机械创新设计总结范文

导语：如何才能写好一篇机械创新设计总结，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】 机械设计 创新能力 教学方法

《机械设计基础》作为高职高专机械类和近机类专业一门重要的技术基础课，其主要任务是培养学生掌握常用机构和通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具备设计一般简单机械和应用标准、规范、手册、图册等技术资料的能力。如何激发学生的学习热情，使学生具备良好的创新意识和一定的机械创新设计能力，为将来的工作打下坚实的基础，一直是我们教学改革和研究的重点内容。通过近几年的教学探索和实践，笔者总结了几点行之有效的教学方法。

1 案例分析法

“兴趣是最好的老师。”创新能力的培养首先是激发学生的创新兴趣。我们通过在课堂上引入工程实例及全国大学生机械创新设计大赛的优秀作品，并在实践教学环节开放实训基地及实验平台，很好地调动了学生的积极性。

《第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品选集》中收录了沈阳工业大学机械工程学院设计的便携式万向千斤移。该千斤移巧妙地利用了可控双向棘轮的特点，设计了平移和旋转重物的机构[1]。在间歇运动机构这一章的教学中引入该实例，并在实训实验环节让学生对比分析普通千斤顶和该便携式万向千斤移，丰富了教学案例，拓展了学生视野，提高了教学效果。

通过对大量成功的机械创新设计实例的分析来介绍机械创新设计方法是我们在教学过程中的具体做法。因为这些方法正是通过这些成功的创新设计实例表现出来的，通过对这些具体、生动实例的分析，使学生能够更容易理解和掌握这些创新方法，也更容易激发大家参与创新实践活动的兴趣和自信心。学生认识到以自己的知识技能水平进行创新设计是完全有可能的，学习主动性大大增强。

2 类比总结法

传动装置作为机械系统中最重要的组成部分之一，其传动形式分为机械传动、流体传动（液压及气压传动）和电力传动。而《机械设计基础》主要学习各种常用机械传动机构的原理及设计。机械传动能适应各种运动和动力的应用要求，得益于各种机构的各类演变。把握了运动及动力传递的各种机构的特点，就能从根本上学好《机械设计基础》。因此从传动的本质入手，让学生在运动及动力传递形式的类比总结中对所学知识系统吸收，是学好本门课程，培养创新设计能力最有效的方法之一。

《机械设计基础》中机械原理的部分主要包括平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、齿轮机构、蜗轮蜗杆及螺旋机构等。从运动形式的转换来看，能实现往复直线运动和圆周转动之间相互转换的机构有曲柄滑块机构、凸轮机构、齿轮齿条、蜗轮蜗杆和螺旋机构等。然后在这些机构中，分析比较传动角与压力角，很容易看出每种机构在传动中的优缺点。比如：铰链四杆机构有最小传动角的要求，凸轮机构要求最大压力角小于或等于许用压力角等。

从传力的大小来看，凸轮和齿轮这样的高副机构因为是点或线接触，易磨损，所以没有铰链四杆机构在传力大的场合应用广泛。

从运动速度的方面研究，曲柄摇杆机构有急回特性，为了定量研究，就引入了行程速比系数和极位夹角的概念。凸轮机构从动件的运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律、摆线运动规律等。齿轮机构则有适用的速度和功率范围广的特点。

还可以从是否可以实现空间传动及传动的角度、传动比、传动效率等不同方面进行总结分析。让学生在庞杂零碎的知识点中间找到一条线索，理清思路。可以采用同学们喜闻乐见的形式，比如就传动比这一个单项对所学传动形式进行比较排序。采用类比总结法对于带传动和链传动、齿轮传动和蜗轮蜗杆这样的章节，教学效果尤为明显。教师可根据实际情况给学生布置专题研究。通过类比总结法可以有效培养学生思维的开放性、多向性及自由性，而这些正是创造性思维的基本特征[2]。

3 逆向思维法

通过逆向思维的训练，让学生灵活应用基本机构。逆向思维对于培养创新能力极为重要。在《机械设计基础》这门课程中，很多机构的演变都是逆向思维的结果。螺旋传动的实例最为明显。普通螺旋传动的应用形式有：螺母不动螺杆回转并作直线运动，如台虎钳；螺杆不动螺母回转并作直线运动，如千斤顶；螺杆回转螺母作直线运动，如机床工作台；螺母回转螺杆作直线运动，如应力实验机观察镜螺旋调整装置。

曲柄摇杆机构中一般都是曲柄做主动件，如果逆向思维，让摇杆做主动件，则会出现死点位置。死点虽然不利于传动，因为其压力角α=90°，即传动角γ=0°。然而运用逆向思维，利用死点的特性来工作，就有了夹紧机构。

4 “三最”法

通过“三最”法，即课程学习中涉及到的有关最大、最小、最优的问题，发散学生思维，培养学生的创新能力。曲柄滑块机构就是由曲柄摇杆机构中的摇杆长度增至无穷大演变而来的，还有齿轮齿条中的齿条也是将齿轮半径增至无穷大演变而来。这是“最大”的例子。而曲柄摇杆机构中极位夹角θ最小为0°时，行程速比系数为1，即说明该机构不再具有急回特性。最优的问题，恰恰是机械设计的核心。机械创新设计包括两个部分：一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、实用性等；二是创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活需要[3]。而机构的优化设计就是推陈出新的法宝。通过“三最”法，让学生在所学普通问题中发现特殊情况，对特殊情况进一步研究，找到普遍与特殊的关系，寻求突破口，找到创新点。

机械创新设计是推动人类文明进步的事业。从事机械创新设计工作需要掌握一定的机械设计知识，需要了解创新设计的方法，需要有克服困难的勇气，更需要有对追逐成功的兴趣。提高创新设计的水平需要不断学习新的知识和方法，更需要不断地参与创新设计的实践活动，从实践中学习和领悟。能够通过《机械设计基础》的教学激发学生的创新热情，培养学生的创新意识，开发学生的创新潜能，对于学生学习后续课程和将来的工作实践都有着至关重要的意义。“想象力比知识更重要。”如何在教学中形成一整套系统的创新设计理论方法，将是我们以后的努力方向。

参考文献：

[1]王晶.第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品选集[M].北京：高等教育出版社，2012.

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关键词：机械设计能力；创新设计理念；大学生

随着大数据时代的到来，我国需要紧紧跟随世界发展速度，建设创新型国家，从制造大国转变为创造大国，由此导致我国的创新型人才极度缺乏。如今，培养具有实践能力和创新精神的人才是我国教育改革的重要任务，也是教育改革的一大方向。现在我国的各大高校正探究人才培养的有效措施，不断加大对人才培养的资金支持和教学设施改进。积极培养初创型人才，培养具有创新能力和创新意识的高技术人才，是我国教育的重要任务目标之一。

一、创新设计理念概述和机械大赛的作用

创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的科研成果进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性、科学性以及实用成果性的一种实践活动。在机械设计能力中如果将创新理念与其相互结合，将会把艺术、社会、技术、文化等融在设计之中，从而创造出实用性的新产品。为了培养大学生的创新意识、实践能力和合作精神，强化学生综合能力的培养和基础知识，在2000年开始，全国大学生机械大赛就开始举办，在各大高校中，机械创新受到广大教师领导的重视。教育部部长早就指出创新是发展的根本，没有创新就没有发展；设计决定着产品的功能、寿命；机械决定着一个国家工业的发展程度[1]。学生通过参加大赛一方面提高学生的创新设计能力，一方面增强学生的创新意识，让学生将理论转化为实际经验。为国家培养创新型人才，使创新的理念成为学术界的潮流，将比赛中创新的理念和理论知识用到生活中，激发大学生创新潜能，提高大学生的实际动手能力。

二、大学生创新设计的不足

1.高校的师资力量不足。教育的改革是在教师，学生创新能力的培养也是在教师，因此，教师教学水平的高低会直接影响到学生的创新能力。培养学生的创新意识，需要教师不能单调古板，反而要有着强大的创新激情，严谨的学习态度和雄厚的学术功底。但是即使有这样的教学资源，学生的创新意识仍然不足，一方面是由于指导学生进行机械设计仍然有一定的难度，另一方面就是我们的创新教学仍处于开始阶段，没有什么经验可以借鉴。机械创新设计大赛的实践能力很强，学生要在短时间里拿出作品是有一定的难度，而且青年教师的经验缺乏，没有专业的专家指导很难实现机械设计的创新。2.学生的知识储备不够，创新意识也十分薄弱。在中国传统的教育制度所培养的学生只会考试、死读书。不会临机应变，独立自主的学习；在这样的教学之下，学生学习的主动性和积极性不高而其思考能力也十分有限，严重地限制了创新型人才发展，试问这样如何让学生有自己的创新理念？尤其是我国大学的应试化教育更是阻碍学生发展，使学生在大学学习期间学到知识有限，思想十分僵硬。在机械设计大赛的参与中，大部分为高中生，并没有系统地学习专业课，基础课也只是刚刚学完，学生也不能灵活地将所学到的知识运用到实践中去。因此，在学生参加机械设计大赛的时候，虽然积极性很高，但随着机械的加工制作，学生并不能靠自己的能力来解决困难，这时候学生就会出现厌恶的情绪，放弃参加比赛的机会。而且，高中生的责任感并不是很强，真正参加到最后比赛中的学生少之又少。

