构建机械创新设计开放平台 培养学生创新能力

李永祥　雷　辉

摘要：本文围绕大学生创新能力培养的途径，探索了机械创新设计开放平台这一实验基地建制新模式，提出实践是创新之源的观点，阐述了在实验基地建制新模式下适宜于机械类创新人才培养的机械基础创新课程和创新实验得以实现的可行机制，并通过实践取得了成果。

关键词：模式；开放平台；四模块三层次；竞赛

对于工科专业人才培养而言，除了要使学生掌握本专业的基本理论、方法以外，还应具备开拓创新的思维、建立创新意识的能力。专业知识的传授是教育的主要内容之一，而创新意识、思维和能力的开发、培养则是教育更本质、更核心的内容。创新意识、思维与能力的培养是提高人才培养质量工作中不可回避的问题，也是对教学改革的深层次研究与探索。

近十余年来，包括计算机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。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。为适应机械工程类应用型专门人才培养目标和培养学生的创新精神和实践能力的需要，我校开展了对机械类专业创新人才培养教学改革实践的研究，进行了一系列理论与实践课程体系的改革和探讨，有力地推动了学校的机械工程教学改革，提高了教学质量，进一步深化了实践教学改革。

一、创新能力培养分析

1树立创新教育的理念。创新教育是全面素质教育的具体化和深入化，是以加强学生的创新精神、创新能力、创新人格的培养为基本价值取向的教育。作为培养创新人才的重要力量——教师，要以树立创新教育观念为先导，以加强学生的创新精神和实践能力培养为重点，以培养创新人才为核心目标，改变过去传授知识为主的教育模式，将创新教育贯穿于人才培养全过程，落实到每个教学环节。为此，教师在教育理念上要实现三个转变：一是从传授知识为主转向培养学生会学习会创造为主的教育方式；二是从以教师为中心转变为以学生为中心，在教学中要充分发挥学生的主体地位与作用，使学生积极主动地参与教学，培养其创新心理素质；三是教师必须具有创新思想和创新意识。

2创新之基在于实践。实践是创新之源，工程实践是创新的基础，创新作品的实现必须有适宜于工程训练的实验实践基地。近几年，我们在实验实践教学方面改革的思路是：依托高等学校本科教学质量与教学改革工程大环境，以河南省机械工程实验示范中心建设为契机，构建创新人才培养开放实验实践教学体系，突出创新教育，建设省内一流机械创新实践基地。

从工程实际应用出发，进一步注重工程基础知识和实践能力的培养，并充分利用近年来实践性教学环节硬件建设成果，改造、加强实践环节，尽可能利用现代技术改造课程实验、创新设计训练以及制造技术实训，使学生通过实践培养提高综合素质。通过大量考察与论证，构建了机械创新设计开放平台主基地，该主基地由机械创新设计实验中心、现代机械制造实验室、CAD／CAM教学与培训中心、工程实验实训中心、机械制造工程实验室和学生创新活动指导中心组成。学生的第二课堂活动以基地和机械基础创新开放平台为支撑，开展课外学分活动和学科竞赛活动。

二、构建创新设计开放平台，着力理论与实践教学“三改”

机械基础实验室建设与教学质量历来都是本科教学评估重点考核内容之一。依托本科教学评估大环境，2007年我校成为河南省机械工程实验示范中心建设单位，以此为契机，在探索与实践中，改革传统实验课程教学模式，以培养具有创新意识的专业人才为核心，构建了创新人才培养开放实验实践教学平台。三年来，经过对机械设计基础、机械原理、机械设计课程实验体系内容与教学方法的改革，初步形成了面向机械类专业的宽口径开放实验教学体系。为制订创新人才培养的课程体系研究与探索提供了理论与实践基础。在实践中提出创新人才培养的总体指导思想：降低重心、注重基础与专业实验的交叉：创建工程化实验环境、建设创新基地，强化实践环节；压缩课内学时，抓紧“三改”(改革教学内容、改革教学方法、改革教学手段)，培育优秀学生。

1架构适宜的创新理论课程模块。创新理论课程旨在给予学生科学的熏陶和基本的创新理论与方法，启迪学生的创新意识与思维，发掘学生的创新潜力。学生创新能力的造就、高素质的形成，学习是基础、思考是关键、实践是根本，同时，需要构建一个创新型的理论教学体系。在规划课程体系时，结合创新设计理论与方法的学术研究，结合学科发展的新方向、新内容，从整个机械系统着眼，构建了包括“机械原理、机械设计、设计方法学、机械系统创新设计、机械电子系统创新设计、数字化产品信息建模、CAD技术、智能设计概论、优化设计与有限元分析”9门课程的创新理论课程模块。

