开设创新实训课程，切实提高学生机械创新设计能力

◎ 陈长生

一、创新能力的培养是高职教育新时期的重要任务

机械制造类专业有很多，不同专业在加工的对象、技术及装备上也有所差异。从业岗位的调研分析表明，它们的技术能力构成都可以通过机械基础能力、专业实施能力和创新拓展能力等三个方面来表述。机械基础能力是指个体在解决一般性机械技术问题时所表现出的能力，主要包括机械识图与制图、零件选材与处理、机械传动与结构设计、几何精度选择与检测等方面。专业实施能力是指运用专业知识和方法解决专业领域常规性技术问题的能力，主要体现在加工设备的操作与维护、加工工艺的编制与实施、工装的设计与制造、产品质量的检验与控制等活动中。创新拓展能力是指人们在处理复杂技术问题中所表现出来的，综合运用已有的知识和方法，创造性地发现和解决问题的能力，以及积极主动敢于实践的能力。

当今世界，财富日益向拥有科技优势的国家和地区聚集，经济强国必然是科技强国。曾经有个测算，对于发达国家，技术创新对经济发展的贡献率已达60%-80%。我国虽然已成为世界第二经济大国，但人均GDP只有日本的1/10，市场上一只欧洲手表等于400万只温州打火机、我国大陆上空时不时出现严重雾霾……，等等。这些现象一再告诉人们，“一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界先进民族之林。”所以，创新能力是当今高技能人才培养的新要求，如何切实提高学生的创新能力已成为高职教育主动适应社会要求的重要任务。

高职机械制造类专业的教学改革与实践已经表明，借助基础平台课程教学，强化机械基础综合训练等实践教学环节，可以有效地提升机械基础能力；通过对接岗位确定课程体系，以典型零件制造工艺为主线，单项实训与综合实训递进教学，可以落实专业实施能力的培养任务。

二、机械类专业机械创新设计实训课程的开设

机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性机械产品的一种实践活动。机械创新设计不同于常规的机械设计，它特别强调人在设计过程中的主导性及创造性作用，尤其是在总体方案、结构设计中，设计者的创新能力将极大影响设计的最终结果。

既然创新能力是人在处理复杂技术问题的实践过程中所表现出来的特质，那么创新能力培养的有效途径应该是实践训练。通过听课、阅读等学习方法虽然能够帮助学生了解创新的知识和技法，但不能真正形成创新能力。实训教学可以让学生在学习创造原理和技法的基础上，围绕复杂技术问题的解决需要，观察分析客观现象，运用非常规的思想和方法，提出新颖的解决思路，并通过实施证明，创造能力才得以形成。可见基于实践的创新实训可以使学生更加直接地深入参与到创新活动中去。

机械类专业二年级的学生，通过机械设计基础课程的学习以及相关课程设计训练后，对机械设计的基本知识、方法及设计规范、标准有了较好的掌握；对机械CAD技术出图和三维虚拟造型有了一定的基础。在后续学习中，如果能增加一些有关创新设计原理、方法的学习，设置一些结合具体创新设计任务进行的实践训练环节，则可以有效提高学生机械创新设计的实际能力。历来把培养学生技术应用能力作为首要任务的高等职业教育，在创新能力的培养上也应注重学生解决实际问题中的创新特质，而不是原理性的创新和理论性创新。所以机械创新设计的教学不能照搬普通高校的做法，要避免过多过深的理论学习，要围绕实践训练来开展活动。基于这样的认识，我们从2011级开始，在机械制造专业的教学计划中设置了机械创新设计实训的课程，现就实训的主要环节介绍如下。

1.机械创新设计实训的内容

近些年广泛开展的各级各类创新设计竞赛活动，给确定实训内容提供了经验。根据竞赛命题要求开展调研，发挥想象和创造，拟定设计方案，完成设计图纸，开展样机制作等一系列的实践活动，可以构成机械创新能力培养的主要内容。浙江机电职业技术学院的创新实训有指定具体动作要求的课题和只给出主题要求的课题两种类型。具体内容都包含理论方案设计、机械结构设计和作品后期工作等三个阶段，并由此提出各阶段的任务。

（1）理论方案设计。本阶段的任务是完成符合目标要求的原理方案和主参数确定。包括在明确主题要求的基础上，通过功能分析、功能载体确定、原理方案及主参数确定等环节，培养学生根据现实需求运用机构与结构的能力。

（2）机械结构设计。本阶段的任务是根据原理方案完成机械结构设计及虚拟三维造型。通过机械结构构思、软件三维造型、零件和装配工作图绘制等环节，培养学生机械结构的运用与创新能力。

（3）创新作品的后期工作。主要任务是在前面工作的基础上，完成技术说明书编制、作品推广和专利申请准备工作。通过技术文件的准备、作品视频和PPT编制及专利申请等环节，培养学生创新作品推广和保护的能力。

2.教学组织与实施形式

机械创新设计实训的开设应与学校的实际情况相适应。对硬件条件好、教师数量足够、实训经费充足的学校，可以把实训列入专业教学计划，作为必修课全面铺开。对于一时软硬件条跟不上的学校，可以通过设置选修课开设，先让一些基础好、积极性高的同学参加进来，摸索经验，等取得一定效果后再逐步推广。

