机械设计革新能力培养

0.前言

创新是一个民族的灵魂，是人类社会发展的不竭动力，自19世纪工业革命以来，创新推动着机械工业不断发展。特别是近十余年来，包括信息科技在内的高新科技与传统机械科技的融合，形成了新的概念与思想、新的结构与功能，新产品新工艺不断涌现。机械工业的进步促进了机械工程学科的创新与发展，同时对机械工程教育提出严峻的挑战。在我国，高职院校机械类专业均开设了《机械设计》课程，它为一般的机械类产品设计提供了基本原理和设计方法，而设计原理、设计方法的创新同产品综合性能的创新是一脉相承。因此，对于机械类大学生而言，如何在课程教学中加强创新意识、创新思维、创新知识、创新人格的培养就体现的尤为重要。本文将分析目前高职院校机械设计创新教育存在的问题，通过创新教学思想、创新理论教学内容、创新实践教学内容和创新综合课程设计等，对培养学生创新能力进行了有益的探索。

1.目前高职院校《机械设计》创新教育存在的问题

1.1教学方法与手段方面随着科学技术的日益发展，提倡在教学中充分利用多媒体技术的背景下，受教育资源等客观因素的影响，相当一部分学校的《机械设计》课程教学仍处于传统的教学模式中，即教师借助于挂图、简易的实物模型等来说明机械的工作原理、结构、设计理论与计算方法。由于教师语言的表达能力的差异和学生知识水平的参差不齐，这种教学方式很难达到教与学的共鸣，理论与实践的严重脱节，部分学生听完也只能知其然但不知其所以然，导致学生在下面被动听的应试教育，把设计看作是自己遥遥不可及的顶点，甚至认为和自己没有关系，被动学习，没有创新意识。

1.2人才培养的目标不明确，影响创新教育教学目标是教学的灵魂，教学要以目标为起点，又要以目标为归缩。我国在很早就提出建设创新型国家，所以高等学校都具有培养创新型人才的重任，即把培养具有创新精神和实践能力作为重要的质量目标，重点是提高学生的发展能力。什么是学生的发展能力？我们认为它应该具备适应社会发展需要，既适应当前又适应未来的能力，而一些专业教师对当前经济发展状况和未来趋势陌生，对企业发展人才需求及岗位能力要求缺乏应有了解，对企业技术进步和科技发展前沿、新技术应用缺乏足够的了解、认识和掌握，缺乏实践经验等，这些因素往往会造成他们对所承担的专业教学培养目标定位不准，从而也就无创新能力教育可谈。

1.3教学内容的选择不合理，忽视学生创新能力的培养目前，我国的高等教育由精英教育转变为大众教育，高职生源素质有了很大的变化，其高考文化成绩大都位于考生群体的中间层，逻辑思维智能优势不突出；另一方面随着社会发展与科学技术进步，新技术、新工艺不断涌现，催生了特殊功能的零件，出现了许多新的设计理念和设计方法，特别是计算机辅助设计。因此在教学中应适当增加新知识、新方法和新理论。

1.4客观条件的利用和创造存在局限性虽然有的学生具有创新动机，能积极寻找新的学习方法，但由于学校创造性学习条件的局限以及学生自身不善于利用学校的现有条件，缺乏向知识经验丰富的老师或同学请教的勇气，往往不能把握本学科最新发展的动态和相关学科知识的横向关系，由此制约了学生创新能力的进一步发展。

2.本课程教学中创新能力培养思路

2.1教学思想的创新

2.1.1教师要有强烈的创新意识自古以来，我国教师的职责被限定为“传道，授业，解惑”，它对教师所持的“以传授知识为中心”的教学观念，有着根深蒂固的影响。如果教师本身缺乏对认知理论的学习和研究，自身没有建立起创新教育的意识，对学生创造性天赋和行为所表现出来的个性特征了解的十分有限，缺少促进学生创造性思维发展所需的具体教学策略和技能。只停留于替学生“解惑”，而没有让学生学会和掌握“解惑”。一个创新精神、创新能力方面的欠缺的老师，如何对学生所进行创新能力教育。

