中职机械专业教学融入专利知识的探索研究

金鹏飞

随着科技的迅猛发展，新的技术不断涌现，AI智能、大数据、5G技术等正在逐步且全面地改变着人们的生活，给人们提供各种便利。这些完全有别于传统行业的新型仪器设备，需要具有跳出常规的创新思维及创新能力的人才能进行设计、发明、制造。

“经济要发展，教育必先行。”对于中等职业学校机械专业来说，教育的目的不仅仅是培养初级的技术工人，更重要的是培养具有创新精神和创新能力的现代技术工作者。教师要在专业课授课过程中创新教学方法，对于学生的一些创意想法，要有意识地进行引导，保护他们的创意。

然而，在我国现行的中职教育教学中，对于如何培养学生的创新意识以及保护学生的创意，却鲜有行之有效的教学方法。专利是目前为止保护创意最有利的武器，专利是体现创新的一种科研成果。笔者以国家级中等职业教育改革示范学校——佛山市顺德区郑敬诒职业技术学校机械专业学生为研究对象，来尝试解决困扰我们的问题。本校的机械专业是广东省教育厅确立的重点建设的“双精准”专业。将专利知识引用到中职机械专业主干课程《机械基础》的日常教学中，结合生活中的一些实例，在深入研究机械专业教学现状的基础上，提出教学中存在的主要问题，及如何在专业课程的教学中有机地融入专利知识，并利用专利知识进行创新教学。

一、机械专业教学现状

近几年，机械专业设计软件在常规教学中的应用大大提高了课堂教学的效果。特别是零件三维建模设计、机构模拟装配、零部件动态设计模拟、装配件力学分析等，这些新型的教学手段都有利于教师把机械专业知识轻松且高效地传授给学生，教学效果非常不错。但按照这种授课方式培养出来的人才还是存在以下问题。

1.创新意识有待提高

由于现行的中等职业教育模式的局限性，机械专业课程教学方式还是以课堂讲授现有知识为主。授课教师只要完成课程教学大纲和政策规定的教学任务即可，而学生也只需要完成一定量的作业和参加一次期末考试，即完成了一门课程的学习任务。这样的教学模式很传统，基本上是授课教师讲什么，学生就接收到什么，但在培养学生开拓性思维及创新能力方面明显不足。

2.学以致用理念缺乏

注重理论教学的机械专业课程体系，注定了学生对机械专业课程的学习多停留在完成学习任务的低端层次上。在课程学习的过程中，缺乏创新及实践机会，久而久之，忘记学以致用的根本，出现高分低能的现象。比如《机械基础》齿轮传动一章中，学生除了知道教材中列举的几个齿轮应用场合，竟然联想不到更多的实际应用齿轮的场合。

3.实践创新意识淡薄

对于中等职业学校的学生来说，动手实践不仅能加强对理论知识的理解，而且是培养创新能力和动手能力的重要方式。随着社会的进步，各种新型的教学方法和教学用具已经被发明出来，比如STEAM、3D打印、三维扫描、开源机器人等，这些新型的方法和教具都可以大大提高学生的动手实践能力。但在现有的教学活动中，限于各种实际的条件，为学生创造活学活用知识、举一反三实践的机会较少。

4.专利保护概念缺失

中等职业学校的学生对于自己的一些创新性想法完全没有保护的意识，对于专利知识的认识都特别肤浅。常常认为自己的想法完全不值得保护，只有那种特别体现技术含量和高精尖的产品才值得申请专利保护，或者认为自己的创新性想法已经被别人发明出来了，也就没有必要进行专利保护了。这其实是一种对专利的误解。专利保护的不是物品的功能，而是實现这个功能的方式。申请专利保护，不需要做出真正的实物。只需要有一个创新性的想法，也可以申请专利，因为我们的创新性想法是一种智力成果、知识财富，它可以转换成实际的价值。

之所以会出现上述的问题，除了受授课内容、教育制度等客观因素影响之外，没有适合的、创新性的教学方法也是一个关键性的问题。好的教学方法有利于激发学生的创新思维和能力，能够培养出适用于现代化建设的创新人才。笔者接触专利多年，尝试利用专利的创新特性，结合生活中的真实案例，把相关专利知识融入到机械专业教学中，以求培养学生的创新意识和创新能力。

《中华人民共和国专利法》于1985年4月1日正式实施。该法对专利的定义是人们对创造性智力成果、商业标志及其他具有商业价值的信息依法享有的权利。专利权的特点主要体现在三个方面：专有性、时间性和地域性。主要包含三个部分：发明专利、实用新型专利和外观专利。

二、专利知识的应用对策

专利知识在机械专业教学中的应用主要是把教学中相关的机械知识涉及的专利特性分析出来，再利用这些专利特性把相关实例串联起来，进行区分学习。举一反三，使学生掌握专业知识的同时，体会专利特性，激发学生的创新意识。具体应用包括分析教学内容、搜集相关实例、筛选特色案例、嵌入案例教学、激发学生创新等共5个步骤。

1.分析教学内容

以《机械基础》教学为例，其内容主要是机械机构的学习，学习常见的各类机械机构，并掌握其运动规律。

如凸轮机构教学，主要是让学生学习凸轮机构的组成及工作原理，特别是要掌握从动件的等加等减速、简谐运动规律曲线的作图方法，具体应用就是用不规则的凸轮外圆曲线来控制从动件的运动，从而得到时间不等的简谐运动规律。

再如齿轮传动教学，齿轮传动主要用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从1mm到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动，也是钟表、发动机等高精密仪器必不可少的一种传动方式。一部完整的仪器，是由多种机构的组合构成。根据组合方式、运动规律的不同，就能申请不同的专利。

