地方师范院校机械专业大学生发明创造能力培养模式研究

牟向伟

摘要：通过实施课程与实践教学改革、培养方案与培养目标优化、学科竞赛管理体系建设、科研项目实践的多方式融合的培养模式培养学生的问题意识、创新思维和发明创造能力。探索建立大学生发明创造能力培养体系，并建设富有地区特色的优质专业。

关键词：师范；机械；发明；创造；培养

中图分类号：G645 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）04-0045-02

一、研究的意义与现状

机械设计与制造是国家工业的重要基础，培养具有发明创造能力的机械专业人才对于提升我国机械工业技术水平有重要意义[1]。近年来，地方师范院校开设机械专业的数量在逐年增加，但也存在实践教学环节薄弱、培养目标不明确、师资缺乏、专业特色不明显等诸多不足。发明创造是工业发展与进步的灵魂，也是培养机械类大学生创新能力的首要任务。济南大学等校学者提出采用发明问题解决理论（TRIZ理论）培养学生的创新思维，同时结合创造问题解决理论和计算机辅助技术的教学方法。江苏大学、重庆大学等高校学者提出了改革实践教学、创新课程和教材体系、跨学科导师组负责制、创新能力培养过程控制和开设交叉前沿学科课程等培养方法。

但是，一种好的培养模式不仅需要好的教学方法，同时也需要因地制宜与各自学校的专业ac特色和学生情况相结合才能发挥应有的作用。本研究以广西师范大学机械设计制造及自动化专业为研究对象。由于开设时间较短，该专业培养模式建设还处在探索和完善阶段，存在一些瓶颈问题：（1）实验和实训设备处于建设过程，学生实践较少，动手能力较弱；（2）课堂教学偏重理论，与发展前沿联系不够，学生缺乏问题意识和创新设计能力；（3）专业培养目标不太清晰，培养方案与其他高校同质化，没有形成自身特色和发展方向。

地方院校是培养为地方经济服务人才的主体，应主动适应区域内经济建设和社会发展的要求，为所在区域发展提供人才支撑和智力资源[2-4]。作为广西区属的重点院校我校机械专业的发展方向应与广西区整体的战略定位和经济发展紧密结合，才能发挥自身优势，建成特色专业。研究的重点是结合广西“千亿元产业科技攻关计划”、“农业科技攻关计划”和“广西发明专利倍增计划”等战略计划，建立一套以培养学生发明创造能力为主要特色的培养模式，为广西区乃至全国机械工业的发展培养创新应用型人才。

二、培养模式建设与研究

传统教学有着自己的优势，但是随着时代的进步，传统教学的弊端在不断地被放大，也与社会严重地脱轨，我们力争探求一条符合当前学校实际、满足社会需求、尊重学生主体等现代化的培养模式。

（一）建立与发明创造能力密切结合的课程教学模式和人才培养方案

在传统教学注重培养学生概念记忆能力、理论理解能力和设计计算能力的基础上，结合发明创造能力的培养要求，将机械专业的前沿技术、最新科研成果以及先进成熟的设计方法等融入到专业课程教学，开阔学生的视野和思维。同时，在讲解典型机械结构原理、计算分析与设计思想等内容时，引入当前典型的先进机械成功应用的案例进行辅助讲解。基础理论能力与先进技术和方法相结合有利于启发学生对创新的理解和应用，为实现发明创造打下坚实基础。人才培养目标的重点是发明创造能力培养，一是结合广西区“发明倍增计划”和“千亿元产业计划”发展发明创造能力培养特色；二是结合当前职业教育蓬勃发展对机械类师资的需求发展具有创新能力的机械类职业师资教育特色。

（二）建立对完整机器结构认知与理解的实践教学模式

现有的实践教学，诸如，金工实习主要学习机械零件加工过程，机械原理实验主要了解典型机构的原理等。这些对加深理论知识理解有很大帮助，但是缺乏对创新能力的引导。部分学生在学完课程后甚至没有建立起一个完整机器结构的概念，更谈不上创新设计。因此，在加强动手能力训练的基础上，重点增加对完整机器结构的认知和理解的内容。可采取与机械企业合作教学的方式，借用企业的产品或者样机供学生进行拆分、测绘、装配和调试。通过直观认识来提高对机械设计理论、零部件结构、位置与装配关系、整机结构与运行理论以及测绘、制图等多方面知识的理解和运用能力。安排学生到企业一线学习，并与工程师和技术工人交流，了解企业在产品设计和生产制造方面的实际要求。目前我校已经与桂林机床厂、桂林科丰机械公司等企业建立了良好的合作关系。

（三）建立符合发明创造转化机制的学科竞赛培训与组织模式

改变传统由学生自由组队的松散组织方式，采取学生团队自我管理制与导师组负责制相结合的方式。从参赛类型选择、题目选定、赛前培训、具体实施、赛后总结到形成专利成果进行全程管理。学生团队的主要工作是实现自我约束和管理，分工合作完成设计和参赛工作，进行创造性的发明设计工作。在参赛培训和管理中要突出学生的主体性，主要的创新设计工作由学生完成。指导教师以指引研究方向和点拨为主，在学生遇到技术上的难题时，提供建设性的指导意见。指导教师的作用还要体现在对参赛作品创新性的把握上，对题目和学生作品要有足够的了解和判断力，当参赛作品体现出一定的创新性时，要鼓励并指导学生对作品进一步研究和优化，申报专利。

