机械设计与制造专业创新实践模式的研究

张晓光

（辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁 锦州 121001）

机械设计制造及其自动化的专业成组课，有数控技术、机械制造工艺学、机械CAD/CAM。数控技术课程，主要介绍了数控加工的指令代码和程序结构、计算机辅助数控编辑、机床数控装置的插补原理、计算机数字控制装置、计算机数字控制装置的硬件结构、CNC装置功能、CNC装置的软件系统、位置检测装置与旋转变压器等。

机械制造工艺学，主要介绍机械零件冷加工和装配工艺中的共性规律问题，内容包括机械加工工艺规程的制定、机床夹具设计、典型零件加工与加工方法、机械加工品质、机器的装配工艺、提高劳动生产率和技术经济分析、现代制造技术的发展与前沿等。

机械CAD/CAM，阐述了机械CAD/CAM的基础理论、基本方法、关键技术及应用系统。具体内容包括机械CAD/CAM系统环境、CAD/CAM装配建模技术、数字化制造基础、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工艺过程设计、计算辅助工程分析及机械CAD/CAM集成技术等。

1 创新实践模式的提出

创新实践，就是在传统思维的基础上，运用各种技法进行创新实践。因此学校为鼓励学生积极参加各种创新实践活动，在全校营造良好的学术氛围，加强学生创新精神和实践能力的培养，专门设立了创新学分。凡在校期间，在发表学术论文、参加校级及以上各类学科竞赛、进行科学研究、技术开发、发明创造等方面，取得突出成绩或成果的，均可获得相应的创新学分。学生大都可以参加学校开办的创新实验课程，来获得创新学分。

创新实践的教学，是以提高学生的创新能力为核心，让学生对传统知识的学习中，不断发现新的观点、新的问题、提出新的想法，敢于质疑传统方法中的错误和不足，培养学生创新精神。

根据学生个性、思想等的不同，因材施教，让学生在创新时思考问题更全面并能够综合运用各种知识。

注重学生自主实践能力的培养，让学生自己提出所要实验的方案，实验过程中自己记录数据、自己分析、自己验证，循序渐进地培养学生的实践创新能力。

实验内容应具有综合性、设计性和创造性。创新性实验以学生为主体，但创新实验不是学生想创新就能够创新的，这就需要一个过程，让学生从被动创新到自主创新。

这个过程需要3个层次：

第一，根据课本做实验。通过这个实验，首先学习如何对各种实验仪器和设备进行运用，熟悉实验流程，实验环境等等。

第二，导师命题实验。这类实验是导师根据学生所要研究的实验课题，给出相关的课题，在导师或者实验室老师的帮助下完成实验，对自己的实验有个大概了解。

第三，自主完成实验。这类实验以学生自己为主，将实验课题交给实验室审核，通过后，学生充分发挥自己的聪明才智，利用实验室已有条件完成实验。

大学生也可以参加技能大赛来获取创新学分。技能大赛是由组织机构举办的技能大赛，主要对选手的动手能力、思维、创新的一种考核，考验选手的实践技能，把理论拿到实践中来，更能锻炼同学的动手操作能力。通过大赛，结合社会用人标准，反观职业院校的教育教学会，发现许多不足。

2 实施方案

（1）数控加工实验。这是一门培养学生动手能力和实践能力的基础实验。高等工科院校利用这一实验，对学习机械设计制造的学生进行工艺、技能的培训，使其将课本上的理论和试验中的实践联系起来，掌握数控加工实验的一般流程。该实验是高等工科院校的一门必修工程训练，对培养学生的实践动手能力、操作能力、创新能力有很大帮助，更直观地帮助学生理解实验原理和过程，培养学生的工程素质。

（2）创新实验。使同学们在学校里就能接触到不同的机床，去实际操作机床，在老师的指导下，来独立自主完成创新实验的各个环节的操作，给同学们很好的锻炼机会，对以后的学习工作都有很大帮助。机制专业创新实验，开设了3个项目：数控车床、数控铣床和模具零件数控加工。同学来到实验室，对数控机床自行设计图纸编程，要求同学熟练掌握数控机床的操作，加工成品，检验合格，完成实验报告，教师根据对加工出来的产品和实验报告的成绩，给相应的创新学分。

（3）大学生创新项目。可以帮助在校大学生和社会有很好的往来机会，增加了大学生的社会实践能力，也能提高大学生的专业技能，让自己的视野更宽广，既能让自己得到了很好的锻炼，对自己以后的生活学习工作，都是起着很重要的作用，而且通过大学生创新项目结题后，可以到学校的教务处申请创新学分，一举两得。

