構(gòu)建機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)開放平臺(tái)　培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

李永祥　雷　輝

摘要：本文圍繞大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的途徑，探索了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)開放平臺(tái)這一實(shí)驗(yàn)基地建制新模式，提出實(shí)踐是創(chuàng)新之源的觀點(diǎn)，闡述了在實(shí)驗(yàn)基地建制新模式下適宜于機(jī)械類創(chuàng)新人才培養(yǎng)的機(jī)械基礎(chǔ)創(chuàng)新課程和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)得以實(shí)現(xiàn)的可行機(jī)制，并通過實(shí)踐取得了成果。

關(guān)鍵詞：模式；開放平臺(tái)；四模塊三層次；競賽

對(duì)于工科專業(yè)人才培養(yǎng)而言，除了要使學(xué)生掌握本專業(yè)的基本理論、方法以外，還應(yīng)具備開拓創(chuàng)新的思維、建立創(chuàng)新意識(shí)的能力。專業(yè)知識(shí)的傳授是教育的主要內(nèi)容之一，而創(chuàng)新意識(shí)、思維和能力的開發(fā)、培養(yǎng)則是教育更本質(zhì)、更核心的內(nèi)容。創(chuàng)新意識(shí)、思維與能力的培養(yǎng)是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量工作中不可回避的問題，也是對(duì)教學(xué)改革的深層次研究與探索。

近十余年來，包括計(jì)算機(jī)信息科技在內(nèi)的高新科技與傳統(tǒng)機(jī)械科技的融合，形成了新的概念與思想、新的結(jié)構(gòu)與功能。機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步促進(jìn)了機(jī)械工程學(xué)科的創(chuàng)新與發(fā)展，同時(shí)對(duì)機(jī)械工程教育提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)機(jī)械工程類應(yīng)用型專門人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的需要，我校開展了對(duì)機(jī)械類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)教學(xué)改革實(shí)踐的研究，進(jìn)行了一系列理論與實(shí)踐課程體系的改革和探討，有力地推動(dòng)了學(xué)校的機(jī)械工程教學(xué)改革，提高了教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)一步深化了實(shí)踐教學(xué)改革。

一、創(chuàng)新能力培養(yǎng)分析

1樹立創(chuàng)新教育的理念。創(chuàng)新教育是全面素質(zhì)教育的具體化和深入化，是以加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新人格的培養(yǎng)為基本價(jià)值取向的教育。作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要力量——教師，要以樹立創(chuàng)新教育觀念為先導(dǎo)，以加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為核心目標(biāo)，改變過去傳授知識(shí)為主的教育模式，將創(chuàng)新教育貫穿于人才培養(yǎng)全過程，落實(shí)到每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。為此，教師在教育理念上要實(shí)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)變：一是從傳授知識(shí)為主轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生會(huì)學(xué)習(xí)會(huì)創(chuàng)造為主的教育方式；二是從以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，在教學(xué)中要充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位與作用，使學(xué)生積極主動(dòng)地參與教學(xué)，培養(yǎng)其創(chuàng)新心理素質(zhì)；三是教師必須具有創(chuàng)新思想和創(chuàng)新意識(shí)。

2創(chuàng)新之基在于實(shí)踐。實(shí)踐是創(chuàng)新之源，工程實(shí)踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，創(chuàng)新作品的實(shí)現(xiàn)必須有適宜于工程訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐基地。近幾年，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)方面改革的思路是：依托高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程大環(huán)境，以河南省機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)示范中心建設(shè)為契機(jī)，構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)開放實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，突出創(chuàng)新教育，建設(shè)省內(nèi)一流機(jī)械創(chuàng)新實(shí)踐基地。

從工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，進(jìn)一步注重工程基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，并充分利用近年來實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)硬件建設(shè)成果，改造、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，盡可能利用現(xiàn)代技術(shù)改造課程實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練以及制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生通過實(shí)踐培養(yǎng)提高綜合素質(zhì)。通過大量考察與論證，構(gòu)建了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)開放平臺(tái)主基地，該主基地由機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中心、現(xiàn)代機(jī)械制造實(shí)驗(yàn)室、CAD／CAM教學(xué)與培訓(xùn)中心、工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心、機(jī)械制造工程實(shí)驗(yàn)室和學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)指導(dǎo)中心組成。學(xué)生的第二課堂活動(dòng)以基地和機(jī)械基礎(chǔ)創(chuàng)新開放平臺(tái)為支撐，開展課外學(xué)分活動(dòng)和學(xué)科競賽活動(dòng)。

