“工作岛”式机械创新实验室的建设与成效

肖春水， 徐 洪， 李新辉， 陈 秀

(浙江师范大学 行知学院，浙江 金华 321004)



“工作岛”式机械创新实验室的建设与成效

肖春水， 徐 洪， 李新辉， 陈 秀

(浙江师范大学 行知学院，浙江 金华 321004)

为了充分发挥实验室在提高学生创新能力上的作用，提出工作岛模式的机械创新实验室的建设思路。通过以完成创新项目为主要工作目标、严格的工作时间和进度计划、组长负责制下的分工协作和“师徒制”促梯队建设四个方面强化生产企业的工作模式，营造创新工作氛围，构建学习与生产的“工作岛”。以有效服务于创新活动为原则，做到小而精；场地的配制，以最短工作路径为原则，围绕创新作品制作，形成环形岛式格局。针对创新的特殊要求从管理体制和安全管理两个方面阐述“工作岛”的运行。2年实践表明，工作岛式的机械创新实验室在培养和提高学生的创新能力上富有一定的成效。

创新； 工作岛； 机械创新实验室； 师徒制； 管理体制

0 引 言

创新设计是指设计者充分发挥创造力，且利用人类已有的相关科技成果进行创新思维，设计出具有科学性、创造性、新颖性及实用性作品的一种实践活动[1]。机械创新设计能力包括机械设计理论知识的获取、将理论应用实际的能力，机械设计的新思想、新技术、新产品的研究与发明创新能力，应具备的知识结构包括基础知识、专业知识、工具性知识或方法论以及综合性知识等，应具备熟练应用相关知识解决实际创新过程中的问题能力。机械创新设计的最终目的是“实现”，将设计的作品制作出来，并以实物或模型的形式来完成预定的功能，“实现”又能反馈并提升新一轮的创新设计。机械创新实验室作为高校机械及近专业学生培养的实验实践基地，着眼于学生大工程意识养成，培养学生实践动手和创新设计能力。

如何在创新型人才培养视角下推进高校实验室的建设和发展，确保其全面协调和可持续发展[2]，如何充分发挥机械实验室在学生创新能力培养中的作用一直是各高校研究的课题[3-4]。许巍等老师提出高校实验室在培养大学生创新能力的基础地位和保障作用[5]。黄民等老师从机械工程实验教学中心的角度，阐述了创新能力培养的全方位育人环境[6]。张锋等老师以国家机械工程实验教学中心为契机，提出从四个层次来培养学生的创新能力[7]。围绕这一问题并切合学校的人才培养目标，本文提出将创新实验室从工程训练中心和机械工程实验室中独立出来，并建设了相对独立的创新实践平台—“工作岛”式机械创新实验室。在软环境中，实验室强化生产企业的工作模式，将学生置身于生产与工作的学习岛屿，有别于传统的实验教学环境；其次在硬环境上，实验室中的设备确保操作简易，以有效服务于创新活动为原则，做到小而精；场地的配制，以最短工作路径为原则，围绕创新作品的制作形成环形“小岛”。通过2年时间的建设与运行，在学生的创新能力培养上取得了较好成效。

1 机械创新实验室工作环境营造

“工作岛”与德国企业职业教育的学习岛有异曲同工之妙。“学习岛”实际是在工作环境中，以工作任务为驱动，在工作环境中营造出职业教育的环境[8-11]。而创新实验室的工作岛模式实则是在高校的实验室中形成创新工作的环境，使学生置身于创新设计的工作岛中，从而达到大学生创新能力常态化培养的目标。

1.1 以完成创新项目为主要工作目标

要做好一项工作，必须有明确的目标。机械创新实验室以完成创新项目为主要目标，因此规定对以下四类学生开放，①已申请到创新项目的学生，如国家级创新创业计划、浙江省新苗人才计划、校实验室开放项目等各级各类项目；②参加各类学科竞赛的学生，如机械设计竞赛、工程训练竞赛等；③带创意想法的学生，这类学生可以通过向实验室申请，提出自己的设想与可行性方案，经批准后可进入工作岛学习和实践；④针对梯队培养目标，对于有较强创新意愿的同学，可以项目组的编外人员形式参与实验室创新实践项目。

