高職《機械創新設計》課程教學體系研究

陳凱

摘要：《機械創新設計》是高職院校機械專業的專業拓展課，介紹機械功能原理、機械結構的創新設計并聯系實例加以分析和引導，啟迪學生的創新思維，培養學生的創新意識，提高創新設計的能力。本文以我院機械制造與自動化專業為例，對高職《機械創新設計》課程的專業定位、培養目標、教學設計過程等進行研究，為提高教學效果和人才培養質量提供研究參考。

關鍵詞：高職;機械;創新設計;教學

0? 引言

在“工業4.0”、“中國制造2025”的大背景下，高職教育的目標是為社會和企業發展培養高素質、強技能的實踐應用人才，從而為社會發展和進步注入活力，因此有效推進高職教育改革與創新便成為了一項值得深入分析的問題。高職機械專業課程教學實踐中，積極增設《機械創新設計》課程，有助于更好地順應時代專業教育及學生成長需求，從而推動職業院校教育創新。通過《機械創新設計》的引入和實踐，能夠有效地激發學生的學習興趣和學習熱情，從而提升其在課程教學中的獲得感，這有助于幫助學生提升專業素養，同時還可以強化創新創業實踐，有助于順利完成高職教育的培養目標。

1? 《機械創新設計》課程在高職機械專業人才培養課程體系中的定位

我院機械制造與自動化專業與襄陽龍頭產業（汽車及零部件制造業）對接，遵循教育規律和職業能力形成規律，積極組織學生參加世界技能大賽、全國高職院校職業技能大賽、全國大學生機械創新設計大賽等賽項。校企聯合根據機械加工工藝、生產自動化實施及設備自動化改造升級、產品質量檢驗等崗位的任職要求，共同分析和設計職業能力和職業素養，堅持“校地企協同，課證崗融通，工學創一體”人才培養模式，打造技術技能人才培養高地。在“校地企協同，課證崗融通，工學創一體”人才培養模式下專業能力逐層遞進培養，分四個階段進行，即基礎技能培養階段、專項技能培養階段、綜合技能培養階段、創新創業培養階段。而《機械創新設計》課程則歸屬于第四階段，該階段主要是通過靈活運用基礎技能和專項技能對綜合技能進行更深層次的能力培養階段，以工業產品數字化設計與制造和全國機械創新設計大賽主題作為教學案例，開發創新能力課程，以學生為主導，校企教師共同指導，通過在機房實訓中心、校內實訓基地和校外實訓基地實施任務驅動教學，達到能勝任行業企業機械加工工藝設計、夾具設計、機械設計和產品質量檢測等崗位的標準，并具備創新創業意識，掌握創新創業基礎技能。

《機械創新設計》是機械制造與自動化專業的必修拓展課。其目的是使學生建立起合理的知識結構，培養其創新意識和能力。本課程通過闡述機械的發展與創新，綜合、歸納發明創造過程的一般技術和方法，介紹功能原理的創新設計、機構和機械結構的創新設計并聯系實例加以分析和引導，啟迪學生的創新思維，開拓創新視野，培養學生的創新意識，提高其創新設計的能力。要能夠開展本課程的學習首先要求專業學生已掌握《機械設計基礎》、《機械制圖》、《AutoCAD》、《液壓與氣動》和《機械CAD/CAM》等先修課程。

2? 《機械創新設計》課程教學的培養目標

在開展《機械創新設計》課程的過程中，必須首先對學生的知識儲備和具體學情加以分析和認識，在此基礎之上構建系統化的教育目標，以此來提升創新創業能力，實現所學理論知識與實踐技能的緊密結合，為后續進一步的創新設計打下良好的基礎。所以在制定機械創新設計教學內容的時候，應該有效遴選理論性和實踐性并重的應用實例，以此來填補教材大綱中過于晦澀的理論內容，這樣就可以使教學內容富有實踐性和創新性，從而拓展學生的視野和知識面。

本課程教學從知識目標、能力目標、素質目標三個方面來達到對機械專業人才創新設計能力的培養目標。

2.1 知識目標

要掌握機械創新設計能力，基本知識和基本理論首先是基礎。通過本課程的學習，能夠幫助學生掌握及了解機械創新設計的理論基礎、研究范圍、框架設計、發展趨勢等;能夠掌握必要的創新技術方法，并善于運用本課程所重點強調技術——例如原理方案的創新設計（即功能設計法，設計目錄和評價系統）、機構創新設計（即機構形式設計的原則，機構的選擇，機構的構型）、結構方案的創新設計（即結構方案的變異設計，提高性能的設計，結構的宜人化設計、新型結構的設計）等，在不同的問題情境下，結合需要選擇不同的方案，從而找到最優解。

2.2 能力目標

本課程的教學除了基礎知識和理論的學習外，作為高職院校學習，專業技能的培養是重中之重，尤其根據我院“以賽促學、以賽促教”的精神，機械專業學生對于專業知識和技能掌握的如何不是以考試作為唯一標準，而是更加側重于通過參加全國大學生機械創新設計大賽、“互聯網+”創新創業大賽、“挑戰杯”大學生課外學術作品競賽等比賽來檢驗學生對于專業技能掌握的成色。因此，對于本課程的能力目標，要求學生能根據具體的設計案例，從實際需要角度出發，選擇創新設計方法;能進行機械系統運動方案創新設計;能合理選擇機構類型;能優選出最佳的設計方案。

