機械設計革新能力培養

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0.前言

創新是一個民族的靈魂，是人類社會發展的不竭動力，自19世紀工業革命以來，創新推動著機械工業不斷發展。特別是近十余年來，包括信息科技在內的高新科技與傳統機械科技的融合，形成了新的概念與思想、新的結構與功能，新產品新工藝不斷涌現。機械工業的進步促進了機械工程學科的創新與發展，同時對機械工程教育提出嚴峻的挑戰。在我國，高職院校機械類專業均開設了《機械設計》課程，它為一般的機械類產品設計提供了基本原理和設計方法，而設計原理、設計方法的創新同產品綜合性能的創新是一脈相承。因此，對于機械類大學生而言，如何在課程教學中加強創新意識、創新思維、創新知識、創新人格的培養就體現的尤為重要。本文將分析目前高職院校機械設計創新教育存在的問題，通過創新教學思想、創新理論教學內容、創新實踐教學內容和創新綜合課程設計等，對培養學生創新能力進行了有益的探索。

1.目前高職院?！稒C械設計》創新教育存在的問題

1.1教學方法與手段方面隨著科學技術的日益發展，提倡在教學中充分利用多媒體技術的背景下，受教育資源等客觀因素的影響，相當一部分學校的《機械設計》課程教學仍處于傳統的教學模式中，即教師借助于掛圖、簡易的實物模型等來說明機械的工作原理、結構、設計理論與計算方法。由于教師語言的表達能力的差異和學生知識水平的參差不齊，這種教學方式很難達到教與學的共鳴，理論與實踐的嚴重脫節，部分學生聽完也只能知其然但不知其所以然，導致學生在下面被動聽的應試教育，把設計看作是自己遙遙不可及的頂點，甚至認為和自己沒有關系，被動學習，沒有創新意識。

1.2人才培養的目標不明確，影響創新教育教學目標是教學的靈魂，教學要以目標為起點，又要以目標為歸縮。我國在很早就提出建設創新型國家，所以高等學校都具有培養創新型人才的重任，即把培養具有創新精神和實踐能力作為重要的質量目標，重點是提高學生的發展能力。什么是學生的發展能力？我們認為它應該具備適應社會發展需要，既適應當前又適應未來的能力，而一些專業教師對當前經濟發展狀況和未來趨勢陌生，對企業發展人才需求及崗位能力要求缺乏應有了解，對企業技術進步和科技發展前沿、新技術應用缺乏足夠的了解、認識和掌握，缺乏實踐經驗等，這些因素往往會造成他們對所承擔的專業教學培養目標定位不準，從而也就無創新能力教育可談。

1.3教學內容的選擇不合理，忽視學生創新能力的培養目前，我國的高等教育由精英教育轉變為大眾教育，高職生源素質有了很大的變化，其高考文化成績大都位于考生群體的中間層，邏輯思維智能優勢不突出；另一方面隨著社會發展與科學技術進步，新技術、新工藝不斷涌現，催生了特殊功能的零件，出現了許多新的設計理念和設計方法，特別是計算機輔助設計。因此在教學中應適當增加新知識、新方法和新理論。

1.4客觀條件的利用和創造存在局限性雖然有的學生具有創新動機，能積極尋找新的學習方法，但由于學校創造性學習條件的局限以及學生自身不善于利用學校的現有條件，缺乏向知識經驗豐富的老師或同學請教的勇氣，往往不能把握本學科最新發展的動態和相關學科知識的橫向關系，由此制約了學生創新能力的進一步發展。

2.本課程教學中創新能力培養思路

2.1教學思想的創新

2.1.1教師要有強烈的創新意識自古以來，我國教師的職責被限定為“傳道，授業，解惑”，它對教師所持的“以傳授知識為中心”的教學觀念，有著根深蒂固的影響。如果教師本身缺乏對認知理論的學習和研究，自身沒有建立起創新教育的意識，對學生創造性天賦和行為所表現出來的個性特征了解的十分有限，缺少促進學生創造性思維發展所需的具體教學策略和技能。只停留于替學生“解惑”，而沒有讓學生學會和掌握“解惑”。一個創新精神、創新能力方面的欠缺的老師，如何對學生所進行創新能力教育。