1.2 严格执行科学进度

学生日常的学习是知识逐步的积累过程，是一个做“加法”的过程；而工作环节中完成任务是一步步克服困难，逐步完成工作任务的过程，是在做“减法”。创新设计工作过程，时效性作为“工作态”的一个重要考核指标。因此为了提高时间和工作效率，更好地营造工作环境来服务创新，进入实验室的同学需提交严格的工作时间计划与项目进度计划。

在机械创新实验室，学生根据自己的实际情况，对照日常教学课表，制定进入实验室的工作时间表，实验室会根据学生提供的时间表进行考勤，严格执行劳动时间，在规范的作息时间基础上形成工作常态化。

项目进度计划中，要求学生明确不同时间段所需完成的阶段性任务，而且这一任务具体落实到小组的每一个成员，在时间上具体到小时，任务上具体到某一零件，如某日18：00～22：00，同学1完成轴的制作，同学2完成轴承座的制作，同学3完成装配中所需的孔、螺纹的加工，完成相关装配等。进度完成情况由指导老师和实验室老师共同检查，协助督促指导。

1.3 组长负责制下的分工协作

“学习岛”强调在学习过程中培养并提高学习者的职业能力，包括方法能力、团队中的统一和民主意识、能根据一定技术要求工作设计，任务规划的能力等[6]。在机械创新实验室的工作岛中，采取组长负责制和分工协作方式来完成某一具体的创新项目。以组长为责任人组织项目团队，协调团队的每一位成员共同努力完成项目任务。在这个团队中，各个成员责任共担，成果共享，行动方针统一，任务目标一致；成员间相互学习、相互帮助、彼此尊重、优势互补，使工作任务按计划，高效地完成。

1.4 “师徒制”促梯队建设

良好的梯队才能使创新活动具有可持续性，创新实验室制度引导方式促使学生梯队的建设。进入实验室的同学必须以团队的形式出现，一般要求为大二、大三学生，且具有实验室工作经历的同学为组长，组员中必须有大一的同学参加，使各个创新队伍中形成了高、中、低年级学生共同参加的合理梯队。如2014年参加全国大学生机械设计竞赛并获得2个一等奖的队伍中，大三同学5人，大二同学3人，大一同学2人，这样参赛过程既是高年级同学拼搏的过程，也是对后继人才培养的过程。在整个活动中，低年级同学亲切地把高年级同学称为“师傅”，通过高年级同学的“传帮带”，学生的设计软件运用能力和机床操作等能力得到了普遍提高，特别是一些优秀学生在大一的下学期时已能熟练使用CAXA、SolidWorks等设计软件，已能独立且熟练地操作线切割、精雕、车床、铣床、钻床等设备，实践能力大大超过了同期学生。而在这个过程中得到训练的低年级同学，成为2015年浙江省大学生机械设计竞赛小组组长，并获得了省赛一等奖。

2 机械创新实验室的岛式格局

机械创新设计的目的：①完成方案的设计；②“实现”方案，即将设计的作品制作出来，并以实物或模型的形式来完成预定的功能。机械创新实验室岛式格局的设置也围绕着创新设计的目标来进行，主要包括设计区与加工区两大部分，并把两者紧密的结合在一起。

加工区布置如图1所示，场地建筑面积为145 m2，加工区的设备以容易操作，能有效服务于创新活动为原则，做到小而精；场地的配制，以最短工作路径为原则，围绕创新作品制作，形成环形“小岛”。

