浅谈高职院校创客教育背景下的机械设计课程及课程改革

黄克瑶 佟静

摘 要：创客教育的理念与职业教育相结合赋予了职业教育新的活力，机械设计课程在动手创新创造氛围十分浓厚的“创客校园”中得到了改革，以“创新项目实物”为导向的机械设计课程设计改变了“减速器”设计的传统，学生在“做中学、玩中学”，将实践与理论相结合。

关键词：机械设计;创客教育;职业教育

“创客”一词来源于英文单词“Maker”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。当创客文化与教育相遇，“创客教育”便诞生了。创客教育即将创客文化和教育结合，基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和創新能力的一种素质教育。创客教育秉承“探究体验、开放创新”的教育理念，以“基于创造的学习”为主要学习方式，以培养各类创新型人才为目的，学为中心，互动合作，重在分享，对深入实施素质教育和提升学生核心素养具有重要作用。

2015年1月，南京机电职业技术学院主动适应经济发展新常态，积极响应国务院“大众创业、万众创新”的号召，率先建设国内首家“创客校园”，大力发展集创意、设计、制造于一体“蓝岛创客空间”。空间现有5个创新工场、6个创新工作坊、10间创新工作室;开放设备有：数控加工中心、3D打印中心、线切割、电火花加工机床、激光切割机、雕刻机等上百台设备。而3D打印机和激光切割机的普及给予了学生更多发挥创意制作实物的机会，3D打印和激光切割基本成为了创客必会的数字化制造工具。在这样的创客教育及创客校园的背景下，传统的专业和课程正在进行着创客式人才培养的改革，也包括机械设计类的相关课程，学生以动手造物为中心的课程学习及实践方式正在展现出它的无穷魅力。

机械设计是高等院校机械类专业学生必修的一门设计性为主的基础课，它的任务是使学生掌握常用机构和通用零件的基本理论和基本知识，初步具有这方面的分析、应用、设计能力，其内容是对材料力学、机械原理、公差与配合、机械 工程材料、机械制图、高等数学等课程的综合应用。“机械设计课程设计”是对机械设计课程理论知识的实践应用，是将理论知识的学习和工程实践相结合，以“减速器”为代表的机械设计课程设计内容也一直沿用多年。现行机械设计教材过分强调学科本身的完整性和系统性，注重单个机构或者零件分析内容的介绍，而对机械系统运动方案方面的介绍过少，对生产中已经应用的空间机构的基础知识介绍过少，缺少学科的新内容。而学生学习目的主要是应付考试，面对大量被灌输的枯燥的课本公式与数据，不知道应用在哪里也更不知道如何应用，因此学习兴趣不高，学习效果不佳目前。而且，高职院校学生的教材基本和本科院校保持一致，而高职学生的学情却和本科学生的学情差距较大，表现在学生对于机械设计课程中零件或者机构参数中计算能力差距以及动手能力的差距。显然本科学生的数理计算能力要优于高职学生，而高职学生的动手实训实践机会较多，在动手制作方面能力较强。

一、机械设计课程改革思路

基于对目前机械设计基础课程授课及学生学习情况的分析，以及高职院校学生的特点，结合南京机电特有“创客校园”的氛围环境，为“项目实物”为主导的机械设计课程改革正在进行中。以项目实物为中心的机械设计课程改革反映在教师的“教”与学生的“学”两个方面，主要体现在：（1）由以前课堂传授为重点向以学生工程实践能力培养为中心转变，以项目为引导，鼓励学生积极参与，培养通过调研、查资料获取有用信息的能力，通过完成一个项目，提升学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，以及团队合作、自我表达和创新创造的能力。（2）重视项目及过程考核，弱化期末考试，在项目完成后教师组织项目路演活动，让项目团队具有展示和交流的机会，并组织评委进行评审，最终评审得分作为该门课程成绩的重要组成部分，（3）突破传统的顺序教学模式：传统教学是先理论后实践，而以项目为主体的课程模式引导学生进行为边理论边实践的模式，让学生在实践中充分发挥各自的创意，在实践中学习课程的基本知识，并理论指导实践。

二、机械设计课程设计实施方法

机械设计课程设计不在一味的设计“减速器”，而是学生根据自己的创意设计自己想要的机械机构。首先，学生以小组为单位通过对于书本知识的理解以及搜集的相关材料提出创意想法，创意想法要综合运用空间机构（如：行走机构、爬杆机构等）解决现实生活生产中的问题;而后，学生小组在教师的辅导下进行项目的设计以及图纸的绘制，在这个过程中需要综合运用机械设计书本的知识，学生也会反过来去查阅和学习机械设计相关的课本内容，在这个过程中不仅需要画出手绘图纸，也要综合利用CAD、UG等二维三维软件进行计算机制图;有了二维三维模型，可以利用激光切割、3D打印等工具对零件模型进行生产制作，并辅以机械标准件、钳工自制件，最后装配完成。自此完成了一个想法到一个项目实物的全过程，在这个过程中，学生可能会遇到很多问题，包括传动机构的选择、图纸绘制的标准、实物装配的公差配合等等，也正是这些问题的出现与解决拓展了学生的知识面，增强了学生的分析问题解决问题的能力，提高了学生的工程意识和工程能力。对于这个过程中出现的优秀创意以及项目，教师可以帮助学生申请相关的专利，并推荐参加全国大学生机械创新设计大赛、“挑战杯” 课外学术与科技作品竞赛等。

“创客”就是强调每个人都是一个“制造者”，而创客教育主要就是通过有趣好玩的创客作品激发学生的兴趣，吸引学生的参与，以课程为载体，通过项目式课程的学习与动手制作发挥他们的想象力与创造力，并通过活动分享他们的作品与快乐，达到培养学生创新能力的目的。在制作创客项目的过程中，设计与制造进行了一体化的验证，而机械设计课程在这种理念的影响下变得更加注重学生动手设计与制造，在这个过程学习相关理论知识。

基金项目：文章为2017年江苏省教育信息化研究青年课题，高职机械制造专业群“创客式课程改革”的实践与研究的成果，项目编号：20172033。

作者简介：黄克瑶（1990.09- ），男，本科，助教，研究方向：机械设计及车辆设计。