機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)研究

任寧 馬曉錄

［摘要］培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是大學(xué)教育的目標(biāo)與責(zé)任之一，本文試圖從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩方面探討如何通過機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與提高機(jī)械類專業(yè)大學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力。提出采用案例驅(qū)動(dòng)法進(jìn)行理論教學(xué)，指出應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力培養(yǎng)的促進(jìn)作用。通過理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的理論與實(shí)踐聯(lián)系能力，從而培養(yǎng)和提高大學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力。

［關(guān)鍵詞］創(chuàng)新人才機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽畢業(yè)設(shè)計(jì)

［中圖分類號］G642［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號］2095-3437（2014）12-0111-03 一、引言

當(dāng)今世界創(chuàng)新能力的大小已成為衡量一個(gè)國家綜合國力強(qiáng)弱的重要因素，科技創(chuàng)新已成為各國搶占經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)的戰(zhàn)略核心。江澤民同志早在1995年的全國科學(xué)技術(shù)大會(huì)上就指出：“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。”劉延?xùn)|副總理在國家自然科學(xué)基金委員會(huì)調(diào)研座談時(shí)指出：“當(dāng)前我國科技事業(yè)發(fā)展面臨著前所未有的大好形勢，中央把科技創(chuàng)新提到了一個(gè)新的戰(zhàn)略高度。黨的十八大明確強(qiáng)調(diào)要實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，指出科技創(chuàng)新是提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國家發(fā)展全局的核心位置?！边@些都充分體現(xiàn)了國家對科技創(chuàng)新的高度重視，而要提高科技創(chuàng)新能力，必須培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才。因此，在當(dāng)前復(fù)雜的國際競爭環(huán)境下，人才的創(chuàng)新能力培養(yǎng)是擺在當(dāng)代高等學(xué)校面前的一項(xiàng)嚴(yán)峻課題。

二、現(xiàn)狀分析

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等機(jī)械類相關(guān)專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)課程，主要介紹創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及其在機(jī)械工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。通過該課程的理論學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步了解機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思維基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)；掌握機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本理論和方法；并通過機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)和創(chuàng)新能力。同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，充分發(fā)揮創(chuàng)新思維能力進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐。通過解決實(shí)際問題，逐步形成創(chuàng)新能力。

目前國內(nèi)許多高校都開設(shè)了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程，取得了一定的教學(xué)成果，但在教學(xué)實(shí)施過程中不同程度地仍存在以下問題：1.重視理論知識(shí)的傳授，忽視創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)；2.教學(xué)手段單一，實(shí)踐性應(yīng)用環(huán)節(jié)薄弱； 3.試驗(yàn)條件、設(shè)備落后，綜合型實(shí)驗(yàn)少，學(xué)生動(dòng)手能力不足。以上問題最終導(dǎo)致學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力較弱，機(jī)械創(chuàng)新能力不足。

三、教學(xué)改革的實(shí)施

為了克服現(xiàn)有理論和實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，提高大學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力，并滿足教育教學(xué)工作需要，本文試圖從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)改革兩方面探討如何培養(yǎng)和提高機(jī)械類各專業(yè)大學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力。

（一）理論教學(xué)環(huán)節(jié)

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論教學(xué)環(huán)節(jié)主要講授三方面內(nèi)容：創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例。其中，創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)部分介紹創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造原理；創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法部分介紹常用創(chuàng)新技法及利用相應(yīng)創(chuàng)新技法進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)的實(shí)例；機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例部分對典型案例進(jìn)行分析，典型案例主要包括：運(yùn)用創(chuàng)新思維方式、創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法所開發(fā)出來的新型機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)和機(jī)械，以及企業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新的典型案例。在此過程中闡述創(chuàng)新的過程和思路，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式按照順序，依次講完創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法兩部分內(nèi)容之后，再進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例分析，這一授課過程極易形成以教師講授為主的填鴨式、滿堂灌的教學(xué)模式，教學(xué)效果可想而知，部分學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下，學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高非常有限。因此，為獲得理想的教學(xué)效果，必須摒棄滿堂灌的教學(xué)辦法，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，讓學(xué)生成為課堂的真正主體。為此，本文提出在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的理論教學(xué)環(huán)節(jié)采用“案例驅(qū)動(dòng)”方式講授相關(guān)內(nèi)容。即通過對一個(gè)或若干個(gè)具體的機(jī)械創(chuàng)新典型案例（比如全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽上的優(yōu)秀作品）的描述，引導(dǎo)學(xué)生對這些案例進(jìn)行討論，并在討論過程中總結(jié)出所應(yīng)用的創(chuàng)造性思維、創(chuàng)造原理和創(chuàng)新技法，從而獲得機(jī)械創(chuàng)新相關(guān)知識(shí)的一種教學(xué)方法。

在案例驅(qū)動(dòng)式教學(xué)中，要求老師和學(xué)生有更多的投入和參與，必然要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力，從而承擔(dān)更多教與學(xué)的責(zé)任。對于教師，必須做好課前準(zhǔn)備。授課之前必須認(rèn)真選擇和組織相關(guān)教學(xué)資料，從大量的文獻(xiàn)資料和生產(chǎn)生活實(shí)踐中選擇出合適的案例，并將案例編寫組織成適合于教學(xué)的結(jié)構(gòu)形式，以便于學(xué)生學(xué)習(xí)。對于學(xué)生，更應(yīng)充分做好課前的準(zhǔn)備工作，要對所講案例可能涉及的理論知識(shí)進(jìn)行提前梳理與學(xué)習(xí)。為此，每次上課之前，教師應(yīng)該提前將相關(guān)案例通知學(xué)生，使學(xué)生有充分的準(zhǔn)備時(shí)間。在課堂教學(xué)過程中，應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)對教師所提供的案例進(jìn)行分析、討論，并從中總結(jié)出有用的結(jié)論。在這一過程中，應(yīng)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，堅(jiān)持啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生“存疑、求異”的思維能力，激發(fā)學(xué)生的責(zé)任感、興趣和創(chuàng)新欲望。最后，由教師對課堂教學(xué)的全過程進(jìn)行歸納、評估，總結(jié)該案例所采用的創(chuàng)造性思維、創(chuàng)造原理和創(chuàng)造技法，并引導(dǎo)學(xué)生對自身在案例教學(xué)中所取得的成果經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，從而達(dá)到理想的教學(xué)效果。

