基于項目驅動的機械專業研究生創新訓練的設計與實踐

張珂

摘要：本著提高研究生創新能力培養的目標，介紹以項目為主體的研究生創新訓練設計和設計，引導學生在項目中自主應用機械工程專業知識，分析和解決實際問題，培養學生的創新意識和創造思維，提升學生的創新能力和工程技能，為其以后的科研工作打下堅實基礎，實現全面提高研究生的培養質量和綜合素質。

關鍵詞：項目驅動 研究生培養 機械類 實踐與創新 能力培養

一、研究生創新訓練項目的篩選

為了加強研究生創新創業意識的培養，根據項目的設計規劃，以研究生創新項目制的形式向我校全體機械工程學科的研究生招標申報。每個項目組設置研究生負責人一名，并配備一名導師，小組由2～3名研究生組成。申報書匯總后，共計25個項目申報。學院組成由學科教授領銜的答辯小組，對申報項目的研究生小組進行答辯評審，每個小組制作PPT由一名代表參加答辯。經過學院答辯小組根據各小組的答辯情況，評分排序。根據評審排序情況，成果實物優先的原則，確定入圍本項目。入圍項目的各小組有學院給予5000-8000元的項目資助，用于項目所需。入圍各項目的情況如下：（1）項目一：家用釀酒器；（2）項目二：煤餅壓平機的設計；（3）項目三：新型搪瓷用鋼抗鱗爆性能檢測方法及設備的研發；（4）項目四：脊柱微創手術并聯機器人結構設計；（5）項目五：盲操作區域鋼筋綁扎設備研發；（6）項目六：汽車內飾蓋板沖壓成型模擬及優化

二、項目實施的設計思路

1.研究生創新創業訓練計劃按“總體設計，分項實施”的原則，實行項目負責制，采取“項目管理”的辦法組織實施。

2.建立研究生創新創業訓練計劃實施管理機構，由6名項目研究生負責人組成管理小組，自行管理項目運行。

3.配備專項負責教師制定研究生創新創業訓練計劃項目的資金使用管理辦法及各分項目的組織實施辦法。

4.各小組定期組織學術沙龍，研討問題。

5.組織學科教授對項目進行中期檢查答辯和結題答辯評審，注重項目過程管理和指導。

三、各訓練項目的實施情況

1.項目一：家用釀酒器的設計研發旨在解決家庭對各種果酒的需求。運用這臺家用釀酒器，用戶可以自己制作自己想要的水果酒類。采用新鮮的水果加上工藝配方，生產出純天然的水果酒。非常健康及方便，不存在任何添加劑，做到即釀即喝。

此次設計的基本思路是：（1）根據家庭的需要，將釀酒器的釀酒量控制在2.5L～3.5L（大概4～5瓶）；（2）使釀酒器的外觀優美，刺激客戶的購買欲望；（3）設計的釀酒器要加工起來方便，結構緊湊，盡可能減少設計上的不協調；（4）保證釀酒器工作時所需要的工藝溫度；（5）根據內膽的外形尺寸來確定散熱片的尺寸。

2.項目二：設計了一種新型煤餅壓平機，該煤餅壓平機具有一個置于被壓煤粉上端的前處理裝置及壓平裝置，壓平裝置通過擋板與平臺相連接，平臺通過導柱以及緩沖件與平板連接，緩沖件中間裝有彈簧，可以通過上端螺母來調節平板與平臺之間的高度，平板通過電機固定板與減速電機連接，減速電機啟動之后帶動齒輪在齒條上移動，進而將力傳遞到整個裝置，當整個裝置運動的過程中完成煤粉壓平的工作。

3.項目三：項目主要是針對已有搪瓷用鋼抗鱗爆性能檢測標準中存在的不足之處進行改進，使實驗裝置操作簡便、快捷，實驗結果更準確、可靠。搪瓷用鋼抗鱗爆性能的新型檢測方法，利用硫代硫酸鈉代替現有標準中用的氧化砷和氯化汞劇毒試劑，解決了環保問題；相關設備的研發，設計了夾具以解決因受力不均勻造成的密封性能不好的問題，使得試驗結果更準確、可靠，為企業提供較準確的檢測數據。

