以機械創新設計大賽為載體的假期師生工程實踐能力培養

張蘭　祝志芳　雙超軍

摘 要： 文章針對高校工科學校青年教師及學生工程實踐能力不足的問題，通過“以賽促能”，青年指導老師與學生參加機械創新設計大賽，結合指導學生參與賽事實施過程的體會，闡述機械創新設計大賽在培養師生團隊協作精神、創新設計能力及工程實踐訓練等方面起到的積極作用。

關鍵詞： 機械創新大賽 設計能力 工程實踐

1.引言

在高等工程教育人才培養體系中，高等工程技術人才需具有較強的工程實踐能力、良好的綜合素質、一定的創新意識和創新能力。以滿足科學技術與社會經濟快速發展對工程型人才的需求[1]。隨著高校不斷擴招，學校為了生存和發展的需要，引進了大量碩士、博士畢業生，補充到高校教師隊伍中[1]，高校青年教師隊伍迅速擴大。這些青年教師大都從高校走向高校，沒有在企業實際工作的經驗，缺乏工程實際問題解決的知識和經驗，這對培養工科生的工程素質而言，無疑是有缺失的[2]。本文以機械創新設計大賽為載體，青年教師作為指導教師在大賽的整個實施過程中，深刻地體會到參加機械創新設計大賽對教師自身的工程意識、學生的創新能力、工程實踐能力的提高具有重要作用。

2.機械創新設計大賽的成效和啟示

全國大學生機械創新設計大賽是由教育部高等教育司舉辦的一項全國大學生重要科技競賽活動，也是由教育部和財政部資助的全國大學生九大賽事之一，由教育部高等學校機械學科教學指導委員會主辦，機械基礎課程教學指導分委員會、全國機械原理教學研究會、全國機械設計教學研究會聯合著名高校共同承辦[3]。這是面向全國大學生的一項重要科技活動，其目的在于推動普通高等學校促進本學科領域面向21世紀課程體系和課程內容的重大改革，“促進教育也要實現兩個轉變”重要思想的落實，它將有助于高等學校實施素質教育和卓越工程師教育，注重引導高校在教學中培養大學生團隊合作意識、創新設計能力、綜合設計能力和理論聯系實際的良好學風，有助于大學生工程實踐素質的培養，提高學生機械創新思維、機械創新設計和工藝制作的綜合能力，加強學生動手能力的培養和工程實踐的訓練，提高學生針對實際需求進行創新設計和實際制作的實踐工作能力，吸引并鼓勵學生積極主動地參加課外科技活動，為學生成為高素質工程人才創造條件[4]。

2.1創新教學體系

目前的課堂教學大多是老師通過多媒體進行教學，對于一些比較抽象和難以理解的知識，特別是學生對于機械設計、機械原理、制造工藝等方面知識缺乏實踐經驗而難以理解，對于學生動手能力的培養甚少。雖然課程設置了一些實驗，但因與實際關聯度不高，實際指導意義不大。大學生參與工程訓練的時間有限、接受指導的力度不夠，以致解決工程實際問題的能力不強，難以適應企業與社會的要求，若能充分利用每年1/4的假期時間，通過參加機械創新設計大賽，師生共同選題，給學生創造更大的創新空間，學生自查文獻，確定方案，則有助于學生獨立思考和自主設計，同時適當地讓學生參與科研課題，能較好地解決學生工程實踐能力差、教學中企業需求與教學活動脫節的問題，培養學生的科學精神和創新思維[5]。

2.2提高青年教師教學水平

目前，青年教師存在教學任務重、經濟負擔重、科研精力和時間不足等實際情況，導致其沒有更多時間“充電”學習，鍛煉工程實踐意識。通過指導學生參加機械創新設計大賽，教師在指導過程中既要教知識，更要教能力；既要有深厚的理論知識，又要能夠聯系實際，注重加強相關課程知識點的銜接和專業知識的緊密結合，通過不斷查閱資料并化為己有，加深對所教授課程基礎理論和專業相關知識的了解，再傳授給學生，提高自己的教學水平，同時積累大賽指導經驗，應用于課堂教學，知識講解更透徹，形成良性循環。

3.培養大學生工程實踐能力

每屆機械創新設計大賽除第一屆外都有一個主題，而且是緊扣社會需求的熱點問題，為了在比賽中脫穎而出，取得優異成績，學生必須在日常生活中仔細觀察、認真思考，從解決實際問題的角度出發，兼顧設計的可行性和造價，最終拿出自己的設計方案，而要將想法變成現實的東西還需經過反復論證、修改及相互討論才能最終確定。在方案的修改過程中會遇到許多不可預知的問題，在解決問題的過程中要求學生有深厚的理論知識和創新思維，極大地提高學生的創新能力和工程實踐能力。