三、创新设计理念对机械设计的重要性

在机械设计中，如果单纯地依靠课本上原先的设计材料，无法将机械制造的理论和实践发挥到最大用处，因此，在机械设计中创新理念是机械设计的核心，一个设计产品，如果仅依靠模仿其他人，是无法实现其原本的价值，只有将自己的创新理念与自己的机械设计相互融合，创造出属于自己的产品，才能在一定程度上反映自己是一名合格的创新型人才，由此可见，创新理念在机械设计中是十分重要的[2]。相对而言，创新的机械设计产品也在一定程度上帮助自己促进全脑的开发，因为人是通过感觉系统来感知外界信息的，如果在设计的过程中有不同的信息由大脑中不同的通道进入人体的反射神经中，那么大量的信息就会刺激脑细胞生长，使人脑得到良好的塑造；另外我们所接收的信息分为直接信息和间接信息，直接信息是我们通过自己的大脑根据实际经验总结出来的对大自然的认知，而间接信息就属于外界告知或者他人总结出来写在书本上的，例如我们课本的学习和老师的授课都属于间接信息。在大脑接收间接信息和直接信息的过程中，大脑会将这两种信息有机结合，帮助促进大脑的发展。就像我们在进行机械设计的过程中，利用书本的知识和自己对知识的理解来对产品进行创新一样。总而言之，通过参加机械设计大赛，通过自己动手制作加工产品的过程，会在一定程度上培养大学生自主创新的能力。

四、如何培养大学生创新能力

1.积极参加创新活动。积极参加全国或者高校组织的创新设计活动，培养自己的创新理念。或者在各大高校内由学生自己组织创新活动，让学生自己去大胆地尝试、创新，让学生自己在活动中积极发散思维，激发学生的创新能力，培养学生的创新人格。至于没有机会参加机械大赛的同学可以到比赛座位观看比赛，一方面增长自己的机械设计见识；另一方面可以吸取参赛队员的经验和创新设计。通过总结来增强自己的创新能力。2.建立合理制度。学校领导要重视创新活动的组织，让学校中更多的学生一起参与机械设计的活动中来，并且为活动提供良好的比赛氛围，建立合理的奖励机制。这样有助于调动学生创新的积极性。例如，在机械设计大赛中的一些学生获奖之后给予一定的奖励或者加分。建立类似的激励政策有利于鼓励学生创新，另一方面也为培养创新型人才作出了一定的贡献[3]。3.重视学生的个性发展，系统教学。由于对创新的了解不强，但对本专业的知识比较了解，因此，学校对初次参加机械大赛的学生开设了许多与创新相关的选修专业课，甚至允许学生跨专业、跨系来学习各种课程，便于学生进行综合性极强的学科训练。另外还为提高学生的创造性思维，开设了许多的心理学、思维科学、通识教育等科目。还将各种提高自身创新能力的方法在课堂上一一展现出来，例如，探索规律的现代科学创造法、重视分析的思维创新法、扩展思路的发散思维法、强化动因的群体机制创新创造法。不仅仅学生需要创新理念，学校、教师也需要学习。转变教学观念，教授学生正确的学生观。要把学生当做有丰富个性、创造潜能的主体，而不是看做一个被学校管理的对象和灌输知识的机器。通过制定适当的教学目标，经常参加机械创新设计类的赛事，将学生的个性和创新能力充分发挥出来。4.建立专业场地。学校一方面要支持学生进行创新设计，另一方面要积极拨款，主动建立创新基地，购买创新需要的活动设备和仪器，同时还有有相关的管理人员对这些场地和设施进行监督管理，防止学生因使用错误而导致受伤，或者学生的故意破坏等意外事故。保证这些基地和设备在合适的时间开放，使学生充分利用空闲时间，有针对性地培养自己的创新意识。提高学生参与机械设计活动的自觉性、积极性、主动性。

五、结语

由上文可知，我国在创新人才培养上面还存在着许多欠缺，要想提高大学生的机械设计能力就需要我国在创新设计理念培养上面继续改进，培养大学生的创新意识、实践能力和合作精神，积极参加全国举办的大学生机械创新大赛，在比赛中获得灵感，在比赛中寻找自己的不足，大学生要重视创新理念的自身培养，学生之间相互交流，相互合作。积极阅读课外书籍，培养自己的创新意识才有助于增强自己的机械设计能力。

作者:陈璜 单位:集美大学诚毅学院

参考文献：

[1]何凤宇,等.提高工科大学生综合素质培养的思考——以沈阳农业大学机械创新设计大赛为例[J].内蒙古农业大学学报:社会科学版,2010,10(8).

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    机械创新设计是指发挥设计者的创造力,结合现有科技成果,设计出具有创造性和使用性的机械产品的一种实践活动,涉及到机械设计理论与方法、制造工艺、材料及处理、机械结构、机械产品维护及管理等机械工程领域的多种创新。从目前来看我国大学生机械创新能力教育与国外相比还存在很大差距,这与历来对于机械创新教学研究重视不够有直接关系。随着科学技术的发展,社会对于大学生的创新意识、创新能力和工程实践能力要求越来越高。因此,加强机械工程类大学生创新精神和能力已经成为高等院校工科专业教学改革和学科建设的迫切而主要任务[1-7]。

    二、存在问题探讨与分析

    在指导机械设计制造及其自动化专业大学生机械创新设计过程中总结出存在以下几个方面的问题。

    1.基础理论知识相对薄弱,创新思维不足。该专业在二年级、三年级主修与机械创新设计相关的基础理论知识,包括机械制图、工程力学、机械原理、机械设计、工程材料学、机械制造技术基础、机械控制工程基础、液压与气压传动、机电一体化技术、自动控制原理等。扎实掌握并灵活运用这些基础理论知识是大学生创新设计必备的基本条件。但是在实际教学过程中由于课时压缩、实践机会较少以及学生学习主动性较差等多种原因,造成学生掌握的基础理论知识相对薄弱。多数学生学习这些课程主要是应付考试,对这些基础理论进行深入思考并启发自己的创新思维的较少。

    2.过度依赖计算机辅助软件,物理样机设计经验欠缺。随着计算机技术的飞速发展,在机械创新设计方面,出现了一系列新技术,主要表现在基于CAD软件的创新设计、虚拟设计[8]。机制专业的学生主要掌握的CAD软件有两类:一类是二维设计软件,如AutoCAD,另一类是以三维建模为基础的大型CAD/CAM软件主要有Pro/E,UG,Solidworks等。一般学生在二年级的时候通过自学和课堂学习等方式基本上掌握了这些软件。但是大部分学生主要精力放在学习虚拟样机相关绘图和建模技巧上,以绘出漂亮的图形为目的。由于对机械设计的理论掌握不够加上没有足够的实践机会去了解物理样机设计过程,在开始接触机械创新设计时,会过度依赖这些软件进行三维建模,不能将虚拟设计与物理样机设计有机结合起来。实际上机械创新设计的本质还应归结到机械本身,以计算机技术为基础的虚拟样机技术只是辅助设计的一个手段,不能完全代替传统的物理样机机械设计。在创新设计中应该坚持虚拟样机与物理样机并重的原则。

    3.缺乏实际项目锻炼。参与实际项目锻炼,参加生产实习的核心在于通过某一产品设计、制造、检测、封装入库完整等环节的实习,使学生初步熟悉机械产品生产加工全过程所涉及的知识、技能、工装[9],是学生全面、综合掌握专业知识和技能的重要环节,也是培养学生创新能力的基础。但是现在由于课时压缩等多种原因,本科生多以理论学习为主,其创新能力的锻炼效果不尽如人意,这与创新设计所要求的能力差距还较大。由于没有接触实际的项目锻炼,学生对于机械设计的流程、要求以及机械创新设计的具体需求了解不多,导致学生学到的机械设计理论知识无法完全充分发挥出来,这也是制约机械创新能力发展的重要原因之一。

    三、教学改革思考与实践

    针对上述问题分析,在教学工作中对创新设计教学改革进行深入思考,结合实际情况提出了几点解决方案,并在教学实践中逐步实施。

    1.加强基础理论知识培训激发创新思维。在基础理论知识教学过程中把重点放在理论联系实际方面的讲授,结合机械创新设计案例、机械创新设计新思维、新方法和新成就等多种方式将理论知识与应用技术结合起来,在吸引学生兴趣的同时也加深了学生对基础知识及其应用的理解,并积极引导他们在此基础上进行再思考再创新,为下一步机械创新设计打好坚实的基础。另一方面,开设文献查阅课程,培养学生文献综述能力,通过查阅专业书籍、学术期刊、专利、企业产品手册和网络查询等多种方式,了解国内外对相关技术的研究进展和市场需求。

