机械创新教学思维模式构建与探究——以机械创新设计大赛为例

河北农业大学机电工程学院 孔德刚 李珊珊 刘江涛 袁永伟

关键字：机械创新；设计流程；教学模式；创新竞赛

机械创新实践能力是学生毕业要求非常重要的评价指标之一，在教学环节中有意识地提高学生机械创新设计能力显得尤为必要。机械创新设计大赛作为工科四大赛事之一目的在于引导高校在教学中注重培养大学生的创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神，加强学生动手能力的培养和实践技能的训练。吸引、鼓励广大学生参加课外科技活动，提高学生创新创业意识和热情。

1 机械创新设计的一般流程

设计一个产品一般要经历3个主要流程，即一次设计、二次设计及三次设计。一次设计主要是对产品或装置进行系统设计，确定机器传动系统，选择机构，保证实现预定的动作，满足机器或机构运动学方面的要求，完成整机的系统设计。系统设计是根据设计需求确定主体方案，满足主要设计参数；二次设计侧重于产品或装置的结构设计，需要确定零部件的基本参数，如公称尺寸、齿轮模数、各种标准件的型号及规格、材料等，以达到强度和刚度方面的要求；三次设计则是产品和装置的精度设计，这部分内容需确定零部件几何参数的公差与极限偏差，以及制造中对这些参数的检测和评定方法，满足机器对零部件精度要求。机械创新一般流程图如图1所示。

图1 机械创新设计一般流程图

2 机械创新教学与竞赛的关系

机械创新设计大赛每届的命题均是依据现实生活中亟待解决的现实问题而制定，具有鲜明的实际应用性和必要性。对于还处在大学阶段的学生，竞赛提供了一个非常重要的实践平台，有助于学生结合命题要求，自主设计解决方案，针对方案遵循机械创新的一般流程完成装置的设计任务，让学生在设计过程中考虑作品新颖性、实用性、结构合理性和先进性等内容，达到深刻掌握所学知识的目的，做到融会贯通。

针对亟待解决的问题，学生利用创新思维，提出前人没有采用过的解决方案和结构，达到比较好的工作效果。在这部分中学生所学的创新启发性的课程会起到关键作用，如机械创新设计、创新创业基础等课程。在具体设计流程后，从系统设计到结构设计再到精度设计，绝大部分专业基础课将在这部分起到举足轻重的作用，如工程图学、机械设计等。既是考验学生对所学知识的掌握程度，又是理论联系实际的重要手段。通过整个流程的锻炼，学生可充分掌握产品的研发流程，提高对机械创新的学习兴趣。

3 总结

新工科建设背景下，高等工程教育改革要有助于培养学生的独立自主知识产权的设计和研发能力，机械创新大赛是激发学生创新实践的内在动力。教学活动要充分与竞赛相结合，将学生所学专业知识和技能付诸实践应用环节中，使机械创新大赛成为培养学生创造力的重要途径。这就需要在教学过程中将创新设计过程中涉及的课程知识在教学体系中要得到充分的体现，既丰富了教学内容，又加深了学生对知识应用的切身感受。