基于工程意識(shí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)械綜合實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建

李秀紅 任家駿 李文輝

[摘 要]機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)目前存在工程意識(shí)淡薄、工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力弱等問題，應(yīng)在教學(xué)實(shí)踐中引入TRIZ創(chuàng)新理論，進(jìn)行創(chuàng)新思維訓(xùn)練;通過增設(shè)創(chuàng)新性、綜合性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和加強(qiáng)課外科技活動(dòng)，加強(qiáng)實(shí)踐能力和綜合設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練;加強(qiáng)校企合作，以工程技術(shù)為主線，著力提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力;以“自行設(shè)計(jì)、自由探索、自己動(dòng)手、自主創(chuàng)新”為指導(dǎo)方針，構(gòu)建“基本技能訓(xùn)練→實(shí)踐能力訓(xùn)練→綜合能力訓(xùn)練”的理論與實(shí)踐緊密結(jié)合、循序漸進(jìn)的綜合實(shí)踐教學(xué)體系。

[關(guān)鍵詞]工程意識(shí) 創(chuàng)新能力 實(shí)踐教學(xué) 教學(xué)體系

[中圖分類號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 2095-3437（2015）11-0135-02

工程素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)是教育部貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重要舉措，為此教育部于2009年提出了“卓越計(jì)劃”，通過校企合作，以實(shí)際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。國(guó)內(nèi)許多所高校率先實(shí)施“卓越計(jì)劃”，為學(xué)生創(chuàng)建早期接觸科研、開展研究性學(xué)習(xí)和參與創(chuàng)新性實(shí)踐活動(dòng)的平臺(tái)與環(huán)境，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實(shí)踐動(dòng)手能力。為適應(yīng)新形勢(shì)的需求，高等學(xué)校以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和能力的優(yōu)秀人才為目標(biāo)，在特色專業(yè)、教學(xué)體系、實(shí)踐教學(xué)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等環(huán)節(jié)展開積極的探索或改革，取得了較好的效果。

機(jī)械設(shè)計(jì)課程是機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的一門主要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握通用零部件基本的設(shè)計(jì)理論與方法，最終能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳動(dòng)裝置。我校多年來在精品課程建設(shè)、教學(xué)改革、課外科技活動(dòng)、基地建設(shè)方面做了大量的工作，但相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)還比較薄弱。在大工程背景下，如何積極營(yíng)造鼓勵(lì)獨(dú)立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新的良好環(huán)境，使學(xué)生創(chuàng)新智慧競(jìng)相迸發(fā)，研究與探索機(jī)械工程類人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)改革，有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量就顯得非常重要。

一、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)工程意識(shí)

傳統(tǒng)的理論教學(xué)主要是講授通用零部件基本的設(shè)計(jì)理論和方法。為了培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，從教學(xué)大綱上調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合山西地方特色，刪減了一些公式的理論推導(dǎo)，增加了與礦山機(jī)械、重型機(jī)械、冶金機(jī)械等相關(guān)的工程案例，在加強(qiáng)理論教學(xué)的同時(shí)，注重這些理論知識(shí)在工程實(shí)際中的應(yīng)用。除了理論教學(xué)內(nèi)容調(diào)整外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相應(yīng)的也做了調(diào)整。從過去以認(rèn)知性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)為主逐步向綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變，在學(xué)時(shí)安排時(shí)，除了安排8小時(shí)的必修實(shí)驗(yàn)外，還增設(shè)了8小時(shí)的課外選修實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、綜合設(shè)計(jì)能力為主，相配套的設(shè)備有創(chuàng)意組合機(jī)械系統(tǒng)裝配訓(xùn)練綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)、慧魚模型、平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)、軸系結(jié)構(gòu)搭接實(shí)驗(yàn)臺(tái)等。學(xué)生在方案設(shè)計(jì)完成后，能夠在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成方案的結(jié)構(gòu)化，進(jìn)行產(chǎn)品裝配，通過實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，體驗(yàn)安裝后運(yùn)轉(zhuǎn)的相關(guān)問題，預(yù)測(cè)整機(jī)的性能。通過這些實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力。

二、密切聯(lián)系實(shí)際，改革課程設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)必修的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目都是一般用途的減速器的設(shè)計(jì)，通過課程設(shè)計(jì)，訓(xùn)練學(xué)生使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)的能力，掌握通用零部件的設(shè)計(jì)方法。為了使課程設(shè)計(jì)與山西的工程背景相結(jié)合，對(duì)設(shè)計(jì)題目進(jìn)行了調(diào)整，減速器不再是一般用途的減速器，改為礦用減速器，風(fēng)電減速機(jī)等與山西工程背景相結(jié)合的題目;在課程設(shè)計(jì)前安排認(rèn)知實(shí)習(xí)，去工廠了解這些機(jī)器的工作環(huán)境、關(guān)鍵零部件主要的失效形式及加工工藝等，在設(shè)計(jì)的過程中要考慮這些問題，尋求比較合理的工程問題解。除此之外，以全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽為載體，課程設(shè)計(jì)內(nèi)容也包含了一些創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)容，在大賽主題發(fā)布之后，學(xué)生可以自行選題，構(gòu)思方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在這個(gè)過程中可以借助已有的實(shí)驗(yàn)臺(tái)或者三維建模軟件來模擬作品的功能和方案的優(yōu)劣。通過這些訓(xùn)練，來培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