    2.虚拟样机与物理样机研究并重。虚拟样机技术集成和综合了可运行机械设计的环境:包括各种仿真工具、分析工具、控制工具、设备和组织协同工作的方法等[10],可以改善从产品的概念设计到动态仿真再到整机结构优化的各个阶段。利用虚拟样机技术可以建立零件的模型,进行虚拟装配,并检查零部件的装配间隙和干涉,应用分析软件对样机进行运动仿真并对关键部件进行校核、计算。及时发现错误,优化结构,可以方便地更改模型,从而提高设计效率、优化设计方案、缩短设计周期、降低生产成本。在教学过程中提倡以机械创新设计需求为主导进行技术学习的思想,虚拟样机技术的学习应该结合机械设计原理与机械设计的具体要求。课程注重对虚拟建模、虚拟装备、运动仿真和优化设计等各个阶段进行综合培训,同时在课程的不同阶段安排相应的设计实习任务,促使学生在学习这些操作技能的基础上增加对其在机械创新设计中具体应用的思考。在虚拟样机优化设计的基础上要同时加强学生对物理样机创新设计能力的培训,从加工图纸绘制、非标件加工、标准件选购到样机的装配和调试都让学生亲自动手参与,并且根据所设计产品的技术要求和使用要求进行试验。样机试验也是一门科学,根据培养进度应适时开设《试验设计与统计分析》课程,详细介绍机械设计中常用的正交试验、单因素试验、对比试验等科学的试验方法以及方差分析、t检验等数据统计方法和数据结果分析方法。通过合理的试验和科学的数据分析可以进一步优化参数,修改样机结构,对虚拟样机的设计结果进行验证和修正,直至产品定型。

    3.指导学生申请或参与相关项目。在具备了基础理论知识和基本的设计技能的基础上,吸引部分优秀学生参与到教师主持的相关科研项目,从基础设计工作做起,逐步了解和熟悉项目的论证、设计和运行过程,以提高学生的综合创新能力。在此基础上再指导学生组成团队申请校级、市级或者自治区级的大学生创新设计项目,从项目的可行性分析、立项、方案设计到具体的技术创新设计和产品设计都由学生亲自参与。在项目执行过程中注重对学生综合创新能力的培养,首先,要通过市场调研和查阅文献提出设计任务并通过可行性分析明确设计的功能目标;然后,进行团队讨论,根据成员的基础理论知识并发挥创造思维确定总体设计方案;下面进行团队分工,依据个人所掌握的不同的创新设计技术和方法进行虚拟样机创新设计,做出三维模型并进行仿真分析和结构优化,与此同时不断对总体方案进行修正;接着,团队合作完成物理样机加工、装配、调试和试验改进工作;最后,完成整个机械创新过程。

    4.校企联合培养引导学生理论联系实际。经过参与项目锻炼后,学生对整个设计流程有了切身体会,同时对所学的基础理论知识也有了更加深刻的理解,具备了进行创新设计的基本能力和基本素质。在此基础上,教师应积极联系相关企事业单位为学生安排实习机会,进行校企联合培养,让学生到工厂一线去了解企业和社会对创新设计知识和能力的实际需求,并进一步了解企业创新设计流程。这样有利于引导学生在日常学习中将理论与实际结合,也使得高校对学生创新能力的培养与社会需求接轨,有利于培养真正符合社会需求的具有创新能力的机械人才。

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（1）绿色设计是技术先进、环境协调性好和经济性好统一的设计方法。它具有：可拆卸可维修、节能环保、报废后可以回收再利用、无毒无害、简单便宜。

（2）创新设计就需要机械设计人员发挥创造性思维，融合最新的科技成果，结合现代的设计理念和方法，考虑产品的实用性、易用性等因素，设计出具有市场竞争力的机械产品。原创设计、变异设计和反求设计是机械产品创新设计的三种主要形式。机械产品的创新并不是单纯的指产品本身，从产品概念到产品销售整个过程是需要有创新思维。

（3）绿色机械产品创新设计很明显就是绿色设计与创新设计相结合，生产出既节能环保，又充满特色的产品。现实中，很多产品虽然具有创新，但是并不环保，而有的考虑了环保特点，产品本身却没有什么新意。机械产品一定要充分兼顾绿色环保特点和创新特点，相互融合，构成一个完整的绿色机械产品。

2绿色创新设计原则

2.1安全可靠

安全可靠始终是一切产品的首要原则。对于机械产品而言，零件的机械强度、刚度、热平衡性、稳定性和耐磨性都需要满足要求。在设计上要保证科学合理，材料选取要正确，加工工艺和装配都需要满足安全可靠的原则。

2.2生态效益

我们产品的最大特色就是绿色环保，生态效益自然是不可或缺的原则。我们强调的绿色环保不单单是产品生产过程中环保，在今后的使用过程中也需要对周围环境无污染。我们在零部件选择的时候就要选取无毒、无害、无辐射的材料。还有尽可能减少对材料和能源的需要。材料的选取完成后，机械产品本身也需要考虑污染问题，期中噪声是重要的因素。机械产品工作时发出的声音是噪声的一个很大的污染源。长期处在这样的环境下，对人的健康有很大的危害。低噪声设计成为了机械设计一个重要的原则。所有我们在机械产品设计上就要考虑生态平衡的需求，坚持绿色设计理念。

2.3人机工程学

现在的设计更注重“以人为本”的原则。我们在机械产品的设计中，要充分考虑人和机器的关系，使得人-机器-环境三者相互协调，人的工作能力与机器的作业需求相适应，营造出舒适、高效、安全的工作条件，最终提高整个系统的工作效率。除了这些之外，机械产品的外形、颜色也要与产品本身定位和环境协调好，比如冰箱应该用冷色的，给人清凉的感觉，医疗器械用浅色，给人安静卫生感觉。产品外形也要比例合适，让人看着大方，美观。

2.4经济效益

我们生产的毕竟是机械产品，目的还是要为企业带来更多的利润，所以经济效益是我们不得不考虑的问题。机械产品既要满足客户的要求，还有尽可能成本低廉。为了达到经济最佳性，产品的设计和制造都该考虑在内。

3绿色创新设计的特点

（1）能体现绿色环保的理念。机械产品设计者以绿色环保为前提，利用创造原理，发挥创新思维，充分寻找产品的创新点。绿色机械产品的创新重点放在在制造、使用到回收利用都要考虑其可能对环境造成污染和对资源的浪费的点。

（2）传统的机械产品设计更看重的是产品的使用功能属性，缺乏环保意识。绿色机械产品设计考虑的是产品的全周期。

（3）强调程序化思考和创造原理。机械产品创新不仅依赖创新性思维，还要应用创造原理。有时直觉思维、逻辑思维和抽象思维等不能满足设计要求的时候，就需要建立设计方案形态学矩阵，让创新变成程序化的思考过程，这样克服了经验总结设计的不足，更容易生产创造性的产品设计思路。

4绿色创新设计的方法

4.1 逆向设计法

逆向设计是相对正向设计而言，其基础是应用逆向思维，利用事物的对立面。如对立、对立并存、对立综合等，从原理逆向、大小逆向和属性逆向等方面进行绿色创新设计。①简化。简化产品结构。如减少部件的数量，以便于装备、拆卸、减少紧固件数量等；简化拆卸过程。如结构设计时，采用易于拆卸的连接方式，减少紧固件数量等；简化回收工艺：废旧产品的回收工艺技术应简单可行。②极小化。朝极小化方向思考：如产品的轻、薄、短、小化。③极大化。朝极大化方向思考：如采用新技术、新原理、新材料等构思功能极大化的结构简单、材料少、体积小、重量轻、可靠性高、寿命长的产品。④废旧产品的回收利用。利用新构思、新技术、回收利用废旧产品。回收资源、减少环境污染，如对全塑汽车的回收利用。

4.2 移植法运用其它领域绿色设计和创新设计的理论、方法和技术，研究本领域绿色设计和创新设计中存在的问题，开发具有绿色特点的新产品

①原理移植。如将太阳能炊具的集热原理移植到雨伞上，研制成雨天挡雨，晴天能烧水或做饭的新型多功能伞。

②结构移植。如将机床滑动摩擦导轨的摩擦面置于滚子间，则得到牵引力小，传动效率高，系统简单，维修方便的滚动摩擦导轨。这种新型导轨是平面滚动轴承结构方式的一种移植。

③材料移植。如将工业陶瓷用于发动机气缸，可大幅度提高热效率，降低燃料消耗，是材料的创造性移植。

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关键词：创新；机械基础；课程改革

机械基础课程是高职机械类专业学生必修的专业基础课之一，在课程体系中起着承前启后的重要作用。该课程能很好地培养学生的创新能力和工程意识。现有的教学在学生创新能力培养等方面有着较大的局限性，因此，结合学生的实际情况，对该门课程的教学内容、教学方法等方面进行深入的改革，才能更好地适应社会对创新型人才的迫切需要。