2.1.2創新能力的培養作為《機械設計》教學的一個重要目的傳統的課程教學的目標只是要求學生掌握，機械零件設計的基本原理和基本方法。創新教育只是作為其中一個內容而非目的。實踐證明培養學生的創新能力比單純讓學生掌握機械設計的基本知識更為重要。機械設計理論和方法是機械創新的基礎，而創新能力是學生進行機械創造活動的出發點和內在動力。這就需要把對學生創新能力的培養與正常的教學活動有機的融為一體。需要把這兩者都作為教學目標進行考核和評估。

2.2創新理論教學，培養學生創新能力

2.2.1構建有利于培養學生創新能力的課程教學內容傳統的機械設計課程是以工作原理—常見類型—失效形式—結構的合理設計—參數的合理選擇—必要強度、剛度及壽命計算為教學路線，這種教學內容突出是機構分析和機械設計理論，邏輯性較強，但學生一旦遇到工程實際問題就會茫然不知所措，也即解決實際問題能力十分有限，因此我們要改變傳統的以機構分析為主線的課程體系，構建以機械設計為主線、創新能力為培養目標、基于工作過程的新課程體系。該體系可將教學內容劃分為三大模塊十三大項目（如上圖），積極采用項目教學法，以工程事例為任務起點，以解決實際問題為歸宿，增強教學內容與職業活動之間的聯系。新課程體系更加貼合工程實際和人才培養的規律，充分體現了學生設計能力培養的循序漸進性，為學生創新能力的培養建立了一個良好的基礎。

2.2.2積極引入培養學生創新能力的工程實例在理論教學中注意引入工程實例，注意基本理論知識與工程實踐的結合，通過開闊學生的眼界來提高學生的創新能力，激發學生的創新熱情。摩托車就是一種機械，為什么有了自行車后又要創造摩托車，學生根據生活經驗可以感受到機械創新的原始動力。通過這樣的方法，學生感到創新不再是一個空洞的想象，而是真真切切的一種現實需要，同時也意識到創新并不是高不可攀的事情，只要勤于思考，認真探索．具備扎實的專業基礎知識，就能完成一定的機械創新設計。

2.2.3積極采用有助于培養學生創新能力的現代化教學手段組織好課堂教學，是培養學生創新能力的關鍵，在課堂教學中給學生提供一個充分發揮自己想象力和創造力的環境，是培養創新意識和創新能力的前提。隨著現代計算機技術和多媒體技術的高速發展和應用，相應教學軟件的大量涌現，在課堂教學中，應充分利用照片、錄像片、機構運動的動態模擬和三維動畫演示等，讓原本一個枯燥無味靜止不動的東西變得“活動”起來，如介紹縫紉機的踏板機構、公交車門啟閉機構，液體攪拌機機構時就能直觀、形象地展示其運動原理，以此激發學生的學習興趣，提高創新意識。

2.2.4積極傳授機械設計發展的最新成果，提高創新設計手段授課時增加一些機械設計發展的前沿動態，新的設計理念，新的評價標準，新的設計手段及方法等，如介紹機械產品的綠色設計思路，用“零污染、低消耗、零損害”來衡量設計的產品，介紹一些常用設計軟件，如Pro／E，UG、ADAMS等集三維造型、有限元分析、機構動態仿真及計算機輔助制造于一體的大型高級軟件；在教學中介紹應用ADAMS軟件直接建模，或利用Pro／E，UG等三維建模軟件對零件進行建模和裝配，再導入ADAMS中，基于ADAMS軟件建立虛擬樣機，仿真其運動過程，進行運動和動力仿真分析，并可以分析和比較多種方案，即做到優化設計。切實提高其設計思維的高度，增強設計手段的先進性與快捷性。

