地方師范院校機械專業(yè)大學生發(fā)明創(chuàng)造能力培養(yǎng)模式研究

牟向偉

摘要：通過實施課程與實踐教學改革、培養(yǎng)方案與培養(yǎng)目標優(yōu)化、學科競賽管理體系建設、科研項目實踐的多方式融合的培養(yǎng)模式培養(yǎng)學生的問題意識、創(chuàng)新思維和發(fā)明創(chuàng)造能力。探索建立大學生發(fā)明創(chuàng)造能力培養(yǎng)體系，并建設富有地區(qū)特色的優(yōu)質(zhì)專業(yè)。

關(guān)鍵詞：師范；機械；發(fā)明；創(chuàng)造；培養(yǎng)

中圖分類號：G645 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）04-0045-02

一、研究的意義與現(xiàn)狀

機械設計與制造是國家工業(yè)的重要基礎，培養(yǎng)具有發(fā)明創(chuàng)造能力的機械專業(yè)人才對于提升我國機械工業(yè)技術(shù)水平有重要意義[1]。近年來，地方師范院校開設機械專業(yè)的數(shù)量在逐年增加，但也存在實踐教學環(huán)節(jié)薄弱、培養(yǎng)目標不明確、師資缺乏、專業(yè)特色不明顯等諸多不足。發(fā)明創(chuàng)造是工業(yè)發(fā)展與進步的靈魂，也是培養(yǎng)機械類大學生創(chuàng)新能力的首要任務。濟南大學等校學者提出采用發(fā)明問題解決理論（TRIZ理論）培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，同時結(jié)合創(chuàng)造問題解決理論和計算機輔助技術(shù)的教學方法。江蘇大學、重慶大學等高校學者提出了改革實踐教學、創(chuàng)新課程和教材體系、跨學科導師組負責制、創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程控制和開設交叉前沿學科課程等培養(yǎng)方法。

但是，一種好的培養(yǎng)模式不僅需要好的教學方法，同時也需要因地制宜與各自學校的專業(yè)ac特色和學生情況相結(jié)合才能發(fā)揮應有的作用。本研究以廣西師范大學機械設計制造及自動化專業(yè)為研究對象。由于開設時間較短，該專業(yè)培養(yǎng)模式建設還處在探索和完善階段，存在一些瓶頸問題：（1）實驗和實訓設備處于建設過程，學生實踐較少，動手能力較弱；（2）課堂教學偏重理論，與發(fā)展前沿聯(lián)系不夠，學生缺乏問題意識和創(chuàng)新設計能力；（3）專業(yè)培養(yǎng)目標不太清晰，培養(yǎng)方案與其他高校同質(zhì)化，沒有形成自身特色和發(fā)展方向。

地方院校是培養(yǎng)為地方經(jīng)濟服務人才的主體，應主動適應區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的要求，為所在區(qū)域發(fā)展提供人才支撐和智力資源[2-4]。作為廣西區(qū)屬的重點院校我校機械專業(yè)的發(fā)展方向應與廣西區(qū)整體的戰(zhàn)略定位和經(jīng)濟發(fā)展緊密結(jié)合，才能發(fā)揮自身優(yōu)勢，建成特色專業(yè)。研究的重點是結(jié)合廣西“千億元產(chǎn)業(yè)科技攻關(guān)計劃”、“農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)計劃”和“廣西發(fā)明專利倍增計劃”等戰(zhàn)略計劃，建立一套以培養(yǎng)學生發(fā)明創(chuàng)造能力為主要特色的培養(yǎng)模式，為廣西區(qū)乃至全國機械工業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才。

二、培養(yǎng)模式建設與研究

傳統(tǒng)教學有著自己的優(yōu)勢，但是隨著時代的進步，傳統(tǒng)教學的弊端在不斷地被放大，也與社會嚴重地脫軌，我們力爭探求一條符合當前學校實際、滿足社會需求、尊重學生主體等現(xiàn)代化的培養(yǎng)模式。

