應用型本科機械類專業學生設計創新能力培養體系的構建

楊 敏

（無錫太湖學院智能裝備工程學院 江蘇 無錫 213064）

中共十八屆五中全會確立了 “創新、協調、綠色、開放、共享” 五大發展理念，其中創新被放在發展理念的首位[1]。2015年國務院辦公廳發布了《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，深化高等學校創新創業教育改革，是國家實施創新驅動發展戰略、促進經濟提質增效升級的迫切需要，是推進高等教育綜合改革、促進高校畢業生更高質量創業就業的重要舉措[2]。培養大學生的創新創業精神，提升大學生的創新創業思維和實踐能力，是當前應用型高校研究的重要課題，深化創新教育改革、激勵創新動力、夯實知識基礎是高校教師在課程教學中應時刻關注和努力的方向。

無錫太湖學院作為江蘇省最早完成獨立轉設的民辦高校，一貫堅持需求向導、創新引領，實施轉型發展、內涵發展、特色發展三大戰略，智能裝備工程學院秉承學校應用型人才 “一專多能” 的培養要求，提出了學生個性化發展需求與社會需求相融合，人才特質興趣類型與社會崗位類型相匹配的分類培養模式[3]。本文以智能裝備工程學院分類培養模式中創新類人才為試點，以夯實知識基礎、激發學生的求新求異興趣、提高學生的創新能力為培養目標，構建學生設計創新能力培養體系。

1 現有課程體系在學生設計創新能力培養方面存在的問題

機械類專業是各工科院校普遍開設的傳統專業，其中應用型院校以培養從事專業領域內的產品設計、制造、技術開發、生產管理、技術服務等工作、具有一定創新能力的應用型高級工程技術人才為培養目標，因此，機械設計方面的創新能力培養是其培養體系中的一個重要方面。

現有課程體系在學生設計創新能力培養方面存在以下問題：①人才培養方案在該方面涉及學分比重較低；②理論教學體系健全，但與實踐教學體系脫節，不能實現相輔相成、相互促進；③創新實踐平臺和途徑缺乏，學生創新實踐活動經驗不足[4]；④只強調創新設計，忽略了機械類專業創新設計常用繪圖工具的訓練；⑤學生從事創新設計活動的自信心不足。

2 應用型本科機械類專業學生設計創新能力培養體系的構建

針對上述問題，構建設計創新能力培養體系，應貫穿四年教學全過程。通過優化課程結構、重構教學內容，充分利用課堂內外教學資源與平臺，設計各階段的教學模式、實施方案和階段性目標，構建全方位的機械設計創新能力培養體系，如圖1所示。

圖1 應用型本科機械類專業學生設計創新能力培養體系

2.1 第一課堂與第二課堂相融合

不再一味強調課堂教學來提高教學質量，形成以課堂教學為主、課外培養為輔，第一、第二課堂相結合的新教學方式。

2.1.1 重構第一課堂教學內容，創新教學方法

第一課堂完善以實用為本的理論體系，通過優化課程結構，理順創新設計所需具備的理論知識和能力要素；通過重構課程內容，對標專業標準，引入先進設計理念和前沿技術，突出設計創新要素，結合項目案例教學，緊密貼合行業實際，將工程項目引入教學內容，豐富課堂教學的組織形式。

“工程制圖” 課程中，在傳統機械制圖基本知識教學內容基礎上，融入AutoCAD軟件操作教學，要求手工繪圖與軟件繪圖齊頭并進；同時教師通過介紹三維常用軟件、使用三維模型展示等方式，幫助學生樹立初步的三維意識；減少畫法幾何類題目的練習，提高項目案例類零部件的訓練比例；實施普通班與提高班的分層教學模式，根據學生特質，選擇適合的教學難度，培養學生基本繪圖能力的同時，選拔優秀學生，盡早培養，為后續參加學科競賽、創新訓練項目、從事科研或企業項目實踐打好基礎。

第一課堂也應充分利用現代信息技術推進課堂教學改革，采取翻轉課堂、混合式教學等多種教學形式，實施以學生為中心的啟發式、合作式、參與式教學。課前課后，利用網絡課程引導學生自主學習，課堂中，教師側重于問題引導、疑難講解和案例研討。充分利用現代數字化技術使理論知識動起來、實驗步驟清晰起來；利用學習通APP、智慧課堂、QQ課程群等形式推進師生間、生生間的互動交流，使教學活起來，學生忙起來。同時建立與教學過程相匹配的全過程、多元化的考核評價體系，期末考核與過程考核相結合，全面合理評價學生對課程目標的達成情況。

2.1.2 第二課堂活動多元化

第二課堂作為大學生學習生活的重要組成部分，具有趣味性、知識復合性、自主性、團隊協作性、實踐性、創造性等特點，大力開展第二課堂建設，有利于彌補第一課堂課時不足、實踐不夠的問題，有利于鞏固和深化第一課堂的教學成效，激發學生的求知動力和對第一課堂的學習需求。第二課堂的切實落地應結合學院和專業的具體情況，可以從以下幾方面采取相應措施來保障[5]。

①利用課后時間，開設相對應的小班化課堂，因材施教，在大班授課基礎上分成不同層次的小班輔導，特別針對低年級學生配備專業輔導老師，提高學習效率；

②成立學生自我管理的科技類社團，將組織專業性、創新性的課外活動作為社團的最大特色，整個社團的日常活動圍繞擴展專業知識而展開，讓專業技能不再是課堂枯燥的書本，而變成一群志同道合的朋友相互交流溝通的紐帶，有利于增強學生對專業的認可和興趣。并且隨著社團每年新鮮血液的補充，將良好的專業素養通過科技社團傳承下去；