（4）机制专业举办了数控技能大赛、CAD建模大赛、机械制图大赛。各种大赛评出成绩来给相应的创新学分。

根据“加强基础、拓宽专业、因材施教、重点培养”的指导思想，对于大一的学生进行基本基础知识的教育，大学二年级的学生进行专业基础课的培养，对于大三、大四学生按专业培养的模式，利用实验室的设备，充分利用教学资源，提高学生的专业理论知识和实践能力的培养。

3 创新成果

随着科技的迅猛发展，很多领域学生都没有涉及到。为了增加学生的社会竞争力，创新显得尤其重要，只有不断的总结课本上的经验，不断创新，才能用知识武装自己。虽然创新实验危险，但学生仍要动手做出工件，锻炼学生的勇气和操作能力。学校对优秀的工件进行展览，勉励后生向前人学习。对做出优秀工件的学生，可以给予一定的奖励，这样更能激发学生的创作热情。数控创新实验，不仅仅带给学生各种操作技能与实践能力，还让学生学会了如何应变突发问题，通过思考解决实际出现的问题，让其知道思考的重要性。通过不断反思、不断总结所学知识、不断创新，这样数控创新实验才达到了其真正目的。

数控创新实验，这就是为学生上的生动的实践课，有目的的培养学生的实践能力，让学生将课本上的理论和实践充分紧密地结合在一起。课本上的知识，都是来自于实践，我们要还课本于实践，用实践检验课本的真实性与正确性；同时在检验的过程中，不断发现问题、解决问题，一步步培养创新能力。任何理论和知识，只有与实习相结合，才能发挥出其作用。我们要学会灵活的运用书本知识，敢于质疑，敢于用实践去检验、去求证、去创新；培养科学的精神，良好的品德，高尚的情操，文明的行为，健康的心理和解决问题的能力。

在整个实践过程中，学生们不时会发出欢快的、惊奇的感叹声，或表现出恍然大悟的样子。这远比单一的课堂教学更生动且更直接，学生更容易接受，而且学生会理解更透彻，记忆更深刻，效果更完美。课后，很多学生都遗憾地说“课时太短了”、“轻松、娱乐、富有创造性，让同学们在快乐中学到更多的技能”。

当然，作为一门创新实践课程，仅有轻松、娱乐是不够的，关键要培养学生主动发现问题并独立解决问题的能力。在实际工作或生活中，有问题并不可怕，可怕的是发现了问题，却没有能力解决。同学们在试验中，就遇到过这样的问题。在实验过程中，电脑与数控机床不能发送数据，同学们都束手无策，浪费了很多时间，这些突发的情况，在课堂上都没有接触到，最后把问题解决了，学生们收获很大。图1、图2是学生利用数控铣床在铝板上加工出的零件。

图1 中华车标示加工图

图2 雪花图形加工图

4 结束语

实践证明，通过创新设计后，学生在综合应用知识、发挥个人潜能、提高分析问题和解决问题的能力、对工程实践的兴趣等方面，都有很好的促进作用，使学生在实践能力、设计能力和创新意识等各方面，都得到全面的训练和提高，促进学生的个性发展，受到学生的欢迎和肯定。创新设计的尝试，为高校机械工程训练中心开展工程实践课程的改革，探索了一条成功经验。

开放性实践教学，把老师和学生紧密的联系到一起，利用老师的知识来提高学生的知识，充分利用了学校的教师资源和实验室利用率。但因为各种原因，开放性实验教学还有很多地方需要改进，比如充分利用学生的课余时间，给同学创造一个相对自由的实验空间，让学生自由做实验，同时学生的实验考核没有一个统一标准。这就需要学校和同学一起努力，共同建设一个相对宽松、民主的实验环境。

总之，创新性实验教学的开展，实现了学生从被动的创新教育中解脱出来，正一步步向主动创新迈进。使学院机械设计制造及其自动化专业本科实验教学实现了由抽象到具体、由传统到创新的转变，由验证到研究转变。为学生一味的接受知识到主动创造，搭建了一个桥梁。

机制专业开放实验课程，具有一定的专业性。目前数控机床开放实验课程，仅在数控专业的学生设置，当今社会更需要综合性人才，对于机械类的其他专业（如机电、机设等），也应开设数控专业开放实验课程，这样才能使学校培养的人才更好适应社会发展的需求。

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