但是，各门专业课是不同的，其专利的侧重点也不一样，可以根据教学内容适当调整专利的侧重点，有针对性地进行专利挖掘。只有把教学内容分析到位，才能因材施教，然后搜集生活中的典型实例融入教学中。

2.搜集典型实例

根据教学内容分析，可在专利查询官网上搜索相关知识涉及的创新实例，防止侵权。搜集实例包括两部分：与专业知识相关的产品实例及具有相关专利特色的不同类型专利。

例如，现在学校里最常用的课桌椅，我们在专利网上查到有一种折叠式课桌椅，具体功能是：用于教室上课和午睡，包括课桌和课椅，课桌包括桌面、桌柜、桌底座和桌面支撑件，桌柜和桌底座固定连接，桌柜设于课桌的左侧或右侧，桌面与桌柜用桌面铰链连接，桌面可绕桌面铰链转动;课椅包括椅架、靠背板、坐板、定位连杆、枕头或托板，它们互相活动连接。上课时，桌面绕桌面铰链转动到水平位置，坐板绕铰链转到水平位置，午睡时，桌面绕桌面铰链转动到近似竖直位置，靠背板和坐板或者靠背板和托板绕铰链转到相互成钝角的交角，供人体躺卧，本发明在不增加课桌椅占地面积的前提下，实现了课桌椅用于躺卧的功能，给中小学生提供了一种舒适、健康的午睡设施，解决长期困扰学校和家长的学生睡午觉难的问题。

这就是一个非常典型的即将授权专利的实际案例。在实际教学中，如果想引用课桌类的案例，就需要规避掉这个专利，以免发生侵权行为。

3.筛选特色案例

特色案例是向学生提供一段生活中常见的背景资料，然后提出问题，在问题中要求学生分析给定的资料，依据一定的理论知识，或做出决策，或作出评价，或提出具体的解决问题的方法或意见等。

特色案例的筛选和分析，考查的是高层次的认知目标。它不仅能考查学生了解知识的程度，而且能考查学生理解、运用知识的能力，更重要的是它能考查考生综合、分析、评价方面的能力。

例如，新闻上报道，在大雨天，路人走过雨水已到小腿的街道的时候，因为看不到水下的情况，有时会不慎落进下水道里，几无生还的希望。而在下雨前，下水道井口是有井盖的，为什么还会导致行人落进下水道里呢？针对这个问题，我们可以引导学生首先分析是什么原因导致了水道井盖不见，该如何解决这个问题。其次提出尝试利用所学的凸轮机构知识，对现有的下水道井盖进行重新设计。

4.案例嵌入教学

利用网络资源和信息技术，在专业课的教学中引入生活中常見的案例，并加以分析。引导学生利用已掌握的专业知识解决生活中的实际问题，并且把解决问题的技术方案申请专利，加以保护。此种教学方法，既使学生已掌握的专业知识得到了实际应用，从而更理解了专业知识，也使学生具备了专利保护的意识，可谓一举多得。

如链传动一章的学习中，我们可以引入这样的案例：学生现在用的课桌，都是四脚直接放在地面上的，如果想移动课桌的话，只能搬起课桌走。而有的同学，特别是男生，比较懒，不愿意搬动，就直接推。桌脚与地面摩擦，发出刺耳的噪音。为了避免这个问题，笔者引导学生对现有的课桌进行改进，利用链传动的原理，解决了这个问题，同时申请了专利。

在这个过程中，教师和学生一起分析改进机构的构件组成和运行原理，辨别出这些措施是实用方法的改进，还是创造性的应用。在分析的过程中，学生既掌握了链传动一章的专业知识，又明白了链传动的实际应用场合，最主要的是使学生有了专利的保护意识。

5.激发学生创新

借助案例，利用头脑风暴法让学生进行讨论，如课桌椅如何改进才能避免上述问题？用我们已经学过的知识可不可以解决这个问题？用齿轮传动、液压传动、带传动等传动方式可以解决吗？还是需要几种传动方式的相互配合才能解决？提出这些引导性的问题后，学生可以进行分组讨论，把能想到的解决方案都列出来，再分头做实验或查资料进行论证，而后再次进行集体讨论，挑出可行性比较高的一种方法，可以利用软件进行电脑模拟验证。如果电脑模拟的条件不足的话，可以试着做一个实际但简易的原理运行机构来验证这种方法的可行性。如果验证结果成立，至少第一步对专业知识的实际运用已经很好地完成了。在这一步完成的基础上，可以试着写专利申请书。此时，就进行到了第二步，真正穿插融入了专利知识，如果是完全的自主创新，则可能是一项发明专利。即使不能申请到发明专利，也可以申请实用新型专利（两种专利可以同时申请）。

在整个教学过程中，不仅开发了学生的创新意识和专业知识实际运用的能力，而且有助于学生养成观察生活、发现问题的能力，从而将灵光一现的想法应用于实践的发明。

三、结语

迄今为止，机械专业发展了几百年，相对来说，算是比较成熟的专业，但创新仍然是其发展的重要因素，而教师的创新性教学有利于促进培养创新型的人才。

将专利知识融入机械专业的创新性教学活动中，从大的方面来说，不仅可以让学生掌握本专业的相关知识，更促进了学生的专利保护意识，最主要的是懂得了什么是侵权行为，从而提高全民的专利保护意识。从小的方面来说，提高学生的创新意识，能无形中促进学生提升举一反三、活学活用的能力。特别是很多方法都是灵光一现的，而这些好方法和妙主意需要进一步的研究和实践，最终使学生成长为适应我国高速发展的实践型创新人才。

当然，创新教学的应用需要科学的课程体系、完善的教学制度和创新型校园文化等相关因素支撑，更需要良好的教学评价体系和管理机制相配套。

责任编辑陈春阳