创新人才培养必须贯彻科学教育人文教育与因材施教的原则。创新理论课程模块的建立，做到有意识地培养学生，以发展的观点看待客观物质世界，引导他们去探索新的知识。在三年来的教学实践中已得到了充分的体现，并为开展创新人才的培养打下了良好的基础。

2构建创新能力培养实验平台。两年来，我校机械基础实验室的建设取得了很大的成果，以机械创新设计开放实验室建制为主线，构建了机械创新设计(机械基础)开放平台和机械创新设计(专业实训)开放平台新模式，(专业实训开放平台正在构建中)。以机械创新设计(机械基础)开放平台为支撑，改革了教学的方法和教学的手段，在研究中形成了实践教学体系及课外学分活动等一套较为科学的教学体系，并通过实践取得了成功，成绩显著。开放平台给学生的实践提供了一个崭新的环境，为实施创新人才培养提供重要活动场所。机械创新设计(机械基础)开放平台构建框架如图1所示。

3构建“四模块三层次”机械基础实验教学体系。机械创新设计开放平台的构建为创新能力的培养提供硬件支撑。依托主基地，在实验实践课程体系设置和教学内容改革中，由实践得出改革的思路是：提高起点，注重基础与专业实验交叉，加强通识教育，强化开放实验实训环节。围绕思路，在机械基础开放实验课程建设中，我们进一步改革实验教学内容；减少验证性实验，增设设计性、综合性实验；不仅安排有单独的机械设计基础实验课程、加大课程实验分量，还安排了大型实践、实训环节和大量的机械创新开放实验项目。所有开放实验纳入学校公选课体系，面向全校学生开放。

依据学生创新能力的差异，从创新能力培养的规律出发，实验教学中为不同能力的学生设置了分层次的实验教学体系。我们在改造传统实验的基础上增设了一批新的实验项目，形成了4个模块3个层次(基础层次、创新层次和提高层次)的创新基础实验教学体系，共17个实验项目，以适宜实践教学的规模效应和特优培养(如图2所示)。其中模块三和模块四是近两年新增的。通过分层次的实验教学，2007下半年有196名学生参加开放

实验，2008上半年有473名学生参加，大大激发了学生的学习兴趣和创新热情，使学生的实践动手能力、分析问题解决问题能力、创新能力等得到了培养和提高，为创新设计竞赛打下了坚实的基础。

三、依托实验基地，开展学科竞赛

实验室的开放在激发学生创新意识、深化课程体系和教学内容改革方面发挥了积极的作用，也改变了学生科技创新活动单独进行的局面，为善于思考、勤于实践的学生提供了交流平台。机械创新设计开放平台自构建、实施大面积开放实验以来，在培养学生的自主创新能力方面取得了一系列成果。

“挑战杯”课外学术作品竞赛：围绕全国大学生竞赛项目主题，依托开放基地与平台，学校进行多次的校内外参赛作品制作和选拔赛。2007年第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中，我院同学研制的“多功能风动式动力头”获得二等奖。

机械创新设计大赛；2007年机电工程学院成立学生机械创新科技兴趣小组。在参赛作品的研制中，机械创新科技兴趣小组的会员和电气工程学院电子科技兴趣小组的会员，正是由于实验室的开放，在第三届“全国大学生机械创新设计大赛”三件作品的研制过程中，进行了相互交流、探讨，使得学生的科技创新作品克服一道道技术问题，攻克一些关键电子方面难题，作品研制才顺利进行。最终于2008年9月在山东威海举办的第三届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组竞赛中，我院学生设计的“全自动植树车”获一等奖，“路面自适应智能除雪车”、“全自动盘类清洁机”获得二等奖。2008年10月在武汉举办的第三届全国大学生机械创新设计大赛决赛中，我院同学设计的“全自动植树车”获二等奖。这是河南省高校首次在此类全国大赛中获奖，在学生中起到了显著示范作用。

四、建立适宜于创新人才培养的激励机制

开放实验、第二课堂创新活动和科技创新竞赛都给予学生相应的学分。其中，实训型创新实验训练、暑期机械创新设计培训和学生社会实践与调查，所给学分算公选课学分，获奖作品还给予不同级别的经济奖励。这样，学生的积极性显著提高，主动参与科技创新竞赛活动的学生不断增多。学校还配套相关文件：《河南工业大学实验室开放管理办法》、《河南工业大学学生科技创新与社会实践活动实施办法》、《河南工业大学关于成立校内大学生创新实践基地的通知》，这样，机械创新设计开放平台实验实践就有了适宜于进行创新人才培养的科技环境和激励机制。

责任编辑余大品