（四）探索本科生参与科研项目的培养模式

在参加竞赛的学生中选拔能力较为突出的参与到教师主持的科研项目特别是与企业合作的产品开发横向项目。学生参加科研项目不应该是“干体力活”的角色。指导教师根据学生的特点和能力从项目中分离一部分难度适中又带有创新设计的任务，由学生组队完成。指导教师要有针对性地对学生的设计工作进行指导。同时，让学生团队参与或者旁听项目组关于项目选题、方案讨论、原理分析、技术路线确定、项目实施安排、优化与改进等讨论会以及样机加工试制、装配调试与试验等过程，亲身感受从事科学研究和发明创新的整个过程。这种方式有利于培养学生形成一套创新设计的思维和实施模式，并做到触类旁通，能够独立提出和解决一些实际问题。同时，指导学生申请“大学生创新创业基金”项目，提高学生参加科技实践创新活动的兴趣。学生作为主要的项目负责人和实施者在科研项目申请的资料组织、研究目标确立、研究方法讨论、项目组织管理、项目验收、成果总结和论文撰写等科学研究的基本环节方面得到较全面的锻炼，提高学生从事科学研究和产品开发的综合能力。endprint

（五）研究本科生发明创造能力专项培养体系

专项培养体系从问题意识的培养着手，以专业的眼光和思想提出待解决的问题并且从技术层面对问题进行定性分析，从而明确研究的具体对象，在此基础上结合相关理论和原理确定研究的参数或者变量。

首先，确定研究问题是发明创造能力培养的首要一环，在培养中采用两种形式：一种是由指导教师为提供学生一些能实际接触到且有一定现实意义的机械类问题，并引导他们对问题进行定性分析，以此确定具体研究对象；另一种是由学生根据自己的兴趣自主选择需研究或解决的问题，充分发挥学生创新或求知的能动性，但需要指导教师与学生共同讨论判断所提出的问题是否具有创新性、研究价值及应用性。一定要从实际出发引导或者协助学生在自己的视野和知识范围内发现问题，并对问题作进一步的分析、判断，逐步锻炼其独立自主发现和提出问题的能力。

其次，采用合理可行的方案解决问题是发明创造能力培养的关键一环。需要选择合适的研究方法来确定合理可行的技术方案。主要的研究方法有实际系统试验方法和模型系统试验方法。其中，前者的结果可以直接确定研究参数的定量关系，后者主要对模型进行仿真研究，取得的结果是确定研究参数定量关系的重要依据。针对学生该如何下手进行研究的问题，指导学生先从模仿已有研究成果开始，然后在模仿的基础上进行思考、总结和批判并对模仿对象提出局部改进设计的方案。在此基础上，进一步引导学生结合实际问题提出颠覆模仿对象原理的独创性解决方案，并采用科学的研究方法进行深入地探究。应当注意，培养学生解决问题的能力是一个循序渐进的过程，不能一蹴而就，应该将理论、模仿、消化吸收与再创新以及独立创新结合起来进行系统综合培训。

最后，总结创新成果并获得国家专利是发明创造能力培养的重要一环。撰写技术文件和成果总结是对学生提出问题、分析问题和解决问题的一个全面总结和提高。撰写技术文件过程可以系统地检查和总结整个创新设计过程是否科学合理、是否还有需要进一步解决的问题等。成果总结的培训也是从模仿文献资料开始，再由指导老师对学生撰写的初稿提出全面修改意见。在指导过程中，向学生讲解清楚技术文件各部分的作用、表述的方式以及专业技术词汇的应用等多方面的知识。以学生撰写为主，以指导教师提出改进意见为辅，经过反复的修改形成专利申报文件。

三、总结

本文以广西师范大学机械设计制造及自动化专业为研究对象，结合广西区域发展战略和经济、社会发展需求，以发明创造能力为培养目标，以学科竞赛和校企合作科研项目为载体，将问题意识与创新思维训练引入专业课教学，提出优化和改革机械类本科专业的课程体系和培养方案，完善培养学生实践创新能力的管理模式并建设特色鲜明的机械专业本科人才的创新能力培养模式的完整体系。

参考文献：

[1]倪娟.应用型本科院校机械专业人才培养模式的探索[J].装备制造技术，2013，（5）.

[2]代宣军，吴志强，陈静，等.地方院校机械专业应用型人才培养方案的探索与实践[J].高教论坛，2012，（6）.

[3]易丽.着力人才培养模式创新提升服务区域经济发展能力[J].中国高等教育，2011，（21）.

[4]曹杰旺.地方师范院校专业结构调整与人才培养模式改革的探索与实践[J].中国高教研究，2010，（3）.endprint