机械创新设计实践教学改革的建议

张燕++王娟++史留勇

摘 要 简述机械创新设计的现状及实践教学研究思路和方法，提出了实践教学改革的建议及措施，并介绍和总结了海南大学机械创新设计的实践教学设计，为其它学校进行机械创新设计的教学研究提供参考。

关键词 创新 ；机械设计 ；实践 ；教学

中图分类号 TH122

Teaching Reform on Practice of Mechanical Innovative Design

ZHANG Yan WANG Juan SHI Liuyong

（College of Mechanical and Electrical Engineering， Hainan University， Haikou， Hainan 570228）

Abstract This paper introduces the background and the status of mechanical innovative design. We need to improve the operation and management mechanism and improve measures to guide the incentive mechanism. The measures taken by the college of mechanical engineering of Hainan University has done in cultivating students' ability of mechanical creative design. It provides the reference for the other school of mechanical creative design.

Key words innovation ； mechanical design ； practice ； teaching

机械创新设计是指利用现今已有的相关科学技术成果，包括理论、方法、技术、原理等，充分发挥设计人员的创造能力进行构思，设计出具有创造性、新颖性以及实用性的机构或机械产品的实践性活动。机械创新设计的内容主要包括2个方面[1]：一是提出新概念、新产品以及新机器进行创造设计；二是对现有的机械产品进行完善和改进，使其经济性、可靠性和实用性等各项技术性能得到提高。创新是进行机械设计的根本与核心，在机械创新设计中必须要突出创新的特点，这就需要设计人员充分发挥创造力，用现代设计的理论和方法作为指导，借助多种途径，将原理方案与实际相结合，设计出更具有竞争力的创新、新颖、实用产品。

1 机械创新设计的现状

目前，国内高校的课堂教学还是以传统的“灌输式”“填鸭式”模式为主，只有老师的说教而没有学生的互动，缺乏学生的参与和讨论，造成学生缺乏想象能力和创新设计能力[2，3]。尽管国内很多高校教学管理人员意识到培养学生创新设计能力的重要性和紧迫性，开始开展全国性、省级的各种创新设计大赛，并积极进行教育改革，力求寻找一种适合国情的培养模式，但是由于诸多客观原因，如课程体系的设置、学校硬件设施的局限、教师教学水平和方法的差异，使得目前的教育还是无法走出传统的培养模式[4]。因此，如何进行教育改革、提高大学生尤其是工科生的机械创新设计能力仍然是国内高校所面临的一个重大问题。

随着教学改革的深入，实践教学得到了进一步加强，大学生机械创新实践活动得到了蓬勃发展，但还存在着一些问题，如：实验室开放的力度不够，硬件投入不足，这对进行实践操作是挑战；机械创新实践活动的种类较少，而且题型也不丰富，这与机械创新需多样性的形式不相符；机械创新研究成果转化成实际产品的比例较少，这对成果价值性认识较浅。正是由于以上问题，才导致学生科研进程受挫，个性化培养受阻，创新意识提高缓慢。

2 实践教学研究思路和方法

机械创新实践教学体系是一个系统工程，必须要从系统、全局出发，进行综合考虑。国内各高校由于所处地位、办学层次、所在地域的产业结构以及经济发展不同，因此可根据学院和学校实际情况，结合当地地域特点和工业发展的需求，探索和创新实践教学模式，构建有区域特色的机械创新实践教学体系。如海南大学需结合海南地域特点和工业发展的需求，坚持“立足海南，服务海南，联合港澳，辐射全国”的思路，构建有海南特色的机械创新实践教学体系。

实践教学是培养学生创新意识、工程意识和实践能力，提高学生综合素质的重要环节，结合学校机械类专业的实际教学情况，提出实践教学体系改革的研究方法。实践教学体系改革的关键是现实理论和实践教学的有机融合，实现统一教学内容、方法和手段、人才培养目标、管理体制等。实践教学体系改革应突出培养创新能力和工程实践应用能力，实现学生素质、知识、能力的协调发展，充分利用现代教育技术平台，将动画、影像、模拟仿真技术应用于实践教学各环节。通过 “机制保障”、“基础建设”、“实践运行”和“质量评价”4个层面进行建设与改革，构建机械创新实践教学新体系。

3 实践教学改革的建议及措施

3.1 构建机械类专业实践教学内容的模块结构

构建机械类专业实践教学内容的模块结构，在此模块结构的基础上，完善机械创新平台，初步确定创新实践基地，组织学生参加多种多样的创新实践内容，建立机械创新能力培养方案，采取一些有效的评价激励措施，组织开展产品设计与制作创新实践活动，扩大学生受益面，提高其实践能力。强调以能力培养为导向，实现实践教学内容的模块化。认真梳理本专业各项实践教学内容，改进目前以学科知识结构为导向的实践教学课程体系，逐步形成以应用实践能力结构（基础应用能力、专业应用能力、综合应用能力、创新应用能力）为导向的实践教学内容体系，有针对性地构建基础能力实践教学模块、专业能力实践教学模块、综合能力实践教学模块、创新能力实践教学模块，4个模块在学生能力培养方面相互紧密联系。

3.2 建立一套能激发大学生创新意识、培养其创新能力的教育模式[5]

