機電產品創新設計課程研究

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1引言

“機電產品創新設計”是機械專業課程的一門任選課。該門課在許多本科院校中進行了開設,同時該門課也是一門新興的課程。該門課程講述了創新設計的基本理論，以及如何把創新的理論應用到機電產品的創新之中，以培養學生的創造性素質為目標。該門課的課程體系共包括三個大部分:一、創新設計理論基礎。這部分的主要內容是對創造性思維和創造原理的介紹。如發散思維、直覺思維、逆向思維等創造性思維方式。二、創新設計技法。該部分講授了一些比較成熟的創新設計技法,如仿生創新法、反求設計創新法、類比創新法、功能設計創新法、移植技術創新法等,在機械設計及在工程中的實例應用。三、機電產品創新設計實例。這部分內容主要介紹運用創新思維方式所開發出來的新型機構、結構和機械以及企業應用創新的典型案例,闡述了創新的過程和思路,啟發學生的創新意識,激發學生的創新欲望。該門課程是關注創新能力培養的課程，假如使用常規的教學方法，可能不利于創新能力的培養。本文在該門課程中引入項目教學法，來進行課堂教學、實驗教學、考試考核方法等一系列的探索。要求學生以4人左右為一個小組，每組做出一個具有創新性的機電產品。

2項目教學法引入到課堂教學過程中的探索

把項目教學法引入到課堂教學中，是通過對若干個具體的機電產品創新案例的描述，引導學生對這些案例進行討論，并在討論的過程中獲取理論知識與工作技能。教師要認真地選擇和組織教學材料，要從大量的資料中選擇出合適的案例，并將案例編寫成適合于教學的結構形式，以方便學生學習。在項目案例的課堂教學中，要利用各種產品的實物、模型輔助教學,利用CAI課件、電視錄像片等現代化多元教學手段,進行生動形象的教學,增強感性認識,激活課堂教學,促進學生的創造力的滋生和激發。為了更好地融入到創新的環境中，為了讓同學們有更加直觀的印象，本課程項目教學法的課堂教學地點大部分位于機械創新實驗室，而不是教室。湖南人文科技學院機械創新實驗室有許多創新性的實物模型。每一個創新性實物，都是一個非常好的項目案例。例如，機械創新實驗室里面有打火機的外觀創新實例，有眾多不同外觀的打火機外形，有手槍形狀的，鑰匙形狀的，拐杖形狀的，火把形狀的，等等。面對實物，結合創新理論，同學們就可以更好地理解創新理論。面對這些奇奇怪怪的創新物體，創新的靈感也可能不知不覺地進入到同學們的腦海中。

3項目教學法引入到實驗教學過程的探索

“機電產品創新設計”課程，僅僅進行理論教學是遠遠不夠的，只有通過機電產品創新設計實踐，才能加深學生對理論教學的理解，從而學會運用所學知識。但是由于各高校都存在著學生人數多、課時有限、機械創新設備臺套數少的問題。針對這些問題，本人在實驗教學方面進行了如下探索。1）把項目教學法引入到實驗教學中，要求學生制作一個具有創新性的機電項目,很自然地打破了原有課程實驗相對獨立的封閉的學科界限。以機械創新為主線,將“理論力學”“機械原理”“機械設計”及“機械創新設計”等課程中的有關內容整合在一起，加強了以上各個學科的理解。同時，機電項目也需要進行電路設計與程序編寫，也加強了學生對“電工技術”“電子技術”“單片機原理”等電子類課程的理解。2）對高校普遍存在的機械創新設備臺套數少的現狀,應用虛擬儀器技術,在機房電腦上安裝機械設計、電子設計相關軟件，建立機電創新虛擬實驗室。使學生能在計算機上對所設計的機構進行運動仿真，對所設計的電路與程序進行仿真。一方面解決了由于硬件設備少而帶來的影響,另一方面,考慮到學生的盲目動作帶來的時間浪費,以及誤操作造成的設備損壞。使用AutoCAD、UG等軟件可以完成基本的機械設計?？梢砸巹澘傮w布局，標定零件尺寸等等。使用機構運動仿真還可以了解各部件運動的速度，各部件的運動之間是否存在相互干涉，以及機構運動的軌跡曲線等。在電子設計方面，可以在電腦上設計電路圖，規劃PCB板，還可以使用Proteus軟件對所設計電路進行仿真，校驗設計是否合理。同樣可以在電腦中編寫程序，調試程序?？傊?，根據各個項目的需要，在機電創新虛擬實驗室可以完成相應的機械設計與電子設計。3）實物制作主要在機械創新實驗室與實習工廠進行。由于資金的限制，只要求學生做出簡單實物。鼓勵利用木頭、塑料等材料來制作實物。對于簡單的加工制作，可以在機械創新實驗室進行，對于復雜的制作，在實習工廠進行制作。目前在我國大部分二本院校中，理論課程偏多，而動手實踐偏少。而根據以往的觀察，部分學生對課堂的理論學習興趣不大，但是對實踐動手卻很感興趣。在本人該門課程的實驗教學中，曾經遇到一些學生，學業成績很一般，但是在實驗室制作實物時，下課了依然沉浸于實物制作中，久久不愿離去。