图1 创新实验室加工区的布局示意图

1-台钻区；2-数控车床；3-普通车床；4-立式铣床；5-线切割；6-精雕机

创新实验室设备选型以满足一般加工、易操作为原则，目的是为了让学生能通过简单的培训，就可完成一般零件的加工。实验室主要的设备：①车床。普通车床(CA6140)、数控车床(CJK6130)各1台，主要用于轴类零件加工。普通车床为低年级仅参加过金工实习的同学提供，通过简单适应即可实施轴数零件的加工；数控车床为已有一定实践能力的同学提供。两种车床的刀具均以数控机夹刀具为主，简化学生的刀具磨削；②铣床。普通铣床(X5032)1台，主要用于精度要求不高的平面和沟槽的加工；③精雕机。精雕机(JDVT600)1台：用于各种板状零件及型腔的加工。选用雕铣机而不选用数控铣床主要是可让学生直接用图形化编程，让学生能更快速地上手操作；④线切割。主要于用异形零件的加工，考虑到其工作效率较低，故配置两台；⑤台钻。其中台钻Z512 4台，配以常用的螺纹底孔直径，并且一般不去更换不同直径的钻头；台钻Z516 2台作为机动钻床，这种配置减少孔类加工的辅助时间；⑥钳工台6张，每个台位配以成套的钳工工具；⑦空压机1台，作为学生作品的动力源和设备打扫的空气源；⑧辅助设施：投影设备一套，作为集中辅导时的教学工具。

3 机械创新实验室运行体制

3.1 创新管理体制

创新的过程是一个原创性的过程，这时产生的想法有别与专业计划内的实践实验课程与内容，创新设计主题的突发性要求在时间上满足学生的创新设计，因此需要实现全开放的管理模式，使创新活动能充分利用实验室的场地和资源，创新设计能及时得到最终实现[12-13]。这种特殊性需要创新实验室有更大的灵活性，从而对管理方式提出了新的要求。

创新实验室隶属于校实验中心，却是相对独立的实验平台。实验中心对创新实验室配备安全责任人，实验老师由创新活动指导教师兼任，实验室不安排专门实验员对实验室进行教学；实验室安排具有较长创新经历的3名高年级同学，以勤工俭学的方法进行管理，实验中心对创新实验室进行定期检查和不定期抽查，并把检查结果纳入勤工俭学学生的考核中。

学生通过创新设计项目和竞赛选题的申请，经实验室负责人同意后即可进入实验室。可以不受实验室正常教学管理限制，并有指导老师现场指导，非上班时间由机械创新设计协会的学生值班并实时记录进出实验室的开放时间和指导内容。实验室开放不仅提高仪器设备的使用效率，而且激发学生的创新设计兴趣，极大地促进学生创新意识、创新精神的培养。

3.2 强化安全管理

全开放式的管理体制，给实验室安全运行带来了新的挑战。针对实验室安全问题，学校高度重视，实施一系列的安全保障措施。成立实验室安全领导小组，建立实验室安全责任体系，组织实验室安全责任部门与实验室责任人签订实验室安全承诺书。明确各个实验室安全责任人，并实施安全责任牌上墙。结合创新实际，建立切合机械专业特色的安全管理制度，并严格按照规章来执行安全检查；在安全教育、安全设施以及仪器设备管理等方面都制订了相应的制度。

在创新实验室中，强化实验室安全管理：①建立指导教师与安全员的责任制，指导教师作为直接责任人，对实验室开放期间负有第一责任；②落实设备的改造与安全措施，将各类实验设备的操作流程及规程上墙；③强化学生安全培训与考试，进入实验室的学生必须进行现场设备操作和安全培训并组织考试；④实施实验室操作证制度，只有考试合格才能拿到操作证，可单独操作机床等设备，其余学生需在指导教师或实验员的指导下进行操作。

4 机械创新实验室运行成效

实验室自运行2年以来，学生的实验兴趣明显提高，动手创新能力显著增强。目前，创新创业训练计划项目分选式坚果破壳机的研制、手持气动式轴承安装器等项目正在实验室进行。已完成的国家级创新项目2项，新苗计划2项，实验室开放项目多达15项，研究型与创新性项目多达24项。在工程训练、机械设计竞赛等学科竞赛中获国家一等奖2项，二等奖1项，省一等奖8项。学生申请的专利多达35项，发表论文20余篇。学生部分参赛获奖作品(见图2、3)。

