開設(shè)創(chuàng)新實訓(xùn)課程，切實提高學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計能力

◎ 陳長生

一、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高職教育新時期的重要任務(wù)

機械制造類專業(yè)有很多，不同專業(yè)在加工的對象、技術(shù)及裝備上也有所差異。從業(yè)崗位的調(diào)研分析表明，它們的技術(shù)能力構(gòu)成都可以通過機械基礎(chǔ)能力、專業(yè)實施能力和創(chuàng)新拓展能力等三個方面來表述。機械基礎(chǔ)能力是指個體在解決一般性機械技術(shù)問題時所表現(xiàn)出的能力，主要包括機械識圖與制圖、零件選材與處理、機械傳動與結(jié)構(gòu)設(shè)計、幾何精度選擇與檢測等方面。專業(yè)實施能力是指運用專業(yè)知識和方法解決專業(yè)領(lǐng)域常規(guī)性技術(shù)問題的能力，主要體現(xiàn)在加工設(shè)備的操作與維護、加工工藝的編制與實施、工裝的設(shè)計與制造、產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗與控制等活動中。創(chuàng)新拓展能力是指人們在處理復(fù)雜技術(shù)問題中所表現(xiàn)出來的，綜合運用已有的知識和方法，創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，以及積極主動敢于實踐的能力。

當(dāng)今世界，財富日益向擁有科技優(yōu)勢的國家和地區(qū)聚集，經(jīng)濟強國必然是科技強國。曾經(jīng)有個測算，對于發(fā)達(dá)國家，技術(shù)創(chuàng)新對經(jīng)濟發(fā)展的貢獻率已達(dá)60%-80%。我國雖然已成為世界第二經(jīng)濟大國，但人均GDP只有日本的1/10，市場上一只歐洲手表等于400萬只溫州打火機、我國大陸上空時不時出現(xiàn)嚴(yán)重霧霾……，等等。這些現(xiàn)象一再告訴人們，“一個沒有創(chuàng)新能力的民族，難以屹立于世界先進民族之林。”所以，創(chuàng)新能力是當(dāng)今高技能人才培養(yǎng)的新要求，如何切實提高學(xué)生的創(chuàng)新能力已成為高職教育主動適應(yīng)社會要求的重要任務(wù)。

高職機械制造類專業(yè)的教學(xué)改革與實踐已經(jīng)表明，借助基礎(chǔ)平臺課程教學(xué)，強化機械基礎(chǔ)綜合訓(xùn)練等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以有效地提升機械基礎(chǔ)能力；通過對接崗位確定課程體系，以典型零件制造工藝為主線，單項實訓(xùn)與綜合實訓(xùn)遞進教學(xué)，可以落實專業(yè)實施能力的培養(yǎng)任務(wù)。

二、機械類專業(yè)機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)課程的開設(shè)

機械創(chuàng)新設(shè)計是指充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用人類已有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果進行創(chuàng)新構(gòu)思，設(shè)計出具有新穎性、創(chuàng)造性及實用性機械產(chǎn)品的一種實踐活動。機械創(chuàng)新設(shè)計不同于常規(guī)的機械設(shè)計，它特別強調(diào)人在設(shè)計過程中的主導(dǎo)性及創(chuàng)造性作用，尤其是在總體方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計者的創(chuàng)新能力將極大影響設(shè)計的最終結(jié)果。

既然創(chuàng)新能力是人在處理復(fù)雜技術(shù)問題的實踐過程中所表現(xiàn)出來的特質(zhì)，那么創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑應(yīng)該是實踐訓(xùn)練。通過聽課、閱讀等學(xué)習(xí)方法雖然能夠幫助學(xué)生了解創(chuàng)新的知識和技法，但不能真正形成創(chuàng)新能力。實訓(xùn)教學(xué)可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)創(chuàng)造原理和技法的基礎(chǔ)上，圍繞復(fù)雜技術(shù)問題的解決需要，觀察分析客觀現(xiàn)象，運用非常規(guī)的思想和方法，提出新穎的解決思路，并通過實施證明，創(chuàng)造能力才得以形成。可見基于實踐的創(chuàng)新實訓(xùn)可以使學(xué)生更加直接地深入?yún)⑴c到創(chuàng)新活動中去。

機械類專業(yè)二年級的學(xué)生，通過機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)以及相關(guān)課程設(shè)計訓(xùn)練后，對機械設(shè)計的基本知識、方法及設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)有了較好的掌握；對機械CAD技術(shù)出圖和三維虛擬造型有了一定的基礎(chǔ)。在后續(xù)學(xué)習(xí)中，如果能增加一些有關(guān)創(chuàng)新設(shè)計原理、方法的學(xué)習(xí)，設(shè)置一些結(jié)合具體創(chuàng)新設(shè)計任務(wù)進行的實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，則可以有效提高學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計的實際能力。歷來把培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力作為首要任務(wù)的高等職業(yè)教育，在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上也應(yīng)注重學(xué)生解決實際問題中的創(chuàng)新特質(zhì)，而不是原理性的創(chuàng)新和理論性創(chuàng)新。所以機械創(chuàng)新設(shè)計的教學(xué)不能照搬普通高校的做法，要避免過多過深的理論學(xué)習(xí)，要圍繞實踐訓(xùn)練來開展活動。基于這樣的認(rèn)識，我們從2011級開始，在機械制造專業(yè)的教學(xué)計劃中設(shè)置了機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)的課程，現(xiàn)就實訓(xùn)的主要環(huán)節(jié)介紹如下。