2.3 素質目標

作為高職院校學生，通過本課程的培養，應達到以下職業素養：①求實精神——通過機械創新設計基礎課程的教學，培養學生踏實工作、實事求是的科學態度和刻苦鉆研的工作作風。②創新意識——通過學習，激發學生的求知熱情、探索精神，以及敢于創新的精神。③工程素質——通過學習培養學生的工程意識，使學生學會用制造技術基礎的理論知識逐步形成綜合分析問題、解決問題的科學素養。④價值效益意識——通過機械創新設計課程的教學，逐步增強學生的價值效益意識。⑤質量意識——通過學習，使學生牢固樹立產品制造的質量意識。

3? 《機械創新設計》課程教學活動設計

3.1 設計思想

在對機械設計過程中基本的表達方法給予分析之后，通過創新設計實例的滲透，讓學生對此有更為深入的認識，從而有助于更好的解決實際問題，提升初步的知識運用能力。務必要掌握科學的規律和創新思維，積極開動腦筋，實現思維訓練和邏輯延展，從而更好地實操設計出新型的裝置，并對此進行實驗驗證。

3.2 教學模式

推行任務驅動“教、學、做”一體化教學模式，采用項目教學、場景教學和崗位教學，使學生在企業真實的崗位標準和規范的要求下學習、運用和鞏固專業理論，訓練崗位技能，提高職業素養。通過真實案例，結合實際生產，由淺入深的設計和選擇工作任務;行動過程中以學生為主體、教師為主導，圍繞“學生為主體”的教學思想設計學習情境，按照“任務導入——新知識學習——方案制定——方案優化——方案實施——檢查評估”組織教學，學生在完成任務過程中掌握理論知識、尋找解決問題的答案、總結技能經驗等。學生在學習情境中采用“小組討論法”，自主控制學習，充分發揮主觀能動性，分工協作完成工作任務，掌握完成工作任務目標所需要的知識和技能。

3.3 教學單元設計

本課程采用模塊化教學，主要分為4大模塊，每一個模塊里包含具體的學習任務：

3.3.1 模塊1——機械創新設計理論基礎

本模塊闡述機械創新設計所需要的思維基礎和技術基礎，包含創新思維和機械創新設計技術基礎兩部分學習任務，這也是創新人員必備的基本能力素質。技術基礎包含前導課程如《機械制圖》、《機械設計基礎》、《互換性與測量技術》、《液壓與氣動技術》等，這些課程的基本知識理論會是本課程的鋪墊;思維基礎則指的是創新思維，要進行機械創新設計活動，常規的思維方式顯然是不夠的，需要我們還要學會運用發散思維、逆向思維、直覺思維等創造性思維。這些思維可以通過很意識有針對性的訓練得到培養和強化，有助于提高分析問題解決問題的能力。

3.3.2 模塊2——機械創新設計方法

本模塊是課程教學的核心內容之一，包括：創新設計方法、機械系統運動方案創新設計、機構創新設計、結構設計、機電控制系統設計等學習任務。創新設計方法的學習是很有必要的，因為高職在校生可能僅僅只有輪崗實習的經驗，并不完全具備豐富的工作經驗和設計經驗，通過仿生設計、反求設計、TRIZ等創新技法的學習，為構思機械系統運動方案和具體的機構打好基礎。而機械系統運動方案、機構、結構、機電控制等創新設計的任務則是典型的機電產品設計流程，學生通過這些內容的學習，了解真實的設計過程是如何貫穿的，每一個環節是如何確定方案的，有助于為后面設計課題的實施打好理論基礎。

3.3.3 模塊3——機械創新設計實例

結合我院高職學生歷屆參加機械創新設計大賽的獲獎作品，尤其是獲得國獎的項目案例，來學習具體的創新設計實施過程。通過理論與實踐相結合的方法，才能讓學生更好的理解如果自己作為參賽主體，怎么去理解、掌握、應用這些知識和技能，更好地激發學生的創新意識，鍛煉學生的創新能力。

3.3.4 模塊4——機械創新設計課題與實施

本模塊為實踐性教學環節，同時與后續畢業設計課程（機械創新設計課程實訓）有機結合，通過在本模塊中擬定的創新設計課題，以全國大學生機械創新設計大賽的實施過程為模板，確定實施方案、完成UG三維建模和AutoCAD二維工程圖、編制設計說明書，并在后續實訓環節，完成項目作品的制作與裝配。完成的作品可以參加學?？萍脊?、校賽等競賽活動，獲獎的作品擇優推薦，再經過優化設計與工藝改良，形成參加機械創新設計大賽的作品。經過這一系列的流程，實際也是學生對專業知識進一步的系統化再學習的過程，有助于加深理論理解，并能學以致用，在實際課題中培養機械創新設計能力和動手實操能力，符合高職教育規律，提高了人才培養質量。

4? 結語

高職院校機械專業創新設計類課程教學體系的建立既要有職業教育注重學生技能實踐的特點，同時也不能忽視高等教育對專業基礎知識的系統化學習。將兩者有機結合，以創新創業類競賽為導向，通過項目化的任務模塊，對接實驗實訓環節，提高學生的實戰能力。在全國重視大學生創新創業教育的大環境下，相信《機械創新設計》這門課程一定能夠在職業院校機械專業課程體系中成為不可或缺的一環，從而進一步提升人才培養質量。

參考文獻：

[1]陳峰，張煒.高職“機械創新設計”課程教學探索[J].廣西輕工業，2007（8）：137-138.

[2]馬曉麗，陳曉英，閆智勇.機械創新設計教學模式的探討[J].湖州職業技術學院學報，2009（1）：23-25.

[3]萬志堅，陳知泰，韓建偉.高職機械設計基礎“以賽促學”的教學實踐[J].清遠職業技術學院學報，2012（6）：108-109.

[4]陳長生.基于實踐訓練的高職學生機械創新設計能力培養[J].職業教育研究，2011（10）：117-118.