二、構(gòu)建創(chuàng)新設(shè)計(jì)開放平臺(tái)，著力理論與實(shí)踐教學(xué)“三改”

機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與教學(xué)質(zhì)量歷來都是本科教學(xué)評(píng)估重點(diǎn)考核內(nèi)容之一。依托本科教學(xué)評(píng)估大環(huán)境，2007年我校成為河南省機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)示范中心建設(shè)單位，以此為契機(jī)，在探索與實(shí)踐中，改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的專業(yè)人才為核心，構(gòu)建了創(chuàng)新人才培養(yǎng)開放實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。三年來，經(jīng)過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)體系內(nèi)容與教學(xué)方法的改革，初步形成了面向機(jī)械類專業(yè)的寬口徑開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。為制訂創(chuàng)新人才培養(yǎng)的課程體系研究與探索提供了理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。在實(shí)踐中提出創(chuàng)新人才培養(yǎng)的總體指導(dǎo)思想：降低重心、注重基礎(chǔ)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)的交叉：創(chuàng)建工程化實(shí)驗(yàn)環(huán)境、建設(shè)創(chuàng)新基地，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)；壓縮課內(nèi)學(xué)時(shí)，抓緊“三改”(改革教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法、改革教學(xué)手段)，培育優(yōu)秀學(xué)生。

1架構(gòu)適宜的創(chuàng)新理論課程模塊。創(chuàng)新理論課程旨在給予學(xué)生科學(xué)的熏陶和基本的創(chuàng)新理論與方法，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與思維，發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。學(xué)生創(chuàng)新能力的造就、高素質(zhì)的形成，學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)、思考是關(guān)鍵、實(shí)踐是根本，同時(shí)，需要構(gòu)建一個(gè)創(chuàng)新型的理論教學(xué)體系。在規(guī)劃課程體系時(shí)，結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論與方法的學(xué)術(shù)研究，結(jié)合學(xué)科發(fā)展的新方向、新內(nèi)容，從整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)著眼，構(gòu)建了包括“機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)械電子系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、數(shù)字化產(chǎn)品信息建模、CAD技術(shù)、智能設(shè)計(jì)概論、優(yōu)化設(shè)計(jì)與有限元分析”9門課程的創(chuàng)新理論課程模塊。

創(chuàng)新人才培養(yǎng)必須貫徹科學(xué)教育人文教育與因材施教的原則。創(chuàng)新理論課程模塊的建立，做到有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生，以發(fā)展的觀點(diǎn)看待客觀物質(zhì)世界，引導(dǎo)他們?nèi)ヌ剿餍碌闹R(shí)。在三年來的教學(xué)實(shí)踐中已得到了充分的體現(xiàn)，并為開展創(chuàng)新人才的培養(yǎng)打下了良好的基礎(chǔ)。

2構(gòu)建創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。兩年來，我校機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)取得了很大的成果，以機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)室建制為主線，構(gòu)建了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)(機(jī)械基礎(chǔ))開放平臺(tái)和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)(專業(yè)實(shí)訓(xùn))開放平臺(tái)新模式，(專業(yè)實(shí)訓(xùn)開放平臺(tái)正在構(gòu)建中)。以機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)(機(jī)械基礎(chǔ))開放平臺(tái)為支撐，改革了教學(xué)的方法和教學(xué)的手段，在研究中形成了實(shí)踐教學(xué)體系及課外學(xué)分活動(dòng)等一套較為科學(xué)的教學(xué)體系，并通過實(shí)踐取得了成功，成績顯著。開放平臺(tái)給學(xué)生的實(shí)踐提供了一個(gè)嶄新的環(huán)境，為實(shí)施創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供重要活動(dòng)場所。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)(機(jī)械基礎(chǔ))開放平臺(tái)構(gòu)建框架如圖1所示。

3構(gòu)建“四模塊三層次”機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)開放平臺(tái)的構(gòu)建為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供硬件支撐。依托主基地，在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程體系設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容改革中，由實(shí)踐得出改革的思路是：提高起點(diǎn)，注重基礎(chǔ)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)交叉，加強(qiáng)通識(shí)教育，強(qiáng)化開放實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。圍繞思路，在機(jī)械基礎(chǔ)開放實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)中，我們進(jìn)一步改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增設(shè)設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)；不僅安排有單獨(dú)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程、加大課程實(shí)驗(yàn)分量，還安排了大型實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)和大量的機(jī)械創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。所有開放實(shí)驗(yàn)納入學(xué)校公選課體系，面向全校學(xué)生開放。