一、创新课程体系与教学内容

机械制造与自动化专业主要培养的是在机械类企业从事产品制造、机械设备维护等岗位的高技能型人才，该岗位对从业人员的知识基础、创新能力、产品改型能力有着较高的要求，而这些知识及技能的获得很大程度上来源于机械基础课程的培养，所以结合本专业对学生技能的要求，将原有内容进行重构，按照基础设计、零件设计、系统设计、创新设计四个模块构建课程内容，将对学生创新能力的培养贯穿于课程教学的各个阶段。即通过工程制图、计算机绘图等课程的学习，培养学生空间思维与形象表达能力；通过机械原理、机械零件等课程构成的零件设计模块，培养学生对机械零件的基本设计能力；通过机械课程设计、计算机辅助设计等课程培养学生对机械设备整体的系统设计能力；通过机械拆装与改进、创新设计等内容构成创新设计模块，培养学生的创新意识、创新思维与创新能力。

二、创新教学方法

1.采用理论实践相结合的一体化教学方法。

在新课讲授前，对即将讲述的内容与涉及到的工程实际进行简要概述，导入新课，设计一个富于启发学生兴趣和思维能力的问题，同时让学生带着问题参观实物，形成初步的感性认知。如在讲授齿轮传动、轮系、轴系等知识时，首先将真实的减速器实物进行分解，使学生对实物有一定的感性认识，明确机械的结构及传动状态，了解其传动原理。然后再实施理论内容的教学。同时在教学中积极引入生活中的实例，使学生明确相关知识在生活中的应用意义。如在讲授螺纹联接的相关知识时，结合波音飞机在着陆时爆炸的实例，向学生强化螺纹联接防松的工程意义，使学生能较好地掌握相关的知识及内容。同时在理论教学的中间，我们及时地引入实践环节，通过观察、演示、拆装、设计等内容，强化学生对所学知识的理解及灵活应用，很好地将所学理论与实践练习结合在一起。

2.充分调动学生的主观能动性，创设情境，创新学生的思维。

在教学中充分应用类比教学法，帮助学生理解概念，掌握规律。对于一些前后关联较多的内容，首先通过易懂的道理将前后知识进行总结和类比，使学生更能主动思考、积极参与，将前后内容很好地联系起来。如学完直齿圆柱齿轮传动的相关知识时，指导学生用类比法自主学习圆锥齿轮的相关内容，提高学生的自学能力及理解能力。在新课教学开始，对学生的自学效果进行检查、总结及分析，同时结合典型项目，采用头脑风暴法等多种教学方法进行教学，广泛地调动学生学习的积极性，针对不同基础及学习能力的同学采用不同的教学方法，有针对性地因材施教，全面地提高每个学生的学习能力、分析问题及解决问题的能力。

三、创新教学手段及教学资源

在机械基础课程的教学中，我们充分运用了教学课件、动画、视频、教具、挂图等手段进行讲授，将复杂的结构通过直观、生动、易懂的方式展现出来，进一步激发学生的求知欲望和学习热情。同时，通过多个综合实验强化学生对基本知识的理解和掌握，提高学习效果。结合专业特点在实验课程的教学中引入专业实践的相关知识，随着创新设计实验室的建成和完善，不断开辟新的教学资源，提高学生的创新能力和水平。在教学中，我们充分准备了试题库、企业工作规范、项目设计与实施资料、创新设计的教具、模型、等大量的教学资源。同时针对学有余力的同学，结合创新设计比赛，通过学生自制、共同开发等方式研制教学资源，不断地培养学生的创新意识，锻炼学生的设计水平和实际操作能力。更好地激发了学生的学习热情，改善了教学的实际效果。

四、创新实践教学

在理论课内的实践教学中，以培养学生的工程实践能力和创新能力为目标，以产品的设计制造过程为主线，将机械设计、课程设计的教学内容，改为“机械创新设计”环节，改变以往教师布置内容，学生模仿学习的状态，结合学生的特点及实际情况将学生分为两组：将设计能力较弱、实践能力较强的同学保留了以往课程设计的理论设计部分，同时要完成端盖、轴等零件的加工，并完成典型零件的工艺设计、成本分析、制定工艺卡片，然后完成零件的加工、装配与调试，教师根据学生的表现和产品情况进行评分；对设计能力较好的同学，结合生活中有创意的产品布置任务，将已经制成的产品进行分解及拆装，并能够针对实际需求进行改进，如“重力小车的设计改进”“电气化门窗的设计”等内容，同时结合各类创新大赛有针对性地对学生进行训练，充分发挥学生的想象力，使学生能够主动地发现问题并解决问题，提高学生创新设计的能力。

课外教学中，充分以创新协会和创新实验室为载体，通过企业的真实项目，使学生参与到项目从选题、论证、虚拟仿真、设计计算、加工制作、装配调试直至成果写作、汇报的全过程。学生能充分应用已学过的知识，自学许多课外知识，很好地锻炼了产品的设计和制作能力。通过创新实践活动，学生经历了“思考―创新―设计―制作”的全过程，培养学生的创新意识，训练创新思维、体现创新过程、激发了学生的创新热情。

在毕业设计和顶岗实践的教学环节中，以学生的创新能力及解决实际问题的能力培养为主线，通过企业教师、学院专任教师共同指导学生的实践技能学习，以解决企业生产中广泛存在的制约成本及生产质量的实际问题为目的，使学生在实习的过程中充分熟悉企业的生产过程，寻找解决问题的方案，从而加深对专业理论知识的理解和掌握，提高学生的工程实践能力和水平。

五、创新教学的意义

近几年来，通过以上教学改革的相关实践，学生的创新能力有了较大的提升。我校学生参加全国及省级大赛多次获奖：2011年获得省首届机械部件创新设计与制造大赛一等奖；2012年“工业产品造型设计与快速成型”大赛省内一等奖；2012年全国三维数字化创新设计大赛黑龙江赛区一等奖；2013年获得省大学生工程训练综合能力竞赛两项一等奖。本文提出了以创新能力培养为目标，以内容创新、方法创新、资源创新及实践创新为手段对机械基础课程进行的教学改革，对学生创新能力的培养起到了很大的促进作用。实践证明这也是对学生创新能力培养的一条切实可行之路。

参考文献：

[1]王瑾，张国海等.机械基础课程群教学改革研究与实践[J] .安徽工业大学学报（社会科学版），2009，26（3）：124.

[2]刘利国.机械基础课程群系统教学法研究[J] .广西教育，2011，（11）：25.

篇6

关键词：校企共育；机械制造类；技能型创新人才

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）39-0142-02

在我国建立创新型国家的背景下，高职院校肩负着为生产、建设、管理、服务一线培养技能型创新人才的重要任务。校企合作是高职教育的特色与优势，是培养高技能型人才最有效的教育模式之一，校企共育是校企的深度融合，是普通校企合作的更高层次。如何有效实施校企共育技能型创新人才，激发学生的创新潜能，培养学生敢于创新突破的精神，是高职教育需要解决的一个紧要任务。

一、校企共育机械制造类技能型创新人才的必要性

针对高校机械制造类专业学生的业务培养，教育部明确提出“要针对高等职业院校学生的特点，提高学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力”，并强调“具有较强的自学能力和创新意识”。因此，高职机械制造类专业的学生既要掌握专业基础知识，还要具有良好的工程实践素养及能力，并在技术创新方法上进行有效训练。当前诸多高职院校机械制造类专业人才培养中往往强调实践技能的培养，而缺乏培养学生创新意识与创新能力的有效措施，导致学生机械创新能力不足。通过有效实施校企深层次对接，在互利共赢的条件下，有计划地开展技能型机械创新人才的培养，是高职教育发展的有效途径和彰显办学特色的关键所在。

二、校企共育机械制造类技能型创新人才的方法及途径

1.构建“融创新元素”的新型课程体系。通过校企双方共同探讨，更新原有课程体系，优化具有机械创新性的课程，建立以技能型创新人才培养为主线，以创新基础理论知识、实验实践能力为支撑的新型课程体系。一是做好校内创新性实验。在《机械基础》、《公差配合与技术测量》、《机械制造技术》、《机械创新设计》等课程基础实验的基础上开展综合性实验训练。由校内专业教师选取创新性实验内容，并组织学生团队独立完成。这类实验能够提高学生的思维能力和创新能力，增强学生的团队协作能力。二是做好企业创新性实验。由企业专业技术人员确定创新性实验内容，重点是企业产品中零部件的设计改造、工艺优化及新产品开发等试验。这类实验有利于拓展师生对企业产品与技术的深入了解，为学生毕业后从事相关产品的研究积累工程素养与技术基础。