一套能激发大学生创新意识、培养其创新能力的教育模式的建立，必须要彻底转变传统的教育观念，使大学生创新能力体系及培养机制向学生成才的方向发展。高等教育必须走出课本，接触社会，接触生产，结合实际，结合现有科技发展开展教学。开展丰富多彩的机械创新项目，让学生亲自动手，真正体验在创造中享受快乐，同时培养观察和想象的能力以及发现、提出、解决实际问题的能力。而机械创新设计的实践性尤为重要。鼓励对机械研究或创造发明有浓厚兴趣的学生，在导师指导下，自主进行研究性学习，自主设计、完成和管理实验，激发学生的创新思维和创新意识，提高其创新实践的能力。

3.3 构建机械创新能力培养体系

机械创新能力培养体系的构建，对于形成大学生科技创新能力培养的特色以及提高本科生培养质量都起着重要的作用，而且会有显著效果。机械创新能力培养方案的建立，需要建立大学生机械创新能力培养的长效机制，而且还要符合专业特点的培养方案，这才是推动创新的关键所在。建立机械创新设计的实践基地，能帮助大学生将创新思想实现。对于学生深入机械创新设计的研究提出如下建议：（1）“培养创新思维，激发创新兴趣，引导自主实践”的机械创新能力培养理念。激发学生的创新兴趣，让其成为学生进行创新活动的动力源自主实践的催化剂，使学生敢于在实践中挑战自我，在自主实践中巩固所学知识，在实践中磨练成长。（2）构建大学生机械创新能力培养体系，以“兴趣引导、项目驱动、过程监控、目标管理”为核心。形成以“学生为主体，自主创新为主线，科技项目为载体”的大学生机械创新能力培养模式，需要搭建和完善机械创新的平台，这也是对中国现有高等教育人才培养体系的一个有益补充。（3）实现有机结合机械学特色与学生创新实践能力的培养。让理论与实践，教学与科研有机结合，提高学生进行机械创新实践活动的质量，缩短用人单位需求的人才能力与高校现有人才能力之间的差距，促进学生就业，推动大学生创业。

结合实践，确定大学生进行机械创新能力培养体系的原则，针对机械创新设计实践的研究提出如下改进措施：（1）健全运行管理机制。制定机械创新能力培养计划，包括培养措施和目标、实施计划、质量监控，项目评估等一系列工作。（2）完善引导激励机制。由于所有机械创新项目的创意都来源于学生，所以要根据学生的兴趣，组织专家与学生共同设计项目，研究项目的目标与内容，最终确定研究经费。

4 海南大学机械创新设计的实践教学设计

针对以上实践教学改革的建议及措施，海南大学结合海南省特色，制定出系统的机械创新能力培养计划，进行机械创新的深入研究，为海南省发明创造新机器、新机械提供有效的理论和方法。近年来，海南大学机电工程学院通过一系列措施为大学生创新提供充分的保障。

建立机械创新能力培养体系的关键在于平台的搭建，海南大学机电工程学院机械系提供了“机械创新能力培养体系”的实践基地。学院有足够数量的数控机床设备，且有日元贷款及省部共建的现代化先进设备。完善其创新实践平台，结合海南省特色，组织学生参加多样的创新实践项目。开设的机械创新实践项目包括橡胶果破碎机的设计、全自动椰子剥衣机的创新设计、芒果采摘机的设计、香蕉秸秆粉碎机的创新设计、南药干燥机的创新设计和胡椒脱皮机的设计等。

为方便学生能顺利地进行机械创新活动开设了CAD和Pore高级班、力学强化班、单片机培训班等，对学生进行基础知识培训，组织机电工程学院学生开展CAD、创新（创意）、车工、钳工、三维机械创新设计等技能大赛，参加“海南省大学生机械创新设计大赛”等竞赛活动。组织学生开展机构设计与制作创新实践活动，让学生设计出项目研究目标与内容，亲自动手做出各自的机械创新作品。海南大学机电工程学院建立了一套完善的大学生机械创新能力培养体系和机制，成立了机械创新设计指导教师团队，此团队由高级以上职称，博士学位的教师担任，师资强大，经验丰富，为学生营造了一个良好的创新环境和氛围，对于大学生开拓创新思维、提高解决问题能力都有着重要意义。通过机械创新能力培养能扩大学生受益面，真正提高学生实践能力。

5 小结

机械创新设计是基于现有的机械设计学理论基础上建立的，它吸收了发明学、思维科学、认识科学、科技哲学、设计方法学、吸收创造学等多学科的有益成份，经过交叉综合而成的一种设计技术和方法。针对当前情况，提出了需要建立机械创新能力培养理念，构建大学生机械创新能力培养体系，实现有机结合机械学特色与学生创新实践能力的培养等深入机械创新设计研究的建议。同时，提出需要健全运行管理机制和完善引导激励机制的改进措施。大力开展大学生机械创新实践活动， 对学生本人、学校、国家都有着非常重要的现实意义， 学校需要加大投入，加强管理，调动学生的自主性，扩大学生参与面和受益面，真正提高学生的实践能力。

参考文献

[1] 王树才，吴 晓. 机械创新设计[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2013.

[2] 王建平. 工科院校机械专业机械创新设计教学的探索[J].常熟理工学院学报，2005，11（6）：100-102.

[3] 金旭星. 机械创新设计能力培养模式的构建[J]. 无锡职业技术学院学报，2007（3）：62-64.

[4] 周 济.中国机械工程教育现状与未来发展方向[J].高等工程教育研究，2006（3）：1-3.

[5] 杨大春，汪通悦. 机械创新设计综合能力培养模式的研究[J]. 装备制造技术，2011（3）：183-185.