開設創新實訓課程，切實提高學生機械創新設計能力

◎ 陳長生

一、創新能力的培養是高職教育新時期的重要任務

機械制造類專業有很多，不同專業在加工的對象、技術及裝備上也有所差異。從業崗位的調研分析表明，它們的技術能力構成都可以通過機械基礎能力、專業實施能力和創新拓展能力等三個方面來表述。機械基礎能力是指個體在解決一般性機械技術問題時所表現出的能力，主要包括機械識圖與制圖、零件選材與處理、機械傳動與結構設計、幾何精度選擇與檢測等方面。專業實施能力是指運用專業知識和方法解決專業領域常規性技術問題的能力，主要體現在加工設備的操作與維護、加工工藝的編制與實施、工裝的設計與制造、產品質量的檢驗與控制等活動中。創新拓展能力是指人們在處理復雜技術問題中所表現出來的，綜合運用已有的知識和方法，創造性地發現和解決問題的能力，以及積極主動敢于實踐的能力。

當今世界，財富日益向擁有科技優勢的國家和地區聚集，經濟強國必然是科技強國。曾經有個測算，對于發達國家，技術創新對經濟發展的貢獻率已達60%-80%。我國雖然已成為世界第二經濟大國，但人均GDP只有日本的1/10，市場上一只歐洲手表等于400萬只溫州打火機、我國大陸上空時不時出現嚴重霧霾……，等等。這些現象一再告訴人們，“一個沒有創新能力的民族，難以屹立于世界先進民族之林。”所以，創新能力是當今高技能人才培養的新要求，如何切實提高學生的創新能力已成為高職教育主動適應社會要求的重要任務。

高職機械制造類專業的教學改革與實踐已經表明，借助基礎平臺課程教學，強化機械基礎綜合訓練等實踐教學環節，可以有效地提升機械基礎能力；通過對接崗位確定課程體系，以典型零件制造工藝為主線，單項實訓與綜合實訓遞進教學，可以落實專業實施能力的培養任務。

二、機械類專業機械創新設計實訓課程的開設

機械創新設計是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的相關科學技術成果進行創新構思，設計出具有新穎性、創造性及實用性機械產品的一種實踐活動。機械創新設計不同于常規的機械設計，它特別強調人在設計過程中的主導性及創造性作用，尤其是在總體方案、結構設計中，設計者的創新能力將極大影響設計的最終結果。

既然創新能力是人在處理復雜技術問題的實踐過程中所表現出來的特質，那么創新能力培養的有效途徑應該是實踐訓練。通過聽課、閱讀等學習方法雖然能夠幫助學生了解創新的知識和技法，但不能真正形成創新能力。實訓教學可以讓學生在學習創造原理和技法的基礎上，圍繞復雜技術問題的解決需要，觀察分析客觀現象，運用非常規的思想和方法，提出新穎的解決思路，并通過實施證明，創造能力才得以形成。可見基于實踐的創新實訓可以使學生更加直接地深入參與到創新活動中去。

機械類專業二年級的學生，通過機械設計基礎課程的學習以及相關課程設計訓練后，對機械設計的基本知識、方法及設計規范、標準有了較好的掌握；對機械CAD技術出圖和三維虛擬造型有了一定的基礎。在后續學習中，如果能增加一些有關創新設計原理、方法的學習，設置一些結合具體創新設計任務進行的實踐訓練環節，則可以有效提高學生機械創新設計的實際能力。歷來把培養學生技術應用能力作為首要任務的高等職業教育，在創新能力的培養上也應注重學生解決實際問題中的創新特質，而不是原理性的創新和理論性創新。所以機械創新設計的教學不能照搬普通高校的做法，要避免過多過深的理論學習，要圍繞實踐訓練來開展活動。基于這樣的認識，我們從2011級開始，在機械制造專業的教學計劃中設置了機械創新設計實訓的課程，現就實訓的主要環節介紹如下。

1.機械創新設計實訓的內容

近些年廣泛開展的各級各類創新設計競賽活動，給確定實訓內容提供了經驗。根據競賽命題要求開展調研，發揮想象和創造，擬定設計方案，完成設計圖紙，開展樣機制作等一系列的實踐活動，可以構成機械創新能力培養的主要內容。浙江機電職業技術學院的創新實訓有指定具體動作要求的課題和只給出主題要求的課題兩種類型。具體內容都包含理論方案設計、機械結構設計和作品后期工作等三個階段，并由此提出各階段的任務。

（1）理論方案設計。本階段的任務是完成符合目標要求的原理方案和主參數確定。包括在明確主題要求的基礎上，通過功能分析、功能載體確定、原理方案及主參數確定等環節，培養學生根據現實需求運用機構與結構的能力。

（2）機械結構設計。本階段的任務是根據原理方案完成機械結構設計及虛擬三維造型。通過機械結構構思、軟件三維造型、零件和裝配工作圖繪制等環節，培養學生機械結構的運用與創新能力。

（3）創新作品的后期工作。主要任務是在前面工作的基礎上，完成技術說明書編制、作品推廣和專利申請準備工作。通過技術文件的準備、作品視頻和PPT編制及專利申請等環節，培養學生創新作品推廣和保護的能力。

2.教學組織與實施形式

機械創新設計實訓的開設應與學校的實際情況相適應。對硬件條件好、教師數量足夠、實訓經費充足的學校，可以把實訓列入專業教學計劃，作為必修課全面鋪開。對于一時軟硬件條跟不上的學校，可以通過設置選修課開設，先讓一些基礎好、積極性高的同學參加進來，摸索經驗，等取得一定效果后再逐步推廣。