2.重视“融创新项目”的实践技能教学。校企双方共同组织教学过程的实施，引入企业新技术、新工艺、新产品，最大可能地将企业相关产品的改造及优化设计，以案例的形式植入课堂，丰富教学内容，达到讲授内容贴近生产、贴近工艺、贴近技术，从而激发学生的学习兴趣，增强学生的工程意识，提高学生机械创新设计理论知识与实践技能学习效果。机械创新实训与一般意义上的课程设计存在较大差异，没有可以直接参考的现成资料、步骤及方法，所以组织与开展机械创新实训需在教学探索中总结及完善。根据实训教学的特点，机械制造类专业在组织创新实训时以做学教紧密结合设计技能训练过程，通过具体创新设计任务组织教学，利用实践技能与竞赛训练结合的形式开展实训活动。

3.共建“融创新文化”的实践教学基地。培养技能型机械创新人才，仅依靠校内的环境与资源是达不到效果的，需要校企融合协同建设共享型的实践教学基地。充分发挥合作企业先进资源优势，打造校内外人才培养实践平台，为提高学生工程实践能力与技能水平提供必要保障。具体实施校企双方优势互补，采用灵活多样可操作性强的方式。例如，校企共同投资，企业提供先进设备与技术，学校提供场地，共建校内机械创新实验室或实训基地，并共同规划机械制造类专业的创新实验或实训内容。这种方式是提升高职机械创新实验或实训设备，改善创新实验或实训条件，增强创新氛围的有效途径。

4.实施“融创新策略”的教学管理模式。创新教学管理模式，保证校企共育技能型创新人才的合作实效。一是成立校企共育建设指导委员会，对技能型创新人才的培养提供决策与指导；二是以人才培养为目标，将企业文化、技术标准与管理理念引入教学，细化教学业务管理；三是强化优质课堂建设，在课堂教学设计中充实行业企业标准；四是基于职业岗位需求开发机械创新系列教材，校企共同完成课程开发计划的制订，课程结构的确定，课程内容的选择，将企业最需要的机械创新知识与关键技能融入课程，并应用TRIZ理论构建机械创新课程；五是以校企共育的教学管理为重点，教学质量监控由校内外结合，通过加强制度建设等环节优化教学质量监控体系。

5.组织“融创新项目”的机械创新大赛。校企联合开展“机械创新设计大赛”，是提高学生综合能力的有效途径，也是加强校企合作力度的最佳方式。通过校企共同研究设计大赛的创新项目，联合举办“机械创新设计大赛”，提高学生综合运用知识的能力与实践操作技能，提升团队协作精神。校企共同确定大赛主题，选取贴合企业产品开发应用的创新项目。校企组建“双导师”指导教师团队，发挥教师的扎实理论知识、企业技术人员实践能力强的双向优势。校企共同研究设定大赛奖励办法，激发学生参与创新的热情。

6.打造“融创新精神”的指导教师团队。校企联合培育一支创新意识与创新能力强的“双师型”团队。以企业为平台，通过教师与企业技术人员共同完成项目设计、开发与生产，以及企业顶岗实践锻炼，提高团队的专业实践能力，从而使团队熟悉生产环节、操作工艺及产品创新的方法与路径，了解前沿技术信息，提高教师团队指导学生开展机械创新的素养与能力。

三、校企共育机械制造类技能型创新人才的探索与实践

近年来，黑龙江农业工程职业学院（以下简称“学院”）将产教融合校企合作作为专业发展的根本途径，坚持高起点选择合作伙伴，以高水平校企合作培育技能型创新人才。学院与哈尔滨三大动力、中航工业东安、德马吉公司等知名企业的合作。通过合作办学，共建创新实验室及实训中心等共同培养机械制造类专业人才。首先，以学院入选教育部主导的DMG校企合作办学大项目，共育数控专业领域高素质技术技能型人才为例。DMG校企合作项目是在教育部和中国职业技术教育协会的指导下，由德马吉森精机机床贸易有限公司及德马吉森精机学院与中国职业院校开展的数控专业领域校企合作项目。学院与企业共建DMG MS数控培训教室；派遣优秀教师到上海DMG MS学院培训以及到德国DMG MS学院进行了高级进修和访问；将派遣优秀学生到德国DMG MS工厂和学院进行培训，并优先推荐DMG MS优秀毕业生到DMG MS工厂及DMG MS客户处进行实习或就业；启动了与企业合作开发适合高职院校使用的数控技术应用教材和培训资料等。

通过实施合作项目，深化了数控相关专业的人才培养模式的改革与创新，加强了专业设置与市场需求的对接，推进了产教深度融合发展，对培养更能适应产业技术进步和生产方式变革需要的技能型创新人才开展了积极的探索与实践。

其次，以学院校企共育农机制造与装配专业技能型创新人才培养为例，专业立足黑龙江，面向“三农”，以服务国家商品粮基地建设及“千亿斤粮食”产能工程为宗旨，依靠黑龙江农机装备制造产业园建设平台，紧密联系凯斯・纽荷兰（哈尔滨）有限公司、约翰・迪尔（哈尔滨）农业机械有限公司等国际农机巨头企业，构建校企双主体“3111”工学交替人才培养模式，探索了“厂中校”建设，开发《农业机械制造》、《农机零件数控加工》等优质专业教学资源，研究了“合作办学、合作育人、合作就业、合作发展”的新机制，校企共同培养农机制造与装配专业技能型创新人才，共同提高服务经济社会发展的能力。

此外，学院机械制造类专业学生参加国家级、省级机械创新设计与制造竞赛、大学生工程训练综合能力竞赛、三维数字化创新设计大赛、“挑战杯――彩虹人生”创新创效创业大赛等各类竞赛活动，获得国家一等奖1项、国家二等奖3项、省级一等奖10项的优异成绩。教师指导学生开展创新作品的专利申请，获得国家专利授权8项。通过技能型创新人才培养措施的有效实施，提升了学生的创新意识与创新能力，学生主动参与创新活动的热情空前高涨，学院的毕业生深受用人单位的欢迎。

参考文献：

[1]胡运林.机械制造与自动化专业校企共育人才培养模式探讨[J].机械职业教育，2012，（10）：31-33

[2]邓正华，等.适应经济发展的机械专业实践教学改革与研究[J].中国科技信息，2013，（9）：22-27

[3]陈长生.开设创新实训课程，切实提高学生机械创新设计能力[J].机械职业教育，2014，（6）：17-19

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关键词:机械设计;创新设计;创新思维

中图分类号:F416.4文献标识码:A

2004年冯小刚贺岁大片《天下无贼》中,黎叔有句名言:“21世纪什么最贵?人才!”。现在,连小偷都知道人才最宝贵了,而我们国家正是需要人才的时候,尤其缺乏创新型人才。世界各国也都如此。竞争优势的秘密是创新,这在现在比历史上的任何时候都更是如此。创造力对于创新是必要的,公司文化应该提倡创造力,然后将其转变成创新,而这种创新将导致竞争的成功。

一、机械创新设计和制造

奥地利经济学家熊彼特说:创新应当是企业家的主要特征,企业家不是投机商,也不是只知道赚钱、存钱的守财奴,而应该是一个大胆创新敢于冒险,善于开拓的创造型人才。对于现在的很多国际大公司也都渴求这样的人才,日本索尼公司创始人之一井深的“日日创新”秘诀,更体现了这一点。以上都说明了创新的重要性。创新并非某人的突发奇想,在创新活动中,只有知识广博、信息灵敏、理论功底深厚、实践经验丰富的人,才易于在多学科、多专业的结合创新中和跳跃性的创造性思维中求得较大的突破。一般来说,创新设计的过程大都是从形象思维开始,然后经过逻辑推理和判断及相应的综合、分析与决策,而产生设计方案;然后,进一步将设计具体化,即建立新的机构、结构和机械系统筹模型,继之进行计算和技术细节的设计。其特点是:(1)多门科学技术交叉、渗透、融合;(2)部分工作为非数据性、非计算性的,必须在知识和经验积累的基础上思考、推理及判断,并运用创造性及发散思维的方法;(3)在知识、经验、灵感与想像力的系统中搜索并优化设计方案;(4)机械创新设计是多次反复、多级筛选的过程,每一设计阶段都有其特定内容及方法。但各阶段之间又密切相关,形成一个整体的设计系统。

机械创新设计和制造不同于常规的机械设计,是设计人员针对新的或预测的需求,充分发挥设计者的创造力和智慧,利用已有的相关科学理论、方法和原理,进行新的构思、设计和制造出新颖、有创造性及实用性的机构或装置的实践活动。它包含两个部分内容:一是改进完善生产或生活中现有的机械产品技术性能、可靠性、经济性、适用性;二是创造设计出新机器、新产品,以满足新的生产和生活的需要。

