機械創新人才培養的課程體系研究與實踐

魏春梅

摘要：為適應21世紀的機械創新設計人才培養，我校開設高起點、高目標和高水平的教改試點班——創新實驗班，即每年從機械專業學生中選拔思維活躍、學習能力強的學生，開辦一個機械“創新實驗班”，針對“創新實驗班”建立專門的課程體系、教學計劃、培養方案和實踐教學體系，來提高學生的綜合素質、工程實踐能力、創新能力，并取得了一定的效果。

關鍵詞：創新人才；課程體系；培養方案；實踐能力

中圖分類號：TH122 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）40-0147-02

傳統教育下學生的學時越來越少，學習課程越來越多，但考試的形式還是傳統的一張試卷，教多少考多少，教什么考什么，學生完全沒有時間和空間發展個性，因此有必要通過模式創新、內容創新、管理創新和環境創新等一系列創新活動為人才培養進行努力。作為“小范圍，大動作”的高起點、高目標和高水平的教改試點班的開設，培養基礎扎實、思維活躍、綜合素質高的拔尖創新人才是高等教育改革的舉措之一[1]。我校提出了“機械類專業創新實踐教改班”的教學改革，通過探索創新人才培養模式，探索具有厚基礎、寬知識，重學科、淡專業，有較強的創新和實踐能力，素質高、適應面廣的全面發展的培養模式，以適應知識經濟時代機械對創新人才的需要。

在機械專業實施大類招生、柔性分流，通過調研，根據機械類專業培養目標與定位，選拔開辦機械創新實驗班。對實驗班的培養課程體系、實踐教學體系和教學模式進行改革。

一、指導思想與基本思路

改革的指導思想是：突出“體現地方經濟建設最明顯，結合地方經濟建設最密切，服務地方經濟建設最直接，適應地方經濟建設最主動”的辦學特色，體現“思考人類、適應時代、服務社會”的辦學理念，建立面向現代化、面向未來、面向世界的戰略發展觀。改革的基本思路是：圍繞創新人才培養的課程體系的修訂與實施，確立將知識、能力、素質三者相結合的創新人才培養模式，來提高學生的綜合素質、工程實踐能力和創新能力。構建出“將新的發明原理與方法應用到機械創新設計中，再到計算機CAI輔助創新軟件和專利戰略”的完整體系結構。將與課程密切相關的課程設計和實驗課程開發出來，合理安排學生的實踐教學和工程綜合訓練，形成了重在通過實踐來培養動手能力的實踐教學體系；結合通過分步驟分階段的工程訓練、第二課外科技活動和社會實踐活動，全面提高學生各方面的能力和綜合素質。

二、主要內容與實施

（一）建立適應機械創新人才培養模式的課程體系

我們初步形成了面向機械類機自類專業的“重基礎、寬口徑”的課程創新人才培養體系。培養的思路：通過降低重心、注重學科交叉來擴大專業方向；重視基礎教育的同時加強通識課程的教育，來提高學生起點；盡可能創造條件、加強建設創新基地，強化動手實踐環節；壓縮理論教學學時，抓緊“教學內容、教學手段和教學方法”三方面的改革，發展學生積極和快樂的健康個性。在這個培養思路的指導下，提出創新人才培養的課程體系和教學內容改革的方針：以發明問題解決理論——TRIZ理論為指導，建立以概念設計、結構設計、造型設計為主的核心課程，以及以“計算機CAI輔助創新軟件的使用及專利戰略”為主導的輻射課程，構建出一套完整的機械創新人才培養的課程體系，為機械創新人才的培養奠定基礎[2]。

制定的機械創新課程體系主要包括核心課程、應用課程和輻射課程，構建出將發明原理與方法應用到機械創新設計中，再到計算機CAI輔助創新軟件和專利戰略的完整體系結構，主要包括以下幾方面。

1.核心課程。首先需要整合現行機械設計類、機械制造類和機械控制類專業課程。機械設計類課程主要包括《機械制圖》、《機械原理》、《機械設計》、《互換性與技術測量》、《有限元法》等；機械制造類課程主要包括《機械制造基礎》、《機械制造裝備》、《特種加工》、《液壓傳動》、《數控技術》等；控制類課程主要包括《控制工程基礎》、《微機原理與接口技術》、《機械測試技術》、《可編程控制器》等。對這些核心課程應該進行整合和重組。

2.應用課程。在原理創新設計方面，要求學生能明確機械原理設計中“創新”的意義，熟練掌握TRIZ理論的基本原理并能靈活應用。關于機械結構創新方面，要求學生能運用TRIZ方法，進行產品的結構創新設計，并能運用三維CAD軟件和有限元軟件對機械結構進行設計和分析。在機構創新構型方面，要求能運用TRIZ理論和方法，按照產品運動要求進行產品的構型創新。

3.輻射課程。在進行機械創新設計教學的過程中，引入計算機CAI輔助創新教育軟件來增強學生的創新能力，如億維訊集團的創新設計軟件Pro/Innovator、河北工業大學的產品創新軟件Invention Tool、有限元分析軟件等。借助這些源于世界各國的優秀專利而創建的創新方案庫和非常強大的綜合分析工具，引導學生用全新的視角和思路來分析問題，打破學生的思維定式。另外，還應該開設專利申請和寫作方面的課程，以提高學生對知識產權的保護意識。