2.1.2创新能力的培养作为《机械设计》教学的一个重要目的传统的课程教学的目标只是要求学生掌握，机械零件设计的基本原理和基本方法。创新教育只是作为其中一个内容而非目的。实践证明培养学生的创新能力比单纯让学生掌握机械设计的基本知识更为重要。机械设计理论和方法是机械创新的基础，而创新能力是学生进行机械创造活动的出发点和内在动力。这就需要把对学生创新能力的培养与正常的教学活动有机的融为一体。需要把这两者都作为教学目标进行考核和评估。

2.2创新理论教学，培养学生创新能力

2.2.1构建有利于培养学生创新能力的课程教学内容传统的机械设计课程是以工作原理—常见类型—失效形式—结构的合理设计—参数的合理选择—必要强度、刚度及寿命计算为教学路线，这种教学内容突出是机构分析和机械设计理论，逻辑性较强，但学生一旦遇到工程实际问题就会茫然不知所措，也即解决实际问题能力十分有限，因此我们要改变传统的以机构分析为主线的课程体系，构建以机械设计为主线、创新能力为培养目标、基于工作过程的新课程体系。该体系可将教学内容划分为三大模块十三大项目（如上图），积极采用项目教学法，以工程事例为任务起点，以解决实际问题为归宿，增强教学内容与职业活动之间的联系。新课程体系更加贴合工程实际和人才培养的规律，充分体现了学生设计能力培养的循序渐进性，为学生创新能力的培养建立了一个良好的基础。

2.2.2积极引入培养学生创新能力的工程实例在理论教学中注意引入工程实例，注意基本理论知识与工程实践的结合，通过开阔学生的眼界来提高学生的创新能力，激发学生的创新热情。摩托车就是一种机械，为什么有了自行车后又要创造摩托车，学生根据生活经验可以感受到机械创新的原始动力。通过这样的方法，学生感到创新不再是一个空洞的想象，而是真真切切的一种现实需要，同时也意识到创新并不是高不可攀的事情，只要勤于思考，认真探索．具备扎实的专业基础知识，就能完成一定的机械创新设计。

2.2.3积极采用有助于培养学生创新能力的现代化教学手段组织好课堂教学，是培养学生创新能力的关键，在课堂教学中给学生提供一个充分发挥自己想象力和创造力的环境，是培养创新意识和创新能力的前提。随着现代计算机技术和多媒体技术的高速发展和应用，相应教学软件的大量涌现，在课堂教学中，应充分利用照片、录像片、机构运动的动态模拟和三维动画演示等，让原本一个枯燥无味静止不动的东西变得“活动”起来，如介绍缝纫机的踏板机构、公交车门启闭机构，液体搅拌机机构时就能直观、形象地展示其运动原理，以此激发学生的学习兴趣，提高创新意识。

2.2.4积极传授机械设计发展的最新成果，提高创新设计手段授课时增加一些机械设计发展的前沿动态，新的设计理念，新的评价标准，新的设计手段及方法等，如介绍机械产品的绿色设计思路，用“零污染、低消耗、零损害”来衡量设计的产品，介绍一些常用设计软件，如Pro／E，UG、ADAMS等集三维造型、有限元分析、机构动态仿真及计算机辅助制造于一体的大型高级软件；在教学中介绍应用ADAMS软件直接建模，或利用Pro／E，UG等三维建模软件对零件进行建模和装配，再导入ADAMS中，基于ADAMS软件建立虚拟样机，仿真其运动过程，进行运动和动力仿真分析，并可以分析和比较多种方案，即做到优化设计。切实提高其设计思维的高度，增强设计手段的先进性与快捷性。