二、机械创新设计思维

1、机械创新设计思维的概念。创造性思维是指突破原有的思维模式,重新组织已有的知识、经验、信息和素材等要素,在大脑思维反应场中超序激活后,提出新的方案或程序,并创造出新的思维成果的思维方式。要创造,就要打破常规思维,具有独创性。思想是行动的先导,在思想上破旧立新,勇于开拓。有的时候我们可以改变思维方式,对某种事物多思维的考虑就会有不同的结果,“想到别人没有想到的观念”,创造性思维是新颖独到的信息加工艺术,是人脑的各种思维活动形式和思维活动的各个要素之间相互协同进行的有机结合的高级整体过程。它更加强调直观、联想、幻想和灵感,所有创新设计不是靠逻辑推理出来的,而是靠创造性思维的激发产生的。

2、机械创造性思维的四大特征。机械创造性思维的基本形式有定向思维、反向思维、联想思维、对比思维、发散思维、灵感思维、逆向思维等。其特点是:

(1)开放性。开放性是相对封闭性而言的,传统思维方式的封闭性只关心自己生活的狭小区域,画地为牢,坐井观天,并且更乐于驾轻就熟,接受过去所谓成功的办法,封闭性思维容易造成信息堵塞,思维呆滞,使思路缺乏多样性和创造性,这正是机械创新设计中的大忌,不去看或很少看他以外的广阔天地,开放性思维的特点是把认识对象作为一个开放的系统来考虑,注重研究系统与外部环境的关系,以便更好地认识该对象及其发展规律。

(2)独创性。所谓独创性就是要独立思考,敢于直抒己见,勇于突破旧思想、旧观念对心灵的束缚,构筑开放、发散、鲜活的新世纪思维形态,从新的角度分析问题,这是机械创新设计的前提条件。例如:某鞋厂派两名推销员一同飞往一个海岛去开拓市场。一下飞机,他们就了解到:所有的岛民从来没有穿鞋的习惯。推销员甲心里凉了,立即向厂长发电报:“没有市场,他们的需求量等于零。”而推销员乙却十分惊喜,也立即向厂长发电报:“前途无量,他们的需求量将从零起步。”这时,我们的观点有两类:一类是批评推销员甲保守,无所作为;另一类是称赞推销员乙乐观向上,锐意进取。那么,究竟是哪个推销员的做法对呢?我们可以通过对比去讨论,这样就开阔了思维。

(3)多向性。多向性是指对同一问题要从不同的角度探索尽可能多的解法和思路。多向性体现了思维方法的多样性和丰富的想像力。爱因斯坦说过,“想像力比知识更重要,现实世界只有一个,而想像力却可以创造千百个世界”。因而,多向性思维是与创造力关系最密切的一种思维方式,机械产品的多样性与创造性思维的多向性是分不开的。

(4)自由性。思维自由是现代科学技术发展的客观需要。思维方式的自由性,是遵循真理发展规律的自由思考和自由探索。科学思维的自由,也就是不限定科学活动范围,不用权力裁决科学成果,允许科学工作者在真理的探索中自由地展开思维的翅膀。当然,思维的自由性,也要受到自然科学、社会和法律的制约。在机械设计工作中,要想不断地取得创新的成果,就必须根据创造性思维的特征,自觉地培养自己的创造性思维能力。只要消除自身思想上的束缚,自我突破,并掌握正确的方法,就能调动创造性而获得出乎意料的创造性成果。

三、机械创新设计方法

1、智力合成法。这是一种发挥集体智慧的方法。通过集体讨论的形式,发散和激励创新思维。讨论时应相互启发激励,取长补短,引起创新设想的连锁反应,使思维自由奔放,新的设想才能涌现。讨论的目标要明确,事先有准备。其原则有:鼓励自由思考,随心所欲,设想新异;不许批评别人的设想;推迟评价,不过早定论;有的放矢,不泛泛空谈;讨论者一律平等,不提倡少数服从多数;及时归纳,总结、记录各种设想,留作下次再议;最后挑选最合适、最有前途的见解,并审查其可行性。

2、仿生类比法。通过对自然界生物机能的分析类比,从事物的千差万别、不同程度的对应和相似之处的类比中得到创新,设计出新机械,这也是最常用的创新设计方法。

3、列举创新法。把问题展开列举,帮助思维进行构思的方法。按机构的特性、设计者的意愿、毛病的改进等进行列举,找出改进创新的方案。

4、移植技术法。把一个领域内的先进技术移植到另一个领域中,或把一种产品内的先进技术应用到另一种产品中,从而设计出新产品的方法。

四、结束语

爱迪生可称得上是创新者的鼻祖了,他素以高效创新而著称。事实上,若论名言警句,创新者或许大多会引用他说过的这样一段话:“我做的任何一件有价值的事情都非偶然,我所有的发明创造也并非出于巧合,而是来源于辛勤的工作。”爱迪生心里很清楚,发现碳丝作为白炽灯的发光材料绝非偶然。这一切浸透了他和助手整整一年的心血,对各种材料进行了几百次的试验。创新意味着艰苦而扎实的工作,而非异想天开所能解决的事。然而,这并不等于说企业对待员工的创造力要采取消极的态度。有创造力是一件好事,但要记住,创造力并非凭空妄想,而是一种行为的综合,即以新颖、新奇的方法把几种东西结合起来。创造力是为创新服务的,而无法代替创新本身。

(作者单位:兰州城市学院)

主要参考文献:

[1]张春林主编.机械创新设计.北京:机械工业出版社,2007.9.

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根据机电一体化人才培养方案和本专业的课程设置，研究改革课程设计大纲基本要求。根据应用型和创新型人才培养要求，课题的方向主要分为两大方向进行选择：一类题目主要针对应用能力培养，把本专业的知识进行有机的综合，提高学生的综合实践能力；另一类题目主要针对创新能力培养，结合创新设计大赛相关题目，把本专业的知识进行创新性应用，提高学生的创新设计能力。普通型课程设计题目1）向学生征集。在课程中学生拥有与课程设计相关的好想法，可以展开讨论，要求对其方案进行分析，符合课程设计要求的，教师根据其内容下达课程设计的任务。实践证明，对自己提供方向的题目，学生的积极性会很强。2）选择典型机电一体化产品让学生进行设计，结合学生的实力进行选取，同时与本专业的专业方向尽可能的相关，开发学生的潜能。比如数控方向的学生，可以选择数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计、数控铣床工作台三维运动伺服进给系统设计等，为未来职业发展打下好的基础。3）学习借鉴其他学校机电一体化设计的内容，在现有设计内容的基础上，根据本校本专业课程设置的特点，对设计的内容做以适当增减，以适合本专业的学生。创新型课程设计题目可以借鉴全国机械创新设计大赛的课题[3]，其中每届成功参与全国总决赛的作品都收录在决赛作品选集中，由高等教育出版社出版。这里面有比较好的案例，同时作品中也存在可以改进的地方，有兴趣的学生可以从中选择与机电一体化相关的课题，提升自己的能力。在条件允许的情况下，可以做出产品的模型，提高学生的机电一体化能力，同时也可以为学生参加今后的机械创新设计大赛做准备，做到“以学促赛，以赛促学”。在专业教学中，学生经常会困惑本专业毕业后到底有什么前途？能做什么？机电一体化课程设计教学贴近实际，能把多门专业课有机地结合起来，把枯燥的课本知识灵活地运用，极大地鼓舞了学生的兴趣，激发学生对实际问题的思考，对工程实践产生浓厚的兴趣。坚持理论教学与实践教学并重，可大幅提高教学效率和教学质量，同时为选拔优秀学生参加机械类学科竞赛提供条件。

2课程设计的实施方式

课程设计实施方案：设计报告书是对整个设计过程的总结和提升，也是进行工程交流的重要文献资料，通过指导学生撰写课程设计报告书，培养学生撰写工程技术文档的能力。对设计说明书的撰写，提出如下要求：1）严禁课程设计报告抄袭，基本工作独立完成；2）根据任务书能提出合理的设计方案和机构的工作原理；3）设计要符合国家标准，学会使用设计手册、专业术语、专业名词规范；4）设计图图纸规范，符合设计说明书的要求，不照抄手册和案例，设计参数与图纸相一致；5）学会使用专业相关软件，对设计的机械机构和控制部分进行分析和仿真，是验证设计正确的有效手段之一；6）课程设计配备了一些实际的零部件可供学生设计使用，以及基本的控制电路，学生要具备一定的实践操作能力，掌握器件的选择与焊接，会进行程序的编写，掌握系统故障的检测与维修能力。课程设计采用分组式进行，每个小组3～5人，视工作量而定。课题难度较大可以分五人，原则上一般三人为一组。每个小组在规定的时间完成基本要求，每个学生都要参与该组课程设计答辩，通过问题了解学生在课程设计中所做的主要工作，检查有无抄袭情况、有无坐享其成的学生，结合设计报告书的撰写质量和实际所做的产品质量进行综合评定。