4項目教學法應用到本課程考核中的探索

對于“機電產品創新設計”這門課程，國內外的學者紛紛在課堂教學、實驗教學上面做了很多探索。然而，也不能不說是遺憾，對該門課程進行考試改革的卻幾乎沒有看到相關論文。對于這樣一門關注創新的課程，假如使用傳統書面考試的形式，更多的只能考查學生的記憶能力，而不能發揮學生的創造性，不利于提高學生的動手能力，背離了該門課程的核心思想。因此，本人對該門課程的考試方案進行了一些探索?？荚囀钦n程學習的指揮棒?？荚嚥贿M行改革，課堂講授方法的探索也罷，實驗教學的探索也罷，終究難以獲得理想的效果。唯有改變考核方式，才能讓這門課程回歸到其培養創造性的初衷。把項目教學法引入到“機電產品創新設計”課程中，要求學生做出一個具備創新性的機電產品來進行該門考試的考核。讓學生想出一個具有創新性的機電產品設計方案，并做出實物，這樣既能夠讓學生對本課程的知識得以靈活應用，也能夠充分發揮學生的創造性。考核的評分方案設計如下：對于學生的每一個創新性機電產品項目，根據機械仿真設計、電子仿真設計、實物制作、創新性四個方面分別進行計分。例如，總分100分，其中機械仿真設計25分，電子仿真設計25分，實物制作25分，創新性占25分。對于沒有順利完成的，要求其重新進行設計制作，不再進行傳統的書面考試。

5項目教學法實施效果

2013年上半年，本人對湖南人文科技學院2010級機械設計制造及其自動化專業的本科生進行“機電產品創新設計”課程授課，就已經初步實施項目教學法。2014年、2015年、2016年又持續進行了項目教學法在“機電產品創新設計”課程中實踐的探索。接連幾年的探索與研究，已經獲得下列成果：1）擺脫了傳統書面考試形式，極大地發揮了學生的創造性。每個學生或個人，或成組上交了設計文檔，并制作了簡易實物。之中充分體現了學生的創造性。2）部分學生積極性異常高漲。自從課程改革的消息傳達給學生后，有的學生甚至花費了兩三個月去努力尋求新的想法與創新點。曾經有一個學生想出了一個自動導盲犬的點子，他說，他為了一個這樣的想法，思索了很長時間，并且不斷對這個想法進行完善。還有個學生告訴我，她想了很多個方案，但是總是覺得創新性不夠。她是班上的學習委員，經常擦黑板，有一天坐公交車，突然從公交車的關門機構里面想到了自動黑板擦的點子。3）學生的動手能力得到了提升。部分同學花費了很多時間進行機械結構的設計與繪圖。例如有個學生使用UG軟件畫出了一個三維動作的機器臂，這些都促使其對仿真軟件有了更一步的熟悉。在軟件繪圖與實物制作過程中，學生的動手能力獲得提升。

6結論

把項目教學法引入到“機電產品創新設計”課程中，擺脫了傳統書面考試形式，極大地發揮了學生的創造性。部分學生積極性異常高漲。在仿真設計中，在真實實物的制作過程中，學生的動手能力獲得較大提升。創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力。一個沒有創新能力的民族難以屹立于世界民族之林。培養具有創新意識和創新能力的大學生是大學的職責。“機電產品創新設計”課程正是一個培養創新能力的課程，“機電產品創新設計”課程的教學方法和考核方法也需要不斷的探索、創新與改進，引入項目教學法也僅僅是探索該門課程改革的一小步。我們還需要建立課外的創新能力培養體系，更好地激發學生的創新激情，使學生能夠學以致用，為將來更好地適應工作崗位打下良好的工程基礎。

作者:張 斌 李碧波 陳 衛 單位:1.湖南人文科技學院能源與機電工程學院 2.湖南大學電氣與信息工程學院

參考文獻

[1]尹海燕,孟艷平.普通高校機械創新設計教學方式的探索[J].現代閱讀,2012(7):55-56.

[2]周萬春,鄭旭.提高《機械創新設計》課程教學效果的嘗試與探索[J].中州大學學報,2010,27(4):82-84.

[3]何亞銀,王瑾.機械創新設計課程教學研究與實踐[J].中國現代教育裝備,2009(5):87-89.