2.3創新實驗教學，培養學生的創新能力

實驗是機械設計教學中不可缺少的部分，它可以幫助學生加深對理論知識的理解。原來的機械設計實驗僅僅是為了驗證某種理論，演示某種運動，缺乏研究性、缺乏創造性、無益于學生創新能力的培養。為適應新的課程教學體系，可將演示性實驗改為學生探索性實驗，讓學生在教師的引導下思考實驗原理、實驗步驟，自己實際操作實驗過程并處理實驗結果，成為知識的主動探索者，強化創新意識。為此，我院建立了機械創新設計實驗室，引進了多種機械創新綜合實驗臺，為學生提供自主實驗的平臺和環境，學生可以根據自己設計思路與方案進行搭接、裝配并測試這種方案的合理性，由此學生可以進行傳動系統方案創意組合，激發創新的思維，提高創新意識和能力。

2.4創新課程設計教學，培養學生的創新能力

課程設計是機械類專業學生的重要的實踐性教學環節之一，對于培養學生創新設計能力起到關鍵作用。在理論課程教學結束后，大多數學校都安排了2-3周集中的課程設計，通過課程設計，可以把《機械設計》、《機械原理》、《機械制圖》、《金屬工藝學》、《工程力學》、《公差配合》等課程的知識進行綜合運用。一直以來，課程設計的選題大都是以減速器為題，這是因為減速器覆蓋了機械設計課程中的大部分內容，便于學生將所學的知識靈活地運用到設計實踐中去，適合學生學習。因此，從某種意義上來說，選擇減速器作為題目毋容置疑的。然而，每屆學生都重復同樣的設計題目，完成同樣的設計內容，務必會影響教師的創新精神，缺乏新鮮感，更加抑制了學生創造性的發揮。

2.4.1在平時課程教學中完成減速的設計把減速器作為平時教學設計課題，分解到平時的課程教學中，即在學期初就將設計任務書下達給學生，讓學生帶著任務，有針對性地、有目的性學習。將帶傳動和齒輪計算部分、支承零部件部分、聯接件部分放在機械設計基礎課程的教學中，作為相應章節的課后的作業，促使學生主動學習。結構部分可以放在學生“裝拆減速器試驗”一節中同步進行。課程設計采用這種方法，使得大部分工作都是在學生的課余時間完成的，設計時間長，學生遇到困難可以有足夠的時間思考，教師也很方便和學生一起解決設計中遇到的問題，啟發學生自主發現、獨立思考、提高分析問題和解決問題的能力。

2.4.2集中課程設計采用多樣化的設計課題，充分發揮和挖掘學生的創新設計能力由于在平時教學中學生已經有了減速器設計的豐富經驗，在集中課程設計時，應該拓寬課程設計的選題，使之更加多樣化，最好能夠和生產實際相結合。比如選擇歷年的機械設計創新大賽課題，一些典型的兒童玩具，有條件的話還可以帶領學生到工廠參觀見習，甚至可以讓學生裝拆機器實物，了解機器內部零部件的形狀、結構和裝配關系，對加工制造的工藝過程形成初步的認識，在此基礎上，讓學生自主選擇設計課題，提高了學生自主參與的積極性，學生設計的興趣也就增強了。內容拓寬了，眼界開闊了，效果也就提高了。實踐證明，課程設計選題的多樣化，不僅能夠讓學生得到更多的工程設計訓練，鍛煉其專業素質，特別能發揮學生的主觀能動性，充分挖掘了其創造性思維。

3.結束語

近年來，我們一直在實踐新的教學模式，把培養學生創新能力作為教學的目標之一，由傳統教學中的“要學生做”變成了“學生要做”，其設計能力顯著提高，從畢業生調查的信息來看，60%左右的學生一畢業就走上設計崗位，特別在產品的創新設計方面深受用人單位的好評。大學生是全面建設小康社會的主要后備力量。大學生創新能力的培養是一個不斷探索的過程，隨著新時期的發展會被賦予新的內涵。大學生創新應該是國家創新體系重要的組成部分，作為高校應該積極探索適合未來社會發展需求的人才培養模式，培養更多的具有創新能力的高素質人才，為社會發展服務。