3实施效果

通过在重庆大学机械电子工程专业的实践，在机械电子工程专业中开设机电一体化课程设计，已基本摸索出培养机电复合型技术人才的规律。普通型题目实现机电融合、知识整合理论教学与工程实践并重。由于在教学中缺乏机电知识综合运用能力的培养和训练，学生在学习了机械设计、机械制造和电子技术、计算机技术和传感器技术等基础课程后，不能很好地将机、电的知识融会贯通，大多数学生也只是了解基本的机电设备的基本功能，在系统运用中存在问题，在机电一体化系统的综合设计方面存在不少困难。通过开设机电一体化课程设计实践教学环节，通过理论设计与实际操作，比如数控工作台进给系统的设计，从电机、联轴器、丝杠、导轨的设计到型号的选择、控制单片机的设计与仿真，最终实现数控工作台进给系统的装配与调试。机电一体化课程设计对学生的理论知识与实践紧密地连接起来，提高了学生的综合应用能力。创新型题目为学生参加机械创新竞赛做了铺垫通过课程设计，为机械学科学生参加如全国大学生机械创新设计大赛做了铺垫。在第六届全国大学生机械创新设计大赛（重庆赛区）中，学生荣获重庆赛区一等奖一项、二等奖一项。其中，“幻显黑板”作品获得国家专利。该作品包括了框架的设计、传动系统布置，控制系统采用单片机控制，执行元件有步进电机、直流电机、电磁离合器、电磁制动器、光电编码器等器件。本次参赛作品充分运用机电一体化技术，机电一体化课程设计改革效果显著。

4结语

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Abstract: Mechanical Design basic course design is an important practice teaching link of Mechanical Design course system, and it is the first more comprehensive, more systematic, highly engineering design integrated training for mechanical engineering students in the engineering colleges. This paper basd on the teaching requirements of training applied undergraduate personnel, in the mechanical design basic curriculum design training, conducted the teaching reform and exploration on the teaching methods, teaching focus and the showing form of design results and other aspects, which laid the foundation to improve teaching quality and methods, of practice, training applied undergraduate personnel who are in accordance with the time development needs.

关键词: 机械设计基础课程设计;综合性设计;教学方法;教学改革

Key words: mechanical design basic course design;comprehensive design;teaching methods;teaching reform

中图分类号:G64文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)29-0201-02

0引言

机械设计基础课程设计是机械设计课程体系中的一个重要的实践教学环节,它是工科院校机械类专业学生进行的第一次较全面、较系统、工程设计性很强的综合性设计训练。通过该环节的实践训炼,不仅能使学生巩固加深扩展己学过的知识,并且能使其综合应用这些知识去解决实际问题。机械设计基础课程设计是理论和实践相结合的第一次初探,是一次真正意义上的工程应用能力的培养,是培养学生的工程创新设计思维方式在实践中的验证所迈出的真正意义上的第一步。

近几年,随着社会对人才需求类型的改变,进行教学改革改变人才的培养模式,培养应用型本科人才,作为我校培养人才方案的重点以成为必然,为实现这一人才培养目标的要求,相应的教学体系也在进行适应性调整。机械设计基础作为工科院校的一门重要的技术基础课,它将为这些专业的学生学习专业机械设备课程提供必要的理论基础,使其在了解各种机械的传动原理、设备的正确使用和维护及设备的故障分析等方面获得必要的基本知识,机械设计基础课程所占的教学比重在逐年增加。机械设计基础课程设计是机械设计基础课程最重要的综合性与实践性教学环节,其在实践教学中的意义越加显现出了其重要性。我们围绕着培养具有一定的实践能力和创新设计理念的应用型本科人才的目标,从教学内容、教学方法和手段、设计成果展现形式等方面进行了教学改革和探讨,指导学生从工程应用的角度,结合创新设计思维,应用先进的现代设计方法及设计手段去解决工程实际问题,考虑相关的工程技术要求,逐步树立正确的设计思想,增强设计创新意识和竞争意识。

1教学内容的改革

长期以来减速器作为机械设计基础课程的设计的经典设计题目,这是由于减速器自身的特点决定的。减速器作为机器中一个相对独立的部分,组成减速器的零部件覆盖了机械设计基础课程的绝大部分内容,便于学生在设计实践中应用检验所学的知识,实现理论和实践的结合。另外,不同类型的减速器和参数的设计参数要求,所设计出的减速器的结果是不同的,因此, 选择减速器作为机械设计基础课程设计的题目是可行的。然而, 减速器只是一个部件, 每届学生都重复同样的设计内容, 势必会影响教师的创新设计的积极性。另外, 我校制图课的测绘练习也选择减速器, 这就使得课程设计的题目过于重复,使学生缺乏新奇感,势必会影响学生的设计积极性,影响设计成果。因此,结合学生所学的相关专业和学生对本门课的掌握程度,适当地拓宽课程设计的选题势在必行。

鉴于我校的机械设计、材料成型、车辆工程、汽车服务、材料科学、机电一体化、工程机械、数控等专业的学生都要进行课程设计,其专业跨度大、学生人数多以及减速器涉及的设计问题的经典性,故减速器齿轮减速器设计题目仍予以保留,但根据不同的专业特点适当地增加了设计题目,例如,对于数控专业的学生可以设计普通机床的传动系统, 给出电动机的动力参数, 通过带传动,带动主轴箱的运动。在这样的传动设计中, 学生可以通过参观相关机床,这样既进行相关的带传动和减速器传动设计,也结合学生的自身专业知识,增加了学生的设计兴趣,使学生真正体会到什么叫学以致用。 对于汽车专业的学生,不再进行传统的一级圆柱齿轮减速器设计,而是结合其专业特点,设计汽车用变速器,这样,需要考虑的因素更多了,同时也符合专业培养的特色。实践证明, 适当拓宽课程设计的选题不仅能够让学生得到更多的工程设计训练, 而且能发挥学生的主观能动性, 对于培养创新设计思维和进行创造性设计, 可起到事半功倍的效果。

对于机械专业等为期三周的机械设计课程设计,要求学生在提交一份装配图、一到两张零件图和一份设计说明书外,还要提交箱座和箱盖的零件图。这样更能较全面地考查学生对《机械制图》、《互换性与技术测量基础》、《机械制造基础》、《机械设计基础》等几门课的掌握程度。

2教学方法和手段的改革

现代的教育要求“以人为本”,学生是教学的主体,教师则是教学过程中的主导者。课程设计作为教学中的重要部分,在设计过程中也要充分激发学生设计的主动性和创造性。要达到以上教学目的,首先应重视实践教学的环节,实践教学是学生获得感性知识的重要手段,课程设计也是如此,为了让学生在设计过程中能有一个整体的设计观念,我们在进行课程设计之前,让学生应用机械设计基础理论课上所学的知识,自行设计一个具有一定创新性的实验,来实现预定的运动规律。然后,让同学进行减速器的拆装实验,通过这次实验让大家对减速器的常见类型有一个直观的认识,使学生了解减速器内部零部件的类型、结构和装配关系, 对加工制造的工艺过程形成初步的认识。装拆的重点是轴系零部件的结构及装配关系, 再此基础上让学生应用已有零部件设计一个合理的轴系,使学生能在课程设计中结合实际的参数要求设计出合理的轴系结构和尺寸。

在课程设计过程中也要重视老师的指导作用,一次成功的课程设计与教师的悉心指导是分不开的。为此应改变以前过于集中的指导方式,变“集中式指导”为“集中与分段相结合式指导”,设计前通过集中式的讲解交待清楚所要完成的设计任务,针对具体的设计任务如何入手去做,通过教师已有的设计经验,引导学生解决设计初期的入手难得问题,对于设计中的主要注意事项应交待清楚避免在设计过程中学生走弯路,在设计过程中教师应经常到教室中去,发现共性问题要及时地集中讲解,对个别底子薄的同学应进行个别指导,及时解决存在的障碍性问题,便于设计的如期完成,在设计的后期主要是检查与纠正细节。在具体的指导过程中要求教师要以学生的设计思想为主线,在不改变学生原有总体设计方案的前提下,进行指导完善此设计,让学生能真正地进行应用所学的知识进行创造性设计,让学生能够真正成为设计的主体,在完成此设计的基础上,让学生能够真正地领会完成一次设计的总体设计思路和收获自己的设计成果的成就感。总而言之,课程涉及的改革方向应以培养学生的设计创新能力和解决实际问题的能力为出发点。

3设计成果的展现形式

采用现代先进的机械设计手段,改变传统的纯手工绘图的方式。要求学生提交的设计成果为手绘的设计草图,手写版的设计说明书,以及电子版的设计总体装配图和典型的轴类、齿轮类和箱体类零件图。随着科技的进步,计算机在设计、生产、试验各领域发挥越来越重要的作用。为了顺应社会对人才的需求,必须重视学生的应用和掌握计算机的能力,在我院的机械设计专业率先试点要求总体装配图利用CAD完成。对于基础较好的同学要求应用SolidWorks、CATIA等三维绘图软件完成齿轮、轴、箱体、端盖等所有机械零件的结构设计,完成整机的装配,然后进行机构的运动仿真和干涉检验。