由于機械原理方案的構思、機械結構的確定等都需要有一個較長時間的思考、分析和比較過程，不可能通過集中時間突擊完成。所以我校機械創新設計實訓不采用集中實訓周的形式進行，而是安排在平時正常的上課周，通過課內與課外相結合的方式來進行。課內做一些集中講解，包括對主題的理解、方案設計的方法、典型創新設計實例和實用新型專利申報等。至于具體的資料收集、設計構思、虛擬造型和出工程圖等則可部分安排在課外進行。如果教學時間和投入受限，機械創新實訓也可以先選擇其中的部分內容進行實訓。譬如，只要求根據主題確定相適應的主題產品、完成滿足功能要求的原理方案，或者在給定機構示意圖的條件下要求完成相應的機械結構設計等等。

為了培養工程實踐過程中的團隊意識和合作能力，在機械創新設計實訓中提倡以小組的形式完成訓練任務。通過組建有興趣、各有所長、相互默契、肯吃苦耐勞的設計小組團隊，可以使訓練活動更有效地開展。訓練小組的成員控制在5人以內為宜，以使大家有機會討論和構思方案，提出各種奇思妙想，激發興趣和熱情。

3.實訓教材、指導及考核

實訓過程中有一本合適的教材，可以幫助和指導學生更有效地開展活動。經過近幾年機械設計實訓教學和競賽指導工作，筆者逐漸感受到一些機械創新理論如何與實際機械創新設計相融合的具體方法，初步了解了高職學生在創新設計思維上的一些規律，編寫了適合于高職創新教學的實訓教材。以機械創新設計過程為線索組織內容，包括明確創新設計任務、機械原理方案創新設計、機械結構創新設計、樣機制作、機械創新設計與制作實例、創新作品的后期工作等。力圖體現創新原理、設計方法、機械制造等在機械創新設計實訓中的綜合應用。借助大學生機械創新設計競賽作品和部分工程設計實踐案例的展示，做到理論聯系實際、深入淺出、便于學習參照。

由于機械創新設計實訓是在相對松散的環境下進行的，所以教師要加強課外的輔導與檢查。在每個階段都要有相應的進度與成果要求。實訓結束必需提交規定的設計作品，如設計說明書、虛擬實體、工作圖、實物樣機等。審核作品采用初審與終審兩步，對初審不合格的作品要提出意見并要求修改，終審時對實訓給出考核成績。

考核重點：

（1）原理方案（新穎性、創新性、實用意義或前景）；

（2）結構設計（結構合理性、工藝性、設計資料完整性等）；

（3）個人在小組中的作用（平時表現、小組評議）。

成績評定包括過程評價（主要考察工作態度和獨立工作能力）、階段評價（主要實訓中幾個主要階段的評價）、小組評議（小組排序）和目標評價（主要通過作業、答辯體現）。

三、開展機械創新設計實訓的注意點

創新實訓不同于一般意義上的課程設計，沒有現成的資料、步驟、方法可以參考，所以組織與開展創新實訓需要在教學探索過程中不斷總結與完善。根據實訓教學的屬性，機械制造專業在開設創新實訓時應注意下列幾點。

1.通過具體的創新設計任務組織實訓教學

能力培養總是與完成特定任務的活動相聯系，沒有一個具體的工作任務、離開具體的新創實踐活動是不可能完成教學目標的。所以通過創新任務引領來設計和開展活動是創新能力培養的重要特點。而且，直接針對創新活動中的工作任務開展訓練，可以減少創新能力被人為的割裂，真實體現技術活動的綜合性。

2.以做、學、教緊密結合的思路設計實訓過程

創新實訓作為有特定目的的活動受意識的控制，學生在活動中所具有的認識水平，極大地影響到行動中策略與方法的運用。創新實訓采用“做中學、做中教”，可以防止出現走過場，確保能力的培養與理論的提升相互協調。

3.通過教學與競賽訓練相結合的形式開展實訓活動

近些年來，各級各類創新競賽在高校得到了廣泛的開展。雖然競賽不是高等職業教育創新教育的全部，但是充分吸取各級各類競賽中的有效經驗，可以更好地落實創新型高技能人才培養的任務。例如，機械創新設計實訓采用教學與競賽訓練相結合，不僅可以較好地引導學生參與競賽，還可以較好地把握創新設計實訓的內容與深度。

我校機械創新設計實訓的開設，使得學生的創新意識與能力得到加強與提高；在理論方案設計、機械結構設計、實物樣機制作和作品后期工作等方面得到了不同程度的訓練。編著的機械創新設計實訓教材被確定為浙江省高等教育重點教材，并由機械工業出版社正式出版；在浙江省大學生機械設計競賽研討會上，受邀向全省工科院校相關教師就如何開展機械創新設計訓練作交流發言。當然，機械制造類專業開設機械創新設計實訓尚屬首次，實施過程中也遇到了一些問題，如課題難度的把握、不同基礎學生的全部參與、相關課程及學時的協調等。但只要我們在教學中不斷的探索實踐，及時總結與改進，一定會在創新型高技能人才培養的道路上走出自己的特色來。

[1]陳長生.高職機械專業基礎技能訓練的模式與實踐[J].裝備制造技術,2009，(1).

[2]陳長生.基于實踐訓練的高職學生機械創新能力培養[J].職業教育研究，2011，（10）.

[3]胡成武，潭艷萍，何國旗，明興祖.構建大學生機械創新設計能力培養的教學體系 [J].湖南工業大學學報，2008，(2).