基于“機械CAX”創新設計能力的競賽平臺構建

葉炬鋒 孫科銳

摘 要：構建競賽平臺，以賽促教，基于“機械CAX”創新設計能力，推動大學生參與到機械創新設計競賽中，提高大學生的創新設計能力、工程項目實踐能力和團隊協作精神。

關鍵詞：教學；改革；競賽平臺；創新能力

作者簡介：葉炬鋒，浙江同濟科技職業學院講師。研究方向：數控專業教學與研究工作；孫科銳，浙江同濟科技職業學院。（浙江 杭州 310000）

基金項目：本文系浙江省高等教育課堂教學改革研究項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2018）05-0100-02

CAX技術是CAD/CAE/CAM技術的簡稱，是數字化信息技術發展而形成的新技術，具有知識密集、學科交叉、綜合性強等特點，在計算機輔助進行機械創新設計中可以發揮較大作用。培養學生使用軟件完成主要零部件的設計和總裝圖的繪制，熟練運用機械設計軟件進行結構設計；創建機械零件的三維模型，確認零件設計結果后，進入裝配設計環境；運用運動仿真和干涉檢查，解決靜態干涉和運動干涉問題；運用軟件對零件或產品進行性能分析、預測和優化，培養學生的工程創新能力。

2005年起，浙江同濟科技職業學院機電系學生積極參加教育廳所組織的機械人創新設計大賽、機械創新設計大賽、力學競賽、工程訓練綜合能力競賽和省團委組織的挑戰杯競賽，并取得了優異的成績，通過這些競賽極大地提升了大學生的創新設計能力、工程項目實踐能力和團隊協作精神。

一、以競賽促教學改革

機械類專業人才培養方案制定，要傾向于創新能力和實踐能力的培養，構建“機械CAX”課程體系，將創新設計理念貫穿于整個教學中，增加多種渠道的實踐環節，充分調動學生的學習積極性。通過計算機輔助設計及整套圖紙的繪制，使學生完整體驗到產品設計的要求和全過程，真正得到機械工程專業技能的訓練；實現零件實體建模中合理利用教改項目成果，使學生在教學過程中強化整體設計的概念、細化結構表達，融入創新設計理念。加強計算機輔助設計應用，提高學生的實踐能力和創新能力。

二、競賽平臺的構建

1. 建立制度。配合學院建立健全機電系競賽規章制度，主要包括參賽項目立項制度、校內初賽選拔制度、經費使用管理制度和激勵措施等。競賽的確立和校內的選拔制度能夠公正公平地選拔具備競賽資格的學生。激勵措施能夠吸引更多的大學生積極參加競賽，并營造良好的競賽氛圍。對于獲得省級和國家級獎項的學生可以申請免修相關課程和畢業設計的學分，并給予一定的物質獎勵。參賽學生根據取得的成績在校內評獎推優、推薦入黨、就業推薦等方面給予優先。

2. 建設競賽實驗室。以機械工程實訓基地為依托，為競賽學生提供工程創新實驗室與制作的設備。課余時間開放機械CAD＼CAM實訓室、數控技術實訓室和金工車間，使競賽學生設計有場所、加工有設備、裝調有空間。為創新實驗室，投入資金購買一批非常規的工量具、非標準件及小型設備等，以滿足競賽學生的作品加工需求。

3. 建立指導團隊。要建立競賽指導教師團隊，為各類創新設計競賽提供師資保障。首先，指導老師要有與競賽相關的專業基礎知識和豐富的競賽實踐經驗，具有較強的工程項目創新思維。其次，作為競賽團隊指導，教師并不是大包大攬為學生做決策，而是為學生篩選可行的參賽方案，對項目實施監督。組織作品說明書的答辯工作，激活學生的創新思維。除了技術指導外，指導教師更應該具備高度的責任感和服務意識，為競賽學生做好交通、住宿、飲食等服務工作。

三、培養大學生創新能力的意義

1. 發散思維的培養。除了浙江省力學競賽之外，其余的創新設計大賽都會設計一個主題。如浙江省第十四屆大學生機械設計競賽的主題為“健康、幸福、快樂”，內容為“服務于人的機械裝置的設計與制作，機械裝置工作過程中，人必須是被動的服務對象。機械裝置可以是康復機械、助殘機械、娛樂機械等”。要求所有參賽作品必須與本屆大賽的主題和內容相符。其實競賽來源于生活，考驗的是大學生能否在日常生活中獲得與主題相匹配的靈感。最終方案是通過不斷論證、修改，逐漸確定的，這個過程很好地激發了學生潛在的發散思維，提高學生的工程創新能力。

2. 檢索能力的提高。一個來源于生活、與主題相匹配的優秀作品，學生除了百度搜索相關圖片信息之外，也可以通過學校圖書館信息資源渠道去檢索相關的作品信息。檢閱當前最前沿的、有代表性的成果。通過信息檢索鍛煉大學生的信息查詢能力、資料搜索能力，迅速判斷競賽所需的信息。

3. 書面和語言表達能力的提高。根據省部級競賽的要求，在上交比賽作品實物之前先提供方案、設計說明書、設計圖紙、展示作品實物的視頻，競賽過程中還要進行現場答辯。設計說明書方案要與競賽規則相符，清晰地說明作品的設計理念和工作原理。在答辯環節，能冷靜思考準確回答專家提問，在競賽之前必須反復演練，這個過程很好地提高了學生的書面能力和語言能力。

4. 實踐技能的鍛煉。整個參賽作品設計制作過程是以項目的形式展開的，從方案的設計、論證、定稿、實施都要求學生自己動手完成。比如，以參加第十四屆大學生機械設計競賽的“攀爬輪椅”的作品為例，根據設計最終方案，畫出零件圖，確定加工工序，由學生自行購買材料，在金工車間，數控車間進行零部件加工，最終安裝調試完成作品。其中的輪子連接部分就采用了不銹鋼的焊接、鈑金件的折彎和傳動部分零部件的車削、磨削、鉆孔等。學生對于各種機械加工設備的操作水平得到鍛煉，提高了學生的實踐技能。

5. 團隊協作能力的提高。一般的參賽作品都需要有一個團隊合作完成，比如參賽作品的設計到實際作品的加工、安裝、調試。在接到賽題后，團隊充分利用自己的課余時間，不分早晚，沒有周末，放棄小長假，修改設計方案，不斷對制作模型進行調試，最后定下設計終稿。根據競賽的主題，合理安排工作，如文筆特別出眾的隊員，可進行論文及說明書的撰寫；設計思維比較活躍的隊員，負責作品的機械結構與尺寸設計；動手能力較強的隊員，可主要負責作品中的零部件制作。在整個設計制作過程中，如遇到瓶頸，隊員之間相互鼓勵，共同對設計方案進行探討，尋找問題，共同解決。通過短時間的磨合，各隊員對分配的工作越來越熟悉，配合也越來越默契，加工時間越來越短，且工件裝配的誤差也是越來越小，充分提高了團隊間的默契與協作能力。

參加機械創新設計類省賽、國賽是提升大學生的創新設計能力、工程項目實踐能力和團隊協作精神的有效途徑之一。如何培養大學生的創新能力，成為高職院校人才培養體系中的重要環節。以競賽平臺為依托，積極推動大學生參與到競賽中，是全面提升學生創新精神和創新能力的有效途徑。

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責任編輯 秦俊嫄