依據(jù)學(xué)生創(chuàng)新能力的差異，從創(chuàng)新能力培養(yǎng)的規(guī)律出發(fā)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中為不同能力的學(xué)生設(shè)置了分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。我們?cè)诟脑靷鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增設(shè)了一批新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，形成了4個(gè)模塊3個(gè)層次(基礎(chǔ)層次、創(chuàng)新層次和提高層次)的創(chuàng)新基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，共17個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以適宜實(shí)踐教學(xué)的規(guī)模效應(yīng)和特優(yōu)培養(yǎng)(如圖2所示)。其中模塊三和模塊四是近兩年新增的。通過分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，2007下半年有196名學(xué)生參加開放

實(shí)驗(yàn)，2008上半年有473名學(xué)生參加，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新熱情，使學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、分析問題解決問題能力、創(chuàng)新能力等得到了培養(yǎng)和提高，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、依托實(shí)驗(yàn)基地，開展學(xué)科競賽

實(shí)驗(yàn)室的開放在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、深化課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革方面發(fā)揮了積極的作用，也改變了學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行的局面，為善于思考、勤于實(shí)踐的學(xué)生提供了交流平臺(tái)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)開放平臺(tái)自構(gòu)建、實(shí)施大面積開放實(shí)驗(yàn)以來，在培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力方面取得了一系列成果。

“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)作品競賽：圍繞全國大學(xué)生競賽項(xiàng)目主題，依托開放基地與平臺(tái)，學(xué)校進(jìn)行多次的校內(nèi)外參賽作品制作和選拔賽。2007年第十屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中，我院同學(xué)研制的“多功能風(fēng)動(dòng)式動(dòng)力頭”獲得二等獎(jiǎng)。

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽；2007年機(jī)電工程學(xué)院成立學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新科技興趣小組。在參賽作品的研制中，機(jī)械創(chuàng)新科技興趣小組的會(huì)員和電氣工程學(xué)院電子科技興趣小組的會(huì)員，正是由于實(shí)驗(yàn)室的開放，在第三屆“全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”三件作品的研制過程中，進(jìn)行了相互交流、探討，使得學(xué)生的科技創(chuàng)新作品克服一道道技術(shù)問題，攻克一些關(guān)鍵電子方面難題，作品研制才順利進(jìn)行。最終于2008年9月在山東威海舉辦的第三屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽慧魚組競賽中，我院學(xué)生設(shè)計(jì)的“全自動(dòng)植樹車”獲一等獎(jiǎng)，“路面自適應(yīng)智能除雪車”、“全自動(dòng)盤類清潔機(jī)”獲得二等獎(jiǎng)。2008年10月在武漢舉辦的第三屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽決賽中，我院同學(xué)設(shè)計(jì)的“全自動(dòng)植樹車”獲二等獎(jiǎng)。這是河南省高校首次在此類全國大賽中獲獎(jiǎng)，在學(xué)生中起到了顯著示范作用。

四、建立適宜于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的激勵(lì)機(jī)制

開放實(shí)驗(yàn)、第二課堂創(chuàng)新活動(dòng)和科技創(chuàng)新競賽都給予學(xué)生相應(yīng)的學(xué)分。其中，實(shí)訓(xùn)型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、暑期機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)培訓(xùn)和學(xué)生社會(huì)實(shí)踐與調(diào)查，所給學(xué)分算公選課學(xué)分，獲獎(jiǎng)作品還給予不同級(jí)別的經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)。這樣，學(xué)生的積極性顯著提高，主動(dòng)參與科技創(chuàng)新競賽活動(dòng)的學(xué)生不斷增多。學(xué)校還配套相關(guān)文件：《河南工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放管理辦法》、《河南工業(yè)大學(xué)學(xué)生科技創(chuàng)新與社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)實(shí)施辦法》、《河南工業(yè)大學(xué)關(guān)于成立校內(nèi)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地的通知》，這樣，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)開放平臺(tái)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐就有了適宜于進(jìn)行創(chuàng)新人才培養(yǎng)的科技環(huán)境和激勵(lì)機(jī)制。

責(zé)任編輯余大品