三、建立創(chuàng)新基地，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

為了使學(xué)生具有良好的創(chuàng)新環(huán)境，展現(xiàn)自己的創(chuàng)新能力，以山西省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為支撐，成立了“思拓”大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)基地，吸引、鼓勵(lì)廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，全方位培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。我?！八纪亍贝髮W(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)基地除了為本科生開設(shè)教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)外，還開設(shè)選修實(shí)驗(yàn)，基地還是為參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽設(shè)立專門的課外活動(dòng)基地?；赜凶约旱慕M織機(jī)構(gòu)、管理辦法、獎(jiǎng)懲制度、指導(dǎo)教師、培訓(xùn)課程等，依托于機(jī)械設(shè)計(jì)精品資源共享課的建設(shè)，基地共享了近年來學(xué)生在創(chuàng)新方面取得的成果，有視頻，有作品展示等，全方位的向全校本科生開放。為了更好培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程設(shè)計(jì)能力，在學(xué)校和學(xué)院的支持下，基地成立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、作品加工裝配調(diào)試室、3D模型打印室等，給學(xué)生提供自己動(dòng)手、自己創(chuàng)新的平臺(tái)，將自己的設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)物模型。在設(shè)計(jì)過程中，除了方案創(chuàng)新外，學(xué)生也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，采用集成化的新型結(jié)構(gòu)型式，用3D打印機(jī)直接打印，將新的設(shè)計(jì)理念融合在工程產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思路，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、增設(shè)創(chuàng)新課程，拓展創(chuàng)新思維

為了開拓學(xué)生的創(chuàng)新思維，“思拓”大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)基地利用學(xué)生的課外時(shí)間開設(shè)了輔修課程，結(jié)合我校課程設(shè)置，自己編寫了輔修內(nèi)容，主要介紹創(chuàng)新方法及創(chuàng)新理論在學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用，比如群體集智法、頭腦風(fēng)暴法、組合創(chuàng)新法、反求創(chuàng)新法、TRIZ理論等;強(qiáng)調(diào)組合創(chuàng)新和反求設(shè)計(jì)在原理方案創(chuàng)新的重要性，培養(yǎng)學(xué)生在創(chuàng)新活動(dòng)中運(yùn)用TRIZ理論尋求問題本質(zhì)或者矛盾，準(zhǔn)確把握問題探索方向，幫助學(xué)生突破思維障礙，打破思維定式，以新的視覺分析問題，進(jìn)行邏輯性和非邏輯性的系統(tǒng)思維，獲得合理的設(shè)計(jì)結(jié)果。

五、加強(qiáng)校企合作，提高工程素質(zhì)

近年來，為了更好的培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐能力，學(xué)院與多家企業(yè)簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議。為此，基地經(jīng)常聘請(qǐng)企業(yè)有豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員做講座，指導(dǎo)實(shí)踐教學(xué)等，同時(shí)基地還和企業(yè)簽訂了技術(shù)開發(fā)、技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目，比如與太原重型股份有限公司、太重煤機(jī)、長(zhǎng)治澳瑞特等進(jìn)行合作，為學(xué)生創(chuàng)建早期接觸科研、開展研究性學(xué)習(xí)和參與創(chuàng)新性實(shí)踐活動(dòng)的平臺(tái)與環(huán)境，通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，以實(shí)際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。

太原理工大學(xué)適應(yīng)教育長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，在機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中通過調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改革課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)基地建設(shè)，增設(shè)創(chuàng)新課程，密切聯(lián)系企業(yè)等手段，以“自行設(shè)計(jì)、自由探索、自己動(dòng)手、自主創(chuàng)新”為指導(dǎo)方針，構(gòu)建“基本技能訓(xùn)練→實(shí)踐能力訓(xùn)練→綜合能力訓(xùn)練”的理論與實(shí)踐緊密結(jié)合、循序漸進(jìn)的綜合實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 李虹.滲透設(shè)計(jì)理念，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和設(shè)計(jì)能力[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010（2）：51-52.

[2] 宋愛國(guó)，吳涓，崔建偉.測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生工程意識(shí)與創(chuàng)新教育的探索[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（1）：41-43.

[3] 梁峰，趙樹國(guó)，王亞杰，等.在工程訓(xùn)練中培養(yǎng)大學(xué)生的工程意識(shí)[J].沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)（增刊），2013：84-87.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]