由于机械原理方案的构思、机械结构的确定等都需要有一个较长时间的思考、分析和比较过程，不可能通过集中时间突击完成。所以我校机械创新设计实训不采用集中实训周的形式进行，而是安排在平时正常的上课周，通过课内与课外相结合的方式来进行。课内做一些集中讲解，包括对主题的理解、方案设计的方法、典型创新设计实例和实用新型专利申报等。至于具体的资料收集、设计构思、虚拟造型和出工程图等则可部分安排在课外进行。如果教学时间和投入受限，机械创新实训也可以先选择其中的部分内容进行实训。譬如，只要求根据主题确定相适应的主题产品、完成满足功能要求的原理方案，或者在给定机构示意图的条件下要求完成相应的机械结构设计等等。

为了培养工程实践过程中的团队意识和合作能力，在机械创新设计实训中提倡以小组的形式完成训练任务。通过组建有兴趣、各有所长、相互默契、肯吃苦耐劳的设计小组团队，可以使训练活动更有效地开展。训练小组的成员控制在5人以内为宜，以使大家有机会讨论和构思方案，提出各种奇思妙想，激发兴趣和热情。

3.实训教材、指导及考核

实训过程中有一本合适的教材，可以帮助和指导学生更有效地开展活动。经过近几年机械设计实训教学和竞赛指导工作，笔者逐渐感受到一些机械创新理论如何与实际机械创新设计相融合的具体方法，初步了解了高职学生在创新设计思维上的一些规律，编写了适合于高职创新教学的实训教材。以机械创新设计过程为线索组织内容，包括明确创新设计任务、机械原理方案创新设计、机械结构创新设计、样机制作、机械创新设计与制作实例、创新作品的后期工作等。力图体现创新原理、设计方法、机械制造等在机械创新设计实训中的综合应用。借助大学生机械创新设计竞赛作品和部分工程设计实践案例的展示，做到理论联系实际、深入浅出、便于学习参照。

由于机械创新设计实训是在相对松散的环境下进行的，所以教师要加强课外的辅导与检查。在每个阶段都要有相应的进度与成果要求。实训结束必需提交规定的设计作品，如设计说明书、虚拟实体、工作图、实物样机等。审核作品采用初审与终审两步，对初审不合格的作品要提出意见并要求修改，终审时对实训给出考核成绩。

考核重点：

（1）原理方案（新颖性、创新性、实用意义或前景）；

（2）结构设计（结构合理性、工艺性、设计资料完整性等）；

（3）个人在小组中的作用（平时表现、小组评议）。

成绩评定包括过程评价（主要考察工作态度和独立工作能力）、阶段评价（主要实训中几个主要阶段的评价）、小组评议（小组排序）和目标评价（主要通过作业、答辩体现）。

三、开展机械创新设计实训的注意点

创新实训不同于一般意义上的课程设计，没有现成的资料、步骤、方法可以参考，所以组织与开展创新实训需要在教学探索过程中不断总结与完善。根据实训教学的属性，机械制造专业在开设创新实训时应注意下列几点。

1.通过具体的创新设计任务组织实训教学

能力培养总是与完成特定任务的活动相联系，没有一个具体的工作任务、离开具体的新创实践活动是不可能完成教学目标的。所以通过创新任务引领来设计和开展活动是创新能力培养的重要特点。而且，直接针对创新活动中的工作任务开展训练，可以减少创新能力被人为的割裂，真实体现技术活动的综合性。

2.以做、学、教紧密结合的思路设计实训过程

创新实训作为有特定目的的活动受意识的控制，学生在活动中所具有的认识水平，极大地影响到行动中策略与方法的运用。创新实训采用“做中学、做中教”，可以防止出现走过场，确保能力的培养与理论的提升相互协调。

3.通过教学与竞赛训练相结合的形式开展实训活动

近些年来，各级各类创新竞赛在高校得到了广泛的开展。虽然竞赛不是高等职业教育创新教育的全部，但是充分吸取各级各类竞赛中的有效经验，可以更好地落实创新型高技能人才培养的任务。例如，机械创新设计实训采用教学与竞赛训练相结合，不仅可以较好地引导学生参与竞赛，还可以较好地把握创新设计实训的内容与深度。

我校机械创新设计实训的开设，使得学生的创新意识与能力得到加强与提高；在理论方案设计、机械结构设计、实物样机制作和作品后期工作等方面得到了不同程度的训练。编著的机械创新设计实训教材被确定为浙江省高等教育重点教材，并由机械工业出版社正式出版；在浙江省大学生机械设计竞赛研讨会上，受邀向全省工科院校相关教师就如何开展机械创新设计训练作交流发言。当然，机械制造类专业开设机械创新设计实训尚属首次，实施过程中也遇到了一些问题，如课题难度的把握、不同基础学生的全部参与、相关课程及学时的协调等。但只要我们在教学中不断的探索实践，及时总结与改进，一定会在创新型高技能人才培养的道路上走出自己的特色来。

[1]陈长生.高职机械专业基础技能训练的模式与实践[J].装备制造技术,2009，(1).

[2]陈长生.基于实践训练的高职学生机械创新能力培养[J].职业教育研究，2011，（10）.

[3]胡成武，潭艳萍，何国旗，明兴祖.构建大学生机械创新设计能力培养的教学体系 [J].湖南工业大学学报，2008，(2).