實踐能力是一種綜合能力，包括觀察能力、獲取知識和應用知識的能力、動手能力、組織謀劃能力、交際能力和表達能力，等等。

3.1鍛煉大學生實際動手能力

目前大學教學在基礎理論、基本知識、基本技能等教學方面進行了一定的加強，以滿足科技日益發展對人才需求的新要求。同時對于大學生實際動手能力的培養越發意識到其重要性，讓學生有一技之長，畢業后能很快適應工作。

機械創新設計活動的整個過程以學生為主，教師只是充當指導者的角色。參賽作品基本由學生自己動手制作完成。以我校2014年獲得全國大學生機械創新設計大賽一等獎“行走式組合機構演示教具”的制作過程為例。其六足行走機構是學生到鋼材市場采購適合的鋼板，回來后在虎鉗上進行加工制作而成，再利用電焊將六足與行走機構裝置進行焊接，而所有的演示機構如齒輪、凸輪、鏈輪、帶輪等通過購買獲得，然后統計計算各個部分之間的裝配尺寸，利用鉆床在鋼板上鉆孔，通過緊固螺絲進行固結，最后將電機安裝在電機架上，采用單片機編程控制，達到行走機構的原地打轉、往復行走的演示效果。這些零部件的加工制作不僅鍛煉了學生的實際動手能力，而且提高了學生的實踐技能。在這個過程中，學生不僅能較熟練地使用各種加工工具和加工設備，而且能夠加工制作出較為合格的作品。學生具備這樣的能力在日后工作崗位上更容易得到領導的賞識，更易獲得成功。

3.2提高專業知識的綜合運用能力

機械創新設計大賽是一個多科學知識交叉融合的過程，涉及的知識包括機械、電氣、材料、力學、數學、物理等。在設計方案時要通過繁瑣的計算和理論推導，確定最終的設計方案。接下來應繪制出零件圖和裝配圖。工科學生在課堂上均學習過機械制圖課程，但是要能準確、規范地表達出自己的方案則不是每個學生能夠做到的，這就要求在實踐中不斷學習和鍛煉。圖紙對于機械加工來說是一種語言表達，工人師傅全靠圖紙的信息加工零件，為了避免在加工時出現錯誤，學生必須結合課堂上的知識深刻理解各種繪圖知識和技巧，這個過程對于學生的繪圖能力具有很好的強化作用。參加過機械創新設計大賽的學生的繪圖能力都有很大的提高。之后要考慮工藝加工問題，如果設計的零件不能加工出來則表明設計不切實際，不合理。這就要求學生對所學的理論課程能夠應用于實踐，并兼顧材料的選擇、造價的低廉，這樣設計出的作品才經濟、實用、具有市場競爭力。通過這種真刀真槍的實際鍛煉，學生綜合運用專業知識的能力得到了加強，提高了創新設計能力。

3.3提高語言表達能力

機械創新設計大賽除了作品的現場展示，還要求進行PPT答辯。在答辯時學生應能夠清晰、準確地回答出評委老師提出的各種問題，具有一定的語言表達能力和應變能力。所以學生在比賽之前必須捋順自己的設計思路，認真組織語言，撰寫設計說明書和答辯提綱，還要有針對性地對評委老師可能提出的問題進行必要準備。這個過程鍛煉并提高了大學生的語言表達能力。可以說機械創新設計大賽是鍛煉大學生對所學理論知識綜合運用能力的一個非常好的舞臺。隨著就業形勢的日益嚴峻，社會競爭壓力的增大，畢業生能不能找到理想的工作，能不能取得事業上的成功，很大程度上取決于大學生綜合運用所學知識的能力及對社會的適應能力。社會需要的是能夠解決實際問題，經得起實踐考驗的人才而不是只會啃書本的書呆子。經過大賽的錘煉，大學生提高了對所學知識的駕馭能力，這些在大學里就思維活躍、有創新精神和創新能力的學生在工作崗位上很快會成為業務骨干，很容易取得事業上的成功。

4.結語

通過參加機械創新設計大賽，建立起假期青年教師參與工程鍛煉并指導學生工程實踐的有效途徑與制度，能克服青年教師教學任務重、科研精力和時間不足等問題，同時學生的工程實踐能力得到極大鍛煉，能使青年教師的專業發展與學生工程應用能力的提高形成正相關，對于提高教學質量和教學改革具有深遠意義。

參考文獻：

[1]林建.“卓越工程師教育培養計劃”通用標準研制[J].高等工程教育研究，2010（4）：21-29.2007，21（7）.

[2]周文斌，陳紹薇.地方性高校青年教師激勵策略研究[J].昭通師范學報，2011，（6）.

[3]楊叔子，彭文生.再論機械創新設計大賽很重要[J].高等工程教育研究，2009（5）.

[4]崔秀梅.參加機械設計大賽培養學生創新能力[J].科教文匯，2013（1）.

[5]楊慶煊，夏旗蘭.地方普通工科院校學生機械創新能力培養的途徑與方式[J].井崗山學院學報：自然科學版，2009（8）.

基金項目：江西省社會科學規劃項目（11JY46）；江西省教育科學“十二五”規劃項目（11YB221）。