在課程體系的基礎上，整合現行機械設計類、機械制造類和機械控制類專業課程，并制訂創新人才培養方案和與之配套的教學計劃，主要包括：基礎學科必修課、基礎學科選修課、專業方向必修課和專業方向選修課四部分的教學培養計劃。

（二）重構機械創新實踐教學體系

實踐教學是培養學生創新意識、鍛煉學生實踐動手能力的重要環節。加強工程實踐對培養學生的綜合與創新能力起關鍵作用[3]。

針對機械創新人才的特點重新構建實踐教學體系，利用學校省級示范中心的教學硬件建設的成果，加強實驗與實踐動手環節，開發改造課程實驗、機械設計訓練以及機械制造技術訓練，提高學生素質，減少驗證性實驗，增設設計性、創新性和綜合性實驗。采取模塊結構和分層次實驗教學方法，讓學生親身參與、經歷和感受，體會“創新源于問題而始于實踐”的理念。規劃了32個選修和必修的實驗與實踐環節，共8個模塊，不僅有單獨的機械類基礎實驗課程，還單獨設有學分，同時還加大課程實驗量，并讓學生參與一些大型實踐、實訓環節和大量的課外實踐活動，為進一步營造創新人才培養環境打下了良好基礎。為了提高學生工程實踐性環節的教學效果，本課題擬對課程設計、大作業等實踐環節進行改革，對《機械原理課程設計》、《機械設計課程設計》等重要課程的內容重新進行規劃，制訂緊密結合工程實際的課程設計大綱，并編寫一部實踐教材。

（三）大力開展第二課堂活動，培養學生工程實踐和創新能力

1.開發學生的創新性思維，培養學生工程實踐和動手能力。圍繞培養課程體系和教學內容改革，依托機械基礎省級示范中心，建立了由教師、學生和校辦工廠三者相結合的創新設計與制作中心，大力開展了第二課堂，培養了學生的創新能力，啟迪了學生的創新性思維，開發了創新潛能，加強了學生的工程實踐和動手能力。堅持把培養學生的創新能力、工程實踐和綜合應用放在重要的位置，采取理論知識的學習與實驗、實踐結合，課內與課外相結合，規范與激勵相結合的多方位措施，培養出高素質人才。

近幾年來，我校積極開展第二課堂活動，引導學生積極參與機械創新設計大賽、挑戰杯大賽、工程實訓大賽，參與科技小發明活動，學生將自己完成的作品在大賽演示并參加評獎，充分發揮學生的創造性，提高學生的綜合素質。

2.大力開展科技創新活動，培養學生的自主創新能力。課外活動旨在培養學生工程實踐能力，科技創新活動旨在促進學生創新能力的培養。學校成立了全天候開放的創新制作室。每一屆的機械創新設計大賽學生都積極參與，設立了科技創新基金，每年可通過學工組向校團委申報科技創新項目，通過后由團委與基地一起協調，提供必要的場所、設備、經費以及指導教師。這一方式重視學生的個性培養，加強工程實驗訓練與多學科交叉，提高學生創新設計與動手能力。

通過課外活動的形式讓學生得到更多的實踐機會，他們整體水平高，思想活躍，創新意識強。在實驗過程中，學生在發現不足時能積極思考，查閱資料或請教老師。科技活動一直保持著較大的優勢。

三、取得的成果

本項目立項以來，做了大量研究與改革實踐，已取得了如下成果。

1.通過對“創新理論教育、課堂教學中的創新意識培養、創新與實踐的關系以及創新與實踐方法”等諸多方面的理論與實踐研究，已經形成對機械類專業創新人才培養規律的較為明確的認識和較為準確的把握。

2.以創新系列課程、創新教育實踐性教學體系、課外活動以及機械創新設計大賽等為中心，形成了一套機械類專業人才創新能力培養的既合乎所定規范又利于“因材施教”的模式。

3.建成了培養學生創新意識、思維和能力為宗旨的實踐教學基地；涌現了一批學生的創新作品；鍛煉并提高了從事創新教育的教師隊伍及水平。

四、結語

在已經開辦的機械創新實驗班的基礎上，以提高學生的創新實踐能力和探索“教與學”的新模式為目標，對機械創新人才培養模式下的課程體系開展研究；以TRIZ理論為指導，制訂人才培養方案和教學計劃；依托基礎實驗教學示范中心提供的平臺，重構實驗教學環節，改革實踐性教學環節，為機械創新人才的培養奠定基礎。

參考文獻：

[1]陳瑞萍，李敬偉.加強大學生創新精神及創新能力的培養[J].教育教學論壇，2011，（10）.

[2]李延保.著力構建創新型人才生成的教育培養體系[J].中國高等教育，2006，（3）.

[3]宋巖，張繼平.機械創新設計實驗室開放式管理的思考與實踐[J].中國現代教育裝備，2011，（1）.