4.項目四：項目旨在解決由于脊柱微創手術環境的特殊性，對醫生的技術熟練度要求很高，并且由于手術中長時間曝光在射線下會對醫生造成一定的傷害。開發一種能替代醫生進行手術操作的高精度機械手。從機械結構設計和控制算法設計兩方面進行研究。設計結構為并聯平臺機械機構具有6個自由度，主要構件包括上平臺（機器人末端） 、基座、胡克鉸（12個）、6對直線運動單元（圓柱副）。分析影響并聯機器人末端執行器位姿精度的影響因素，量化運動副的結構參數偏差對平臺末端執行器的位置誤差和姿態誤差的影響，然后對機器人末端執行器的位姿誤差進行補償。

5.項目五：項目主要研究內容是在盲區進行鋼筋綁扎的設備。解決在工人手工無法操作或視野受阻的情況下，無法順利將鋼筋綁扎完成的問題。項目研究的難點在于盲區視野受阻，空間狹小，從而存在鋼絲綁扎過程中需要繞大圈，當綁扎一段時間后，會出現鋼絲還未繞緊鋼筋，鋼絲已經斷開以及綁扎完成之后如何將繞勾退出等問題難點。

6.項目六：采用有限元分析軟件對某汽車座椅外側板進行沖壓模擬分析，根據初始設計對加工進行模擬發現零件存在開裂風險并提出解決方案，對方案進行分析計算驗證了該改進方案的正確性，拉延過程開裂風險得到解決。同時，針對該座椅外側板成型過程中壓邊力、沖壓速度、板料厚度、摩擦系數等參數進行正交試驗，以零件最大減薄率和最大增厚率為目標，獲取到了最優的成型方案，大幅提高了工件品質，在實際試模中驗證方案的可行性。

四、項目實踐效果和收獲

由于項目均來源于實際問題進，能夠較好地調動學生的學習興趣。當項目完成時，給予學生很大的自信心的提升。同時，由于在完成實際項目的過程中，研究生不僅要完成項目工作，同時還需要與導師、與項目負責人之間進行溝通交流，對其所完成的項目部分負責，鍛煉了學生的思維邏輯能力，創新能力以及團隊精神。在本次項目實施中，計撰寫發明專利5項，撰寫學術論文4篇。

通過項目的設計和實施，學院在基于項目驅動的研究生創新培養方面也獲得了一些有益的經驗和啟示：

（1）有效建立實施研究生創新創業訓練計劃的運行管理機制。第一，研究生創新創業訓練計劃按“總體設計，分項實施”的原則，實行項目負責制，采取“項目管理”的辦法組織實施。第二，建立研究生創新創業訓練計劃組織實施機構。第三，制定研究生創新創業訓練計劃實施管理辦法及各分項目的組織實施管理辦法。（2）打造“雙師型”教師隊伍。創新創業教育需要一支創新創業理論與實踐兼備的“雙師型”教師隊伍。在課題中鍛煉學校的專業教師。（3）搭建創新創業學生實踐平臺，構建與實施研究生創新創業訓練計劃。開展創新創業教育第二課堂拓展活動，通過多種途徑開發教學資源，拓展學生視野，激發學習興趣，可通過建立校外實踐基地、論壇講座、創業社團活動等來實現。整合第二課堂教學資源，打造研究生創新創業訓練計劃。將學生課外科技活動、學科競賽、講座、社團活動、社會實踐活動、職業技能培訓等第二課堂活動整合形成“研究生創新創業訓練計劃”。

（4）明顯提高了學生的創新意識和自主科研的主動性，較好地激發了學生的學習興趣和科學研究興趣。

（5）明顯提高了研究生的獨立工作能力和團隊協作能力。

五、結束語

在實施的過程中，激發了學生的興趣，激勵在項目中發現問題并積極地去解決問題，不斷提高研究生的理論和實踐技能。有助于培養研究生的分析解決問題能力、科研能力和創新能力，提升研究生的科研綜合素質。

參考文獻：

[1]沈顯慶，寇曉靜，王蘊恒，崔崇信.基于項目驅動的研究生創新教學模式研究與實踐.教育教學論壇，2016，（23）：126-127.

[2]劉桂陽，王娜，齊瑛.基于項目驅動的開放式教學模式探索與實踐.牡丹江師范學院學報，2015，（01）：65-67.

[3]沈顯慶，寇曉靜，馮新宇，王蘊恒.基于項目驅動的研究生創新能力培養模式的研究.2016.