③組織學生參加各級各類競賽，通過比賽充分調動學生學習積極性，增強實踐動手能力、創新能力和解決實際問題的能力；

④從科技類社團和參賽團員中選拔低年級表現優秀的學生，以分類培養創新人才小組為平臺，由經驗豐富的導師進行個性化輔導，參與大學生創新項目、導師科研、企業橫向課題，將專業理論學習與科研實踐應用并行，按照創新型人才進行培養；

⑤邀請專業學術水平高、科研能力強的校內校外教授專家來校開設學科前沿講座，開闊學生視野、提升專業素養，有利于培養學生創新意識；邀請校企合作企業工程師、技術人員舉辦工程實踐講座，介紹行業現狀、先進技術應用及企業用人標準等，使學生提早接觸企業，一方面對學生學習專業知識有一定的激勵作用，另一方面有利于學生提早擺正自身位置，正確定位，設定切實可行的目標。

2.1.3 激勵機制與監管制度并行

注重課內與課外相結合，有機融合第一、第二課堂，需要激勵機制與監管制度并行。一方面采取一定的獎勵措施，如 “以賽代考” 、學分置換、免修相關課程或實訓，等等，以充分調動學生的積極性；另一方面健全第二課堂保障制度，加強過程管理。如圖2所示。

圖2 第一課堂與第二課堂相融合

2.2 理論體系與實踐體系相融合

打破理論體系與實踐體系之間的壁壘，緊密貼合行業實際，將工程項目引入教學過程中，分基礎、提高、綜合運用三個階段[6-7]。

①基礎階段：基礎理論融合在多項小任務中教授，采用 “項目驅動+課程聯動” 的形式，創新PBL教學法。以典型工程項目設計為主線，分解子任務，融入創新設計相關課程中，每項子任務按知識與技能目標、任務描述與分析、相關理論知識、任務實施與小結、測評交流進行。進行課程理論知識學習的同時，完成項目任務設計的實踐，既克服了理論課程空洞的理論說教，有效激發學生的學習興趣，又通過完成各子任務將各課程抽象的知識點有機串聯起來，使相關知識在學生頭腦中形成具體的整體印象。

“機械設計” 課程中，采用項目一貫式的教學思路，如圖3（p91）。將實際項目分解成若干子任務融入課程各章節中，學習各章節內容的同時，完成子任務設計；學完本課程，即完成整個典型裝置的設計任務。

圖3 “機械設計” 課程項目一貫式教學思路

同時，將該典型裝置項目案例，融入 “工程制圖” “理論力學” “材料力學” “三維數字化設計” 等課程教學過程中，子任務間有關聯性，設計數據間有連續性，實現該項目在多個課程間的聯動，保證整個典型項目設計前后數據統一、結構關聯。一方面，學生能全面了解實際項目的完成過程，另一方面，經過分解的子任務針對性強、任務明確具體，工作量適中，排解了學生剛接觸項目的畏難情緒，增強其自信心。

②提高階段：融合各類典型機構、零部件等案例進行技巧提升。相關課程不斷充實與知識點相關的案例庫，逐步引導學生，從關注生活中的產品設計案例開始，與相關知識點融合，針對教師提出的引導性問題，查閱資料、展開討論、撰寫分析報告，將理論運用于實際問題的解決，激發學生興趣；并充分發揮課程團隊教師的 “雙師雙能型” 特長，逐步引入工程設計案例及先進裝備領域案例，逐步加大難度，循序漸進，培養學生的工程意識。

③綜合運用階段：通過第二課堂設定的科技社團活動、大學生創新項目、學科競賽參賽項目、導師科研項目、企業實際項目，引導學生采用 “七階段教學法” ，按照項目管理PLM流程，每個項目按項目描述、方案設計、收集信息、制訂計劃、執行計劃、完善拓展、交流評價七個環節進行，營造工程氛圍，培養學生的創新意識和團隊意識，同時在反復實踐過程中，激發學生對理論知識學習的渴望，提升自主學習及理論運用于實際的能力[8]。

2.3 階段性目標與學業規劃相融合

根據學生特質、興趣愛好及專業領域創新設計人才崗位需求，指導學生做好學業規劃、職業生涯規劃，并以學年為單位，以各類學科競賽、各類研究項目為指標，制訂相應的階段性目標。以競賽促學，以項目促學，通過階段性目標，驅動學生主動學習、學以致用，并不斷通過階段性目標的達成，實現自我價值，從而增強自信心，進一步激發學生的學習熱情，不斷激發創新思維。

階段性目標的制訂一方面應與第一課堂教學體系、第二課堂活動組織緊密結合，符合循序漸進原則，另一方面應以標志性榮譽成果的形式為主，如各類學科競賽獲獎、各類項目結項等等。

大一大二階段，階段性目標以CAD應用為主的制圖類比賽為主，以提高機械類專業學生二維、三維繪圖能力為主要目的；大三階段，設計創新為主的綜合設計類比賽以及大學生創新項目等科研訓練項目形式，以提高學生專業綜合能力為主要目的；大四階段，以實際項目應用、優質就業為主要目標，提高畢業設計質量和就業質量。其中，大二大三階段的目標，可以根據每個學生不同的能力水平做調整和優化，盡量做到與每個學生自身的學業規劃、職業發展目標相一致。

3 結語

應用型本科機械類專業學生設計創新能力培養體系的構建與實踐，通過 “三個融合” ，將機械設計創新能力的培養貫穿于整個培養過程中，充分激發學生在四年大學本科學習期間課內、課外的學習熱情和學習主動性，培養學生的創新意識和設計創新能力。同時豐富的參賽經驗、項目經歷以及各類榮譽，也增強了學生的自信心，提升了就業競爭力。