shí)體現(xiàn)技術(shù)活動(dòng)的綜合性。

2.以做、學(xué)、教緊密結(jié)合的思路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)過(guò)程

創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)作為有特定目的的活動(dòng)受意識(shí)的控制，學(xué)生在活動(dòng)中所具有的認(rèn)識(shí)水平，極大地影響到行動(dòng)中策略與方法的運(yùn)用。創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)采用“做中學(xué)、做中教”，可以防止出現(xiàn)走過(guò)場(chǎng)，確保能力的培養(yǎng)與理論的提升相互協(xié)調(diào)。

3.通過(guò)教學(xué)與競(jìng)賽訓(xùn)練相結(jié)合的形式開(kāi)展實(shí)訓(xùn)活動(dòng)

近些年來(lái)，各級(jí)各類(lèi)創(chuàng)新競(jìng)賽在高校得到了廣泛的開(kāi)展。雖然競(jìng)賽不是高等職業(yè)教育創(chuàng)新教育的全部，但是充分吸取各級(jí)各類(lèi)競(jìng)賽中的有效經(jīng)驗(yàn)，可以更好地落實(shí)創(chuàng)新型高技能人才培養(yǎng)的任務(wù)。例如，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)采用教學(xué)與競(jìng)賽訓(xùn)練相結(jié)合，不僅可以較好地引導(dǎo)學(xué)生參與競(jìng)賽，還可以較好地把握創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容與深度。

我校機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的開(kāi)設(shè)，使得學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力得到加強(qiáng)與提高；在理論方案設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)物樣機(jī)制作和作品后期工作等方面得到了不同程度的訓(xùn)練。編著的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材被確定為浙江省高等教育重點(diǎn)教材，并由機(jī)械工業(yè)出版社正式出版；在浙江省大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)賽研討會(huì)上，受邀向全省工科院校相關(guān)教師就如何開(kāi)展機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練作交流發(fā)言。當(dāng)然，機(jī)械制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)尚屬首次，實(shí)施過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題，如課題難度的把握、不同基礎(chǔ)學(xué)生的全部參與、相關(guān)課程及學(xué)時(shí)的協(xié)調(diào)等。但只要我們?cè)诮虒W(xué)中不斷的探索實(shí)踐，及時(shí)總結(jié)與改進(jìn)，一定會(huì)在創(chuàng)新型高技能人才培養(yǎng)的道路上走出自己的特色來(lái)。

[1]陳長(zhǎng)生.高職機(jī)械專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)技能訓(xùn)練的模式與實(shí)踐[J].裝備制造技術(shù),2009，(1).

[2]陳長(zhǎng)生.基于實(shí)踐訓(xùn)練的高職學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].職業(yè)教育研究，2011，（10）.

[3]胡成武，潭艷萍，何國(guó)旗，明興祖.構(gòu)建大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的教學(xué)體系 [J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，(2).