1.機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)的內(nèi)容

近些年廣泛開展的各級各類創(chuàng)新設(shè)計競賽活動，給確定實訓(xùn)內(nèi)容提供了經(jīng)驗。根據(jù)競賽命題要求開展調(diào)研，發(fā)揮想象和創(chuàng)造，擬定設(shè)計方案，完成設(shè)計圖紙，開展樣機制作等一系列的實踐活動，可以構(gòu)成機械創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主要內(nèi)容。浙江機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院的創(chuàng)新實訓(xùn)有指定具體動作要求的課題和只給出主題要求的課題兩種類型。具體內(nèi)容都包含理論方案設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和作品后期工作等三個階段，并由此提出各階段的任務(wù)。

（1）理論方案設(shè)計。本階段的任務(wù)是完成符合目標(biāo)要求的原理方案和主參數(shù)確定。包括在明確主題要求的基礎(chǔ)上，通過功能分析、功能載體確定、原理方案及主參數(shù)確定等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)現(xiàn)實需求運用機構(gòu)與結(jié)構(gòu)的能力。

（2）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。本階段的任務(wù)是根據(jù)原理方案完成機械結(jié)構(gòu)設(shè)計及虛擬三維造型。通過機械結(jié)構(gòu)構(gòu)思、軟件三維造型、零件和裝配工作圖繪制等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生機械結(jié)構(gòu)的運用與創(chuàng)新能力。

（3）創(chuàng)新作品的后期工作。主要任務(wù)是在前面工作的基礎(chǔ)上，完成技術(shù)說明書編制、作品推廣和專利申請準(zhǔn)備工作。通過技術(shù)文件的準(zhǔn)備、作品視頻和PPT編制及專利申請等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新作品推廣和保護的能力。

2.教學(xué)組織與實施形式

機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)的開設(shè)應(yīng)與學(xué)校的實際情況相適應(yīng)。對硬件條件好、教師數(shù)量足夠、實訓(xùn)經(jīng)費充足的學(xué)校，可以把實訓(xùn)列入專業(yè)教學(xué)計劃，作為必修課全面鋪開。對于一時軟硬件條跟不上的學(xué)校，可以通過設(shè)置選修課開設(shè)，先讓一些基礎(chǔ)好、積極性高的同學(xué)參加進來，摸索經(jīng)驗，等取得一定效果后再逐步推廣。

由于機械原理方案的構(gòu)思、機械結(jié)構(gòu)的確定等都需要有一個較長時間的思考、分析和比較過程，不可能通過集中時間突擊完成。所以我校機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)不采用集中實訓(xùn)周的形式進行，而是安排在平時正常的上課周，通過課內(nèi)與課外相結(jié)合的方式來進行。課內(nèi)做一些集中講解，包括對主題的理解、方案設(shè)計的方法、典型創(chuàng)新設(shè)計實例和實用新型專利申報等。至于具體的資料收集、設(shè)計構(gòu)思、虛擬造型和出工程圖等則可部分安排在課外進行。如果教學(xué)時間和投入受限，機械創(chuàng)新實訓(xùn)也可以先選擇其中的部分內(nèi)容進行實訓(xùn)。譬如，只要求根據(jù)主題確定相適應(yīng)的主題產(chǎn)品、完成滿足功能要求的原理方案，或者在給定機構(gòu)示意圖的條件下要求完成相應(yīng)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計等等。

為了培養(yǎng)工程實踐過程中的團隊意識和合作能力，在機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)中提倡以小組的形式完成訓(xùn)練任務(wù)。通過組建有興趣、各有所長、相互默契、肯吃苦耐勞的設(shè)計小組團隊，可以使訓(xùn)練活動更有效地開展。訓(xùn)練小組的成員控制在5人以內(nèi)為宜，以使大家有機會討論和構(gòu)思方案，提出各種奇思妙想，激發(fā)興趣和熱情。

3.實訓(xùn)教材、指導(dǎo)及考核

實訓(xùn)過程中有一本合適的教材，可以幫助和指導(dǎo)學(xué)生更有效地開展活動。經(jīng)過近幾年機械設(shè)計實訓(xùn)教學(xué)和競賽指導(dǎo)工作，筆者逐漸感受到一些機械創(chuàng)新理論如何與實際機械創(chuàng)新設(shè)計相融合的具體方法，初步了解了高職學(xué)生在創(chuàng)新設(shè)計思維上的一些規(guī)律，編寫了適合于高職創(chuàng)新教學(xué)的實訓(xùn)教材。以機械創(chuàng)新設(shè)計過程為線索組織內(nèi)容，包括明確創(chuàng)新設(shè)計任務(wù)、機械原理方案創(chuàng)新設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、樣機制作、機械創(chuàng)新設(shè)計與制作實例、創(chuàng)新作品的后期工作等。力圖體現(xiàn)創(chuàng)新原理、設(shè)計方法、機械制造等在機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)中的綜合應(yīng)用。借助大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計競賽作品和部分工程設(shè)計實踐案例的展示，做到理論聯(lián)系實際、深入淺出、便于學(xué)習(xí)參照。