设计成果的评定方式,改变原有的只看图纸的评定方式,采用答辩与平时的设计表现相结合的方式,以图纸、计算说明书和答辩成绩为主,兼顾设计态度、准备情况、出勤率、进度、协作、总结等表现。答辩过程中师生间的相互交流是教师评定设计质量高低最有效的手段,通过答辩老师能够发现总结设计过程中所存在的问题,同时也是学生自我检验的最有效的方式,通过答辩锻炼了学生的语言组织和表达能力,有利于培养学生的宏观地看待问题和总结能力,能够强有力地督促学生及时地解决设计过程所存在的细节问题,防止懒散和懈怠现象的发生。

4结束语

机械基础课程设计是机械类专业重要的实践教学环节之一,对培养学生分析和解决工程实际问题的能力起着十分重要的作用。经过全体机械设计基础教师的努力,在课程设计过程中所进行的相关改革和实践,在组织教学内容方面加强专业特色适当地改变教学内容,在设计手段上应用现代的设计方法,在成果的展现形式上突出了实时动态的考核方式,能够全方位提高机械设计基础课程设计的质量,提高学生的综合能力。随着应用型本科教育改革的进一步深入,如何再提高教学质量,保证应用性本科人才培养模式的实现是我们全体机械教师不断努力地探索和奋斗的目标。

参考文献:

[1]朱宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京: 高等教育出版社,2005,(11).

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关键词：机械原理，教学；学生，实践能力，创新能力

随着机械原理课程体系的改革与深化，课程内容在不断更新和增加，教学学时相对减少，但教学目标没有降低，反而有所提高，学时与内容形成了突出矛盾。如何提高学生学习的自主性和能动性，使学生在较短时间内既能掌握主要内容，又有一定的基本技能训练，培养和提高学生的实践和创新设计能力，成了教学改革的重要课题。

一、根据社会需要，及时更新教学内容

传授知识与培养能力并重。教学中，不仅要强调课程的基本概念、基本理论和基本方法，而且还要注意促使学生在掌握和运用基本理论和基本方法的过程中，能够结合具体工程对象思考和研究问题。利用实验室和大学生科技创新实践基地的开放条件，组织学生观看常用机构和科研产品，启发学生思考和总结，以探索新的设计方法，提高其创新设计能力。

逻辑思维能力和形象思维能力一体化培养。机械原理课程的许多基本理论都经过严密的推导和论证，以此来培养学生的逻辑思维能力。在使用的cAI课件中引入栩栩如生的机构运动仿真模型，可以开发学生的形象思维，把抽象的逻辑推理和形象的机构运动时空关系结合起来，促使其建立工程实践观念。

力求把分析方法和设计方法与计算机技术结合起来。机械原理中的许多图解法都具有概念清晰的特点，如机构运动分析和力分析的图解法、凸轮轮廓设计和基本尺寸确定的图解法等，而解析法又往往被认为难以给出形象的概念。教学中，通过计算机图形功能和可视化技术，把许多解析法、数值法的计算过程和计算结果进行可视化处理，使之超出原来图解法的概念清晰程度，并可以改变参数，做到举一反三，使学生把机械原理的学习和研究提高到一个新水平。

二、大力推进教学方法改革，实现从注重知识传授向重视工程素质和创新设计能力培养转变

转变教学观念，牢固树立以学生为中心的思想。正确认识学生是主体，教师为主导的内涵，充分调动学生学习的积极性和主动性。改革“灌输式”教学方法，实施启发式、讨论式、研究式教学，达到师生互动，改变被动的“要我学”为学生积极主动参与式的“我要学”。选择部分课程内容由学生主讲，老师总结点评，让学生撰写与课程内容相关的小论文、读书报告等，从而使学生的主体地位得到真正体现。

在课堂教学中，强调结论与过程的统一，坚持感知(具体)一概括(抽象)一应用(实际)的认识过程，使学生的认识活动建立在具体感知的基础上。用实物、模型、挂图或多媒体展现机构和机械零部件的结构、工作原理，然后通过抽象概括，得出知识的结论并应用于实际。在这个过程中，使学生的思维得到训练，既掌握知识，又提高能力。

在课堂教学中，坚持理论联系实际的学风，把基础理论与设计实践紧密结合，不断将新的概念、新的思维方式和新的研究成果引入课堂，增加课堂信息量，引导学生涉足活跃的学科前沿。

在课堂教学中，讲、练结合，安排设计性大作业，如机构运动分析和力分析、凸轮机构设计、机械系统方案设计等，培养学生理论联系实际的设计思想和创新设计意识。安排学生上机，进行机构的计算机辅助设计，强化学生的计算机辅助设计能力和绘图能力。

三、改革实验教学，培养学生的创新意识和动手能力

实验教学是验证理论，培养学生动手能力、创新意识和工程素质的重要手段；是提高学生实验技能，为以后的创新实践打基础的工程训练方法；是以发挥学生主观能动性为主的现场实践。为了适应新形势下对创新人才培养的需求，必须改变以往那种重知识灌输、轻创新能力培养的实验教学方式，要对实验教学内容、教学方法进行改革。

改革实验教学内容。实验内容的设置在考虑到学生的认知规律和创新思维过程的前提下，应将其分为两个层次来设置。第一个层次是将认知性、验证性实验与综合性实验相结合，这对于培养学生的形象思维能力和创新意识是非常重要的。技术基础课较基础课更加接近工程实际，要理解和掌握技术基础课程的一些内容，解决工程实际问题和进行创造性的设计。单靠逻辑思维是远远不够的，必须发展形象思维能力。通过实验，学生可以把机械产品和各种机构的复杂实物形态信息转化为能够被人的感观接收的具有客体特征的信息，然后再将其转换为适于主体思维进行操作的观念编码信息，有了这样一些信息，在进行机械产品创新设计过程中才能够做到才思喷涌，举一反三。第二个层次是分析性、设计性与创新性实验相结合，这对于激发学生主动参与实践活动的热情，培养学生创新思维和动手能力具有很好的促进作用。经历了一定阶段的理论学习和实验认识，学生已经具备了一定的感性认识和分析问题、解决问题的能力。这时开设一些具有设计性和创新性的实验，可以充分发挥学生的主观能动性和创新积极性，挖掘创造潜能，培养创新意识和严谨的科学态度，提高解决实际问题的能力，使学生从中学到更多的实验技能和实验创新方法。

改进实验教学方法。要变以教师传授实验技能和知识为主的教学方法为以学生为主体的实验教学方法。学生应根据实验要求自己设计实验内容、实验步骤，教师在实验过程中主要起引导和启发作用，留给学生足够的创新空间，这样可以充分发挥学生的主观能动性，真正提高学生利用所学理论知识解决实际问题的能力，提高创新意识和动手能力。

四、改革课程设计模式，培养学生工程设计的整体观念和创新意识

大多数高校的机械原理和机械设计课程的设计都是单独进行的，均以消化本课程内容为基本目的。前者侧重于机构的分析、设计和机械系统方案设计；后者侧重于零件的选材和结构设计。不考虑总体、不考虑多种因素的限制和联系，达不到各自设计的要求。两门课程设计融合在一起，变成综合性课程设计后，可从机械设计的全过程出发，做到课程设计的完整性、系统性和综合性。两门课程设计合二为一后，要同时满足两者的设计要求。设计内容要能覆盖两门课程的主要内容，既要包括机构和机械系统方案设计，又要包括机械传动装置和典型零件的设计。

为了提高教学效果，要改变传统的教学模式，变集中式教学为先分散后集中式教学。将执行机构设计的一部分内容融于机械原理教学中，连杆机构内容讲完后，就将课程设计任务布置给学生，要求学生将执行机构用连杆机构组合而成，以后每讲完一种机构，学生就可以在原有机构的基础上进一步改进和创新。最后，学生可通过参观样机、查阅资料、讨论及教师辅导构思出多种执行机构的运动方案，并对各种执行机构的运动方案进行运动分析和力分析，优选出最佳方案。随着机械设计课程的进行，当机械传动部分讲完后，就要求学生进行传动方案的拟定，同时选择电机，进行传动装置运动和动力参数的计算，并对传动零件进行设计计算。当轴系零部件部分讲完后，要求学生完成轴系的结构设计。这些工作让学生在平时学习过程中借助计算机完成，同时加强对学生结构设计能力的培养。这样，既可使学生在集中教学时间段内轻松完成课程设计任务，又可使基本设计能力的培养循序渐进，更加扎实，还可以大大改善机械原理和机械设计课程的教学质量，避免理论与实际脱离。