（二）實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

創(chuàng)新思維、創(chuàng)新理論和創(chuàng)新技法的理論教學(xué)固然是創(chuàng)造的重要環(huán)節(jié)，但只有參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐，才能使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決實(shí)際問題，形成創(chuàng)造能力。因此，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)生加強(qiáng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)和理解、培養(yǎng)和提高其機(jī)械創(chuàng)新能力具有重要的作用。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)對學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用。

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行典型機(jī)構(gòu)（比如常用的機(jī)電產(chǎn)品）的拆裝，對機(jī)構(gòu)的原理、特點(diǎn)熟悉并掌握之后再進(jìn)行新的創(chuàng)造設(shè)計(jì)。鼓勵(lì)學(xué)生自由發(fā)揮，按照不同的思維方式、設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)出具有相同運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，但結(jié)構(gòu)形式不同的新機(jī)構(gòu)。每個(gè)學(xué)生的原理和方案應(yīng)具有不同方面的獨(dú)創(chuàng)性和新穎性，最后進(jìn)行集體討論，方案選優(yōu)。

實(shí)踐是創(chuàng)新之源，工程實(shí)踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，創(chuàng)新作品的實(shí)現(xiàn)依賴于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)基地。近年來，我校以機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)室建制為主線，構(gòu)建了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)（機(jī)械基礎(chǔ)）開放平臺(tái)和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)（專業(yè)實(shí)訓(xùn)）開放平臺(tái)。依據(jù)學(xué)生創(chuàng)新能力的差異，從創(chuàng)新能力培養(yǎng)的規(guī)律出發(fā)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中為不同能力的學(xué)生設(shè)置了基礎(chǔ)層次、創(chuàng)新層次和提高層次的三級實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。通過分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，顯著激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新熱情，使學(xué)生的創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題能力、實(shí)踐動(dòng)手能力等均得到了不同程度的培養(yǎng)和提高。

2.鼓勵(lì)學(xué)生參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽

實(shí)踐證明，學(xué)生參加各級各類機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽有利于提高自身的專業(yè)能力、解決問題能力和社會(huì)交往能力，并最終提高學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力。

為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新實(shí)踐能力，落實(shí)好教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)，我校從2007年始已成功舉辦六屆大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)意大賽。機(jī)電工程學(xué)院參加了歷屆比賽，并取得了優(yōu)異成績。

“全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”是由教育部高等教育司發(fā)文舉辦的一項(xiàng)全國大學(xué)生重要科技競賽活動(dòng)，也是由教育部和財(cái)政部資助的全國大學(xué)生九大賽事之一。目的在于引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、綜合設(shè)計(jì)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對實(shí)際需求進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新思維、機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝制作等實(shí)踐工作能力；吸引、鼓勵(lì)廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件。大賽因其選題的現(xiàn)實(shí)意義、涉及知識(shí)和技能的綜合性，以及組織的規(guī)范化加上高校的高度重視，為促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)提供了實(shí)施的平臺(tái)。

圍繞全國大學(xué)生競賽項(xiàng)目主題，依托開放基地與平臺(tái)，學(xué)校進(jìn)行多次的校內(nèi)外參賽作品制作和選拔賽。為鼓勵(lì)學(xué)生積極參加全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，機(jī)電工程學(xué)院于2007年成立學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新科技興趣小組。從第三屆開始，已連續(xù)參加了三屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，并在著手準(zhǔn)備參加第六屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽。參賽作品“全自動(dòng)植樹車”獲慧魚組競賽一等獎(jiǎng)，“路面自適應(yīng)智能除雪車”、“全自動(dòng)盤類清潔機(jī)”等獲慧魚組競賽二等獎(jiǎng)；“全自動(dòng)植樹車”、“自動(dòng)化立桿機(jī)”、“健康飲食定量添加器”等獲決賽二等獎(jiǎng)。其中，獲得第三屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽決賽二等獎(jiǎng)的“全自動(dòng)植樹車”是河南省高校首次在此類全國大賽中獲獎(jiǎng)，在學(xué)生中起到了顯著示范作用。

3.畢業(yè)設(shè)計(jì)階段

畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的有效途徑，搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)有助于學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)與提高。

在畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題階段，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合機(jī)械創(chuàng)新完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題工作；引導(dǎo)學(xué)生將機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程中所掌握的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新原理與創(chuàng)新技術(shù)等知識(shí)綜合應(yīng)用到機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等畢業(yè)設(shè)計(jì)的全過程中。

通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生把大學(xué)四年所學(xué)到的數(shù)學(xué)、外語、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)知識(shí)和機(jī)械方面的專業(yè)知識(shí)，以及機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用，初步培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為將來從事機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié)論

本文從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩方面探討了如何通過機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)和提高大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力的方法和途徑，提出采用案例驅(qū)動(dòng)法進(jìn)行理論教學(xué)，指出在實(shí)踐教學(xué)階段，應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)、各級各類創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要的機(jī)械創(chuàng)新型人才。

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［責(zé)任編輯：碧瑤］