图2 机械式速度波动演示仪

图3 排除万难机器人

5 结 语

“工作岛”式的机械创新实验室始终坚持以学生综合素质培养为核心，注重学生的实践能力、工程意识与创新精神的培养，有效促进机械专业学生知识、能力与素养的全面协调发展，形成了行知学院的特色与优势。但由于场地有限，实验室接纳的学生人数有限，目

前，正在探索如何进一步扩大工作岛模式的机械创新实验室的辐射示范作用的可持续发展之路。

[1] 张春林,曲继方,张美麟. 机械创新设计[M].2版.北京:机械工业出版社,2007.

[2] 张彩红,许宏山,虞春生，等.创新型人才培养视角下的高校实验室发展路径[J].实验技术与管理,2013,30(7):188-192.

[3] 徐静年.浅谈高校实验室在人才培养中的作用[J].北京化工大学学报(社会科学版),2005,50(2):45-47.

[4] 王泰鹏，范文辉，李忠新，等.“一体化”背景下学生创新基地“纽带式”管理研究[J].实验技术与管理,2014,31(10):43-46.

[5] 许 巍,刘敬勇,孙水裕，等.新形势下高校实验室在大学生创新能力培养中的作用[J].广东工业大学学报(社会科学版),2008,8(7):249-250.

[6] 黄 民，李启光，孙江宏，等. 建设机械工程实验教学示范中心突出应用型人才工程实践和创新能力培养[J].实验技术与管理,2013,30(4):16-19.

[7] 张 锋,宋宝玉,崔丽娟，等.国家级机械工程实验教学中心的建设与成效[J].实验室研究与探索,2014,33(2):135-138.

[8] 赵 昕.学习岛——工作场所学习的一种新形式[J].教育研究,2007(2):22-25.

[9] 黎 明.“学习岛”培训模式的应用[J].企业改革与管理,2013(6):63-64.

[10] 卢 亮.学习岛：德国企业内部培训的新方式[J].中国人力资源开发,2011(8):53-56.

[11] 田秀萍.以“学习岛”为载体深化校企合作机制改革[J].中国职业技术教育,2012(12):59-61.

[12] 杜文辽,李安生,王良文，等.面向“卓越工程师计划”开放实验室建设探索[J].实验技术与管理,2014,31(11):218-221.

[13] 宋 岩,张继平,张立新.机械创新设计实验室开放式管理的思考与实践[J].中国现代教育装备,2011(1):97-99.

Construction and Effect of Mechanical Innovation Laboratory Based on “Work Island” Model

XIAOChun-shui,XUHong,LIXin-hui,CHENXiu

(College of Xingzhi, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China)

Improving engineering practice and mechanical innovation is the goal of cultivating applied talents on mechanism. Based on the role of mechanics laboratory in training students’ practical innovation, this paper proposes a construction of mechanical innovation laboratory based on “Work Island” model. On the soft environment, we take operating mode in production enterprises, create innovative working environment and build work island by setting targets and schedule, require collaboration under the group leader responsibility system, promote the echelon construction. According to the special requirements of innovation, we put a lot effort on management system innovation and safety management to illustrate this model. After two years of college practice, it turns out that mechanical innovation laboratory based on “Work Island” model gains a lot on cultivating and improving student innovation.

innovation; work island; mechanical innovation laboratory; mentorship； management system

2015-10-18

2014年度浙江省实验室工作研究会项目(YB201440)

肖春水(1987-)，女，湖南浏阳人，硕士，实验秘书，研究方向：实验室建设和管理。

Tel.：18758911183；E-mail：xiaoshui07@zjnu.cn

徐 洪(1968-),男，硕士，副教授，主要从事机械设计与机械原理的教学及研究工作。E-mail：xuh@zjnu.cn

TH-39；G 642.0

A

1006-7167(2016)09-0259-04