機械創新設計實驗課程改革

楊孟杰　劉夫云　楊運澤　陳磊磊

摘 要：基于機械類專業培養需求以及“機械創新設計”課程的特點，針對目前機械創新設計實驗教學現狀以及存在的問題，對《機械創新設計》實驗內容及模式進行改革與創新，建設能滿足機械創新設計實驗教學要求的開放式實驗室及管理模式，并通過開展各種創新設計競賽，充分調動學生的學習積極性，激發學生的創造力和創新意識。實踐證明可改善課程的教學質量，且大大激發了學生的學習興趣、提高了學生的綜合能力。

關鍵詞：機械創新設計 改革 實驗課程

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0188-01

當今世界，隨著全球化經濟競爭愈演愈烈，創新能力已成為決定一個國家綜合國力的核心因素。因此如何培養適應社會需求的機械創新技術人才，成為各高校機械類專業急需解決的問題。在當今激烈的就業競爭中，如何縮短與企業的距離，培養創新型人才，提高學生的一次性就業率，也成為高校的主要職責。因此對機械創新實驗進行改革，注重理論與實踐的結合，培養學生面向工程實際的思維理念，加強學生的創新意識以及動手能力，具有十分重要的意義。

1 機械創新設計實驗現狀分析

機械創新設計是機械原理和機械設計的后續課程，其目的在于培養和提高學生的創新精神和實踐能力，而機械創新設計實驗是以提高學生工程實踐能力、綜合設計與分析能力、科學研究能力以及創新能力為基本要求，培養能適應現代社會需求的創新人才為目標的實踐教學課程。但目前我校的機械創新設計實驗所存在的問題與國內的大多數高校的問題基本一樣，即學生多、課時少、設備少，而且實驗方法和教學手段過于單一，同時實驗開設與工程實踐應用結合不緊密，不利于發揮學生的創新能力，因此，如何充分利用現有的資源，對機械創新設計實驗進行改革，調動學生的積極性，成為了當務之急。

2 機械創新設計實驗的改革

基于目前機械創新設計實驗教學現狀，提出其教學改革的方案，以期通過實驗開拓一條培養學生創新精神、動手能力和綜合運用所學知識設計與分析能力、解決工程實際問題能力的新途徑。

2.1 加強機械創新設計實驗平臺的建設

慧魚模型（Fischertechnik）1964年誕生于德國，是由德國發明家ArthurFischer博士在其專利“六面拼接體”的基礎上發明的，是技術含量較高的工程技術類拼裝模型。它一共有300多種零件，可以說是一個結構件的家族，它除了有機械構件外還提供有電氣元件、傳感器、氣動構件、控制器甚至軟件等系統，涵蓋了機械、電子、控制、氣動、汽車技術、能源技術和機器人技術等學科領域，可拼搭成多種機構，只要學生能想到的結構，都可以用它搭建出來，通過實物拼裝和實物運轉，不僅可以直觀驗證設計構思，還可以給學生帶來極大的成就感，激發學生的學習興趣，為課堂及實驗室教學提供了良好的教具。該校機電工程學院機械創新設計實驗室針對專業需要，于2004年引進了“慧魚”模型組合包，其教學和實驗效果非常好，但是由于時間久遠，零件存在丟失和損壞的情況，不能滿足目前的實驗需要，有時4、5個學生共用一套模型，加上實驗時間限制，給學生偷懶提供了借口，這在一定程度上影響學生的動手能力。所以購買了一批新的組合包基本上滿足了實驗需求。

同時還建立了虛擬實驗室，學生運用計算機輔助設計技術實現虛擬裝配和運動仿真分析，可在現場實驗開始前驗證創新設計方案的正確性與可行性，同時還可以通過修改、調整來完善設計。這樣不僅使學生的創新思維和創新技能得到了培養，還提高了學生在實驗中的動手能力、工程實踐能力、軟件應用能力、分析計算能力和創新設計能力等綜合能力。

2.2 實驗模式和內容改革

改變由老師設計實驗方案，安排實驗步驟和程序的傳統被動實驗模式，采用由學生自主的主動實驗模式，由老師提出實驗設計題目，學生自己思考、自己設計實驗方案并在老師的指導幫助下完成實驗，給學生充分的自由和空間來發揮他們的創新精神。或更進一步，讓學生可以根據自己的興趣和愛好去查閱相關資料進行選題，然后由老師對學生的選題進行可行性分析，對于難度及工作量不適當的選題，老師應提出修改意見，并在選題的同時注重創新性和應用性以及與工程實踐的結合。對于比較好的設計和作品，我們可以拿去參加各種比賽，比如：三維設計大賽、機械創新設計大賽、機械工程訓練大賽等活動。通過自主創新課題的開展，讓學生成為實驗的主體，老師只做必要的指導，這樣既激發了學生的興趣又培養了他們的綜合創新能力。

2.3 加強實驗室開放力度與管理

實驗室在一段時間內對學生全天候開放，學生可以利用課余時間進入實驗室進行實驗，給學生創造寬松、自由的時間和環境，這樣可以打破實驗教學安排在時間和空間的限制，實驗不再是在固定的時間和地點完成。充分發揮學生的主觀能動性和創造性，實踐證明學生參與實驗的熱情得到了提高，而且，由于提高了實驗內容的開放性與綜合性，使得學生的獨立思考能力及分析解決問題能力得到了鍛煉，還培養了他們的協作創新精神。

加強開放實驗室管理，應用海軍航空工程學院采取的變被動管理為主動管理的開放式實驗室管理模式，以學生為主體，自主學習、自主管理，并配以必要的輔導答疑和安全監督。

3 結語

教學實踐證明，通過對機械創新設計實驗進行改革，利用“機械創新設計”課程的實驗以及教學平臺，能夠更有效地培養創新型人才，很多學生在各類競賽中獲得了很好的成績，并通過創新設計申請了一些專利，取得了很好的效果，并為后續的課程改革提供很多有意義的參考方向。

參考文獻

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