由于機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)是在相對松散的環(huán)境下進行的，所以教師要加強課外的輔導(dǎo)與檢查。在每個階段都要有相應(yīng)的進度與成果要求。實訓(xùn)結(jié)束必需提交規(guī)定的設(shè)計作品，如設(shè)計說明書、虛擬實體、工作圖、實物樣機等。審核作品采用初審與終審兩步，對初審不合格的作品要提出意見并要求修改，終審時對實訓(xùn)給出考核成績。

考核重點：

（1）原理方案（新穎性、創(chuàng)新性、實用意義或前景）；

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計（結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、設(shè)計資料完整性等）；

（3）個人在小組中的作用（平時表現(xiàn)、小組評議）。

成績評定包括過程評價（主要考察工作態(tài)度和獨立工作能力）、階段評價（主要實訓(xùn)中幾個主要階段的評價）、小組評議（小組排序）和目標(biāo)評價（主要通過作業(yè)、答辯體現(xiàn)）。

三、開展機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)的注意點

創(chuàng)新實訓(xùn)不同于一般意義上的課程設(shè)計，沒有現(xiàn)成的資料、步驟、方法可以參考，所以組織與開展創(chuàng)新實訓(xùn)需要在教學(xué)探索過程中不斷總結(jié)與完善。根據(jù)實訓(xùn)教學(xué)的屬性，機械制造專業(yè)在開設(shè)創(chuàng)新實訓(xùn)時應(yīng)注意下列幾點。

1.通過具體的創(chuàng)新設(shè)計任務(wù)組織實訓(xùn)教學(xué)

能力培養(yǎng)總是與完成特定任務(wù)的活動相聯(lián)系，沒有一個具體的工作任務(wù)、離開具體的新創(chuàng)實踐活動是不可能完成教學(xué)目標(biāo)的。所以通過創(chuàng)新任務(wù)引領(lǐng)來設(shè)計和開展活動是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要特點。而且，直接針對創(chuàng)新活動中的工作任務(wù)開展訓(xùn)練，可以減少創(chuàng)新能力被人為的割裂，真實體現(xiàn)技術(shù)活動的綜合性。

2.以做、學(xué)、教緊密結(jié)合的思路設(shè)計實訓(xùn)過程

創(chuàng)新實訓(xùn)作為有特定目的的活動受意識的控制，學(xué)生在活動中所具有的認(rèn)識水平，極大地影響到行動中策略與方法的運用。創(chuàng)新實訓(xùn)采用“做中學(xué)、做中教”，可以防止出現(xiàn)走過場，確保能力的培養(yǎng)與理論的提升相互協(xié)調(diào)。

3.通過教學(xué)與競賽訓(xùn)練相結(jié)合的形式開展實訓(xùn)活動

近些年來，各級各類創(chuàng)新競賽在高校得到了廣泛的開展。雖然競賽不是高等職業(yè)教育創(chuàng)新教育的全部，但是充分吸取各級各類競賽中的有效經(jīng)驗，可以更好地落實創(chuàng)新型高技能人才培養(yǎng)的任務(wù)。例如，機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)采用教學(xué)與競賽訓(xùn)練相結(jié)合，不僅可以較好地引導(dǎo)學(xué)生參與競賽，還可以較好地把握創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)的內(nèi)容與深度。

我校機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)的開設(shè)，使得學(xué)生的創(chuàng)新意識與能力得到加強與提高；在理論方案設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、實物樣機制作和作品后期工作等方面得到了不同程度的訓(xùn)練。編著的機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)教材被確定為浙江省高等教育重點教材，并由機械工業(yè)出版社正式出版；在浙江省大學(xué)生機械設(shè)計競賽研討會上，受邀向全省工科院校相關(guān)教師就如何開展機械創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練作交流發(fā)言。當(dāng)然，機械制造類專業(yè)開設(shè)機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)尚屬首次，實施過程中也遇到了一些問題，如課題難度的把握、不同基礎(chǔ)學(xué)生的全部參與、相關(guān)課程及學(xué)時的協(xié)調(diào)等。但只要我們在教學(xué)中不斷的探索實踐，及時總結(jié)與改進，一定會在創(chuàng)新型高技能人才培養(yǎng)的道路上走出自己的特色來。

[1]陳長生.高職機械專業(yè)基礎(chǔ)技能訓(xùn)練的模式與實踐[J].裝備制造技術(shù),2009，(1).

[2]陳長生.基于實踐訓(xùn)練的高職學(xué)生機械創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].職業(yè)教育研究，2011，（10）.

[3]胡成武，潭艷萍，何國旗，明興祖.構(gòu)建大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的教學(xué)體系 [J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，(2).