2.3创新实验教学，培养学生的创新能力

实验是机械设计教学中不可缺少的部分，它可以帮助学生加深对理论知识的理解。原来的机械设计实验仅仅是为了验证某种理论，演示某种运动，缺乏研究性、缺乏创造性、无益于学生创新能力的培养。为适应新的课程教学体系，可将演示性实验改为学生探索性实验，让学生在教师的引导下思考实验原理、实验步骤，自己实际操作实验过程并处理实验结果，成为知识的主动探索者，强化创新意识。为此，我院建立了机械创新设计实验室，引进了多种机械创新综合实验台，为学生提供自主实验的平台和环境，学生可以根据自己设计思路与方案进行搭接、装配并测试这种方案的合理性，由此学生可以进行传动系统方案创意组合，激发创新的思维，提高创新意识和能力。

2.4创新课程设计教学，培养学生的创新能力

课程设计是机械类专业学生的重要的实践性教学环节之一，对于培养学生创新设计能力起到关键作用。在理论课程教学结束后，大多数学校都安排了2-3周集中的课程设计，通过课程设计，可以把《机械设计》、《机械原理》、《机械制图》、《金属工艺学》、《工程力学》、《公差配合》等课程的知识进行综合运用。一直以来，课程设计的选题大都是以减速器为题，这是因为减速器覆盖了机械设计课程中的大部分内容，便于学生将所学的知识灵活地运用到设计实践中去，适合学生学习。因此，从某种意义上来说，选择减速器作为题目毋容置疑的。然而，每届学生都重复同样的设计题目，完成同样的设计内容，务必会影响教师的创新精神，缺乏新鲜感，更加抑制了学生创造性的发挥。

2.4.1在平时课程教学中完成减速的设计把减速器作为平时教学设计课题，分解到平时的课程教学中，即在学期初就将设计任务书下达给学生，让学生带着任务，有针对性地、有目的性学习。将带传动和齿轮计算部分、支承零部件部分、联接件部分放在机械设计基础课程的教学中，作为相应章节的课后的作业，促使学生主动学习。结构部分可以放在学生“装拆减速器试验”一节中同步进行。课程设计采用这种方法，使得大部分工作都是在学生的课余时间完成的，设计时间长，学生遇到困难可以有足够的时间思考，教师也很方便和学生一起解决设计中遇到的问题，启发学生自主发现、独立思考、提高分析问题和解决问题的能力。

2.4.2集中课程设计采用多样化的设计课题，充分发挥和挖掘学生的创新设计能力由于在平时教学中学生已经有了减速器设计的丰富经验，在集中课程设计时，应该拓宽课程设计的选题，使之更加多样化，最好能够和生产实际相结合。比如选择历年的机械设计创新大赛课题，一些典型的儿童玩具，有条件的话还可以带领学生到工厂参观见习，甚至可以让学生装拆机器实物，了解机器内部零部件的形状、结构和装配关系，对加工制造的工艺过程形成初步的认识，在此基础上，让学生自主选择设计课题，提高了学生自主参与的积极性，学生设计的兴趣也就增强了。内容拓宽了，眼界开阔了，效果也就提高了。实践证明，课程设计选题的多样化，不仅能够让学生得到更多的工程设计训练，锻炼其专业素质，特别能发挥学生的主观能动性，充分挖掘了其创造性思维。

3.结束语

近年来，我们一直在实践新的教学模式，把培养学生创新能力作为教学的目标之一，由传统教学中的“要学生做”变成了“学生要做”，其设计能力显著提高，从毕业生调查的信息来看，60%左右的学生一毕业就走上设计岗位，特别在产品的创新设计方面深受用人单位的好评。大学生是全面建设小康社会的主要后备力量。大学生创新能力的培养是一个不断探索的过程，随着新时期的发展会被赋予新的内涵。大学生创新应该是国家创新体系重要的组成部分，作为高校应该积极探索适合未来社会发展需求的人才培养模式，培养更多的具有创新能力的高素质人才，为社会发展服务。