（一）建立與發(fā)明創(chuàng)造能力密切結(jié)合的課程教學模式和人才培養(yǎng)方案

在傳統(tǒng)教學注重培養(yǎng)學生概念記憶能力、理論理解能力和設計計算能力的基礎上，結(jié)合發(fā)明創(chuàng)造能力的培養(yǎng)要求，將機械專業(yè)的前沿技術(shù)、最新科研成果以及先進成熟的設計方法等融入到專業(yè)課程教學，開闊學生的視野和思維。同時，在講解典型機械結(jié)構(gòu)原理、計算分析與設計思想等內(nèi)容時，引入當前典型的先進機械成功應用的案例進行輔助講解。基礎理論能力與先進技術(shù)和方法相結(jié)合有利于啟發(fā)學生對創(chuàng)新的理解和應用，為實現(xiàn)發(fā)明創(chuàng)造打下堅實基礎。人才培養(yǎng)目標的重點是發(fā)明創(chuàng)造能力培養(yǎng)，一是結(jié)合廣西區(qū)“發(fā)明倍增計劃”和“千億元產(chǎn)業(yè)計劃”發(fā)展發(fā)明創(chuàng)造能力培養(yǎng)特色；二是結(jié)合當前職業(yè)教育蓬勃發(fā)展對機械類師資的需求發(fā)展具有創(chuàng)新能力的機械類職業(yè)師資教育特色。

（二）建立對完整機器結(jié)構(gòu)認知與理解的實踐教學模式

現(xiàn)有的實踐教學，諸如，金工實習主要學習機械零件加工過程，機械原理實驗主要了解典型機構(gòu)的原理等。這些對加深理論知識理解有很大幫助，但是缺乏對創(chuàng)新能力的引導。部分學生在學完課程后甚至沒有建立起一個完整機器結(jié)構(gòu)的概念，更談不上創(chuàng)新設計。因此，在加強動手能力訓練的基礎上，重點增加對完整機器結(jié)構(gòu)的認知和理解的內(nèi)容?？刹扇∨c機械企業(yè)合作教學的方式，借用企業(yè)的產(chǎn)品或者樣機供學生進行拆分、測繪、裝配和調(diào)試。通過直觀認識來提高對機械設計理論、零部件結(jié)構(gòu)、位置與裝配關(guān)系、整機結(jié)構(gòu)與運行理論以及測繪、制圖等多方面知識的理解和運用能力。安排學生到企業(yè)一線學習，并與工程師和技術(shù)工人交流，了解企業(yè)在產(chǎn)品設計和生產(chǎn)制造方面的實際要求。目前我校已經(jīng)與桂林機床廠、桂林科豐機械公司等企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系。

（三）建立符合發(fā)明創(chuàng)造轉(zhuǎn)化機制的學科競賽培訓與組織模式

改變傳統(tǒng)由學生自由組隊的松散組織方式，采取學生團隊自我管理制與導師組負責制相結(jié)合的方式。從參賽類型選擇、題目選定、賽前培訓、具體實施、賽后總結(jié)到形成專利成果進行全程管理。學生團隊的主要工作是實現(xiàn)自我約束和管理，分工合作完成設計和參賽工作，進行創(chuàng)造性的發(fā)明設計工作。在參賽培訓和管理中要突出學生的主體性，主要的創(chuàng)新設計工作由學生完成。指導教師以指引研究方向和點撥為主，在學生遇到技術(shù)上的難題時，提供建設性的指導意見。指導教師的作用還要體現(xiàn)在對參賽作品創(chuàng)新性的把握上，對題目和學生作品要有足夠的了解和判斷力，當參賽作品體現(xiàn)出一定的創(chuàng)新性時，要鼓勵并指導學生對作品進一步研究和優(yōu)化，申報專利。

（四）探索本科生參與科研項目的培養(yǎng)模式

在參加競賽的學生中選拔能力較為突出的參與到教師主持的科研項目特別是與企業(yè)合作的產(chǎn)品開發(fā)橫向項目。學生參加科研項目不應該是“干體力活”的角色。指導教師根據(jù)學生的特點和能力從項目中分離一部分難度適中又帶有創(chuàng)新設計的任務，由學生組隊完成。指導教師要有針對性地對學生的設計工作進行指導。同時，讓學生團隊參與或者旁聽項目組關(guān)于項目選題、方案討論、原理分析、技術(shù)路線確定、項目實施安排、優(yōu)化與改進等討論會以及樣機加工試制、裝配調(diào)試與試驗等過程，親身感受從事科學研究和發(fā)明創(chuàng)新的整個過程。這種方式有利于培養(yǎng)學生形成一套創(chuàng)新設計的思維和實施模式，并做到觸類旁通，能夠獨立提出和解決一些實際問題。同時，指導學生申請“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金”項目，提高學生參加科技實踐創(chuàng)新活動的興趣。學生作為主要的項目負責人和實施者在科研項目申請的資料組織、研究目標確立、研究方法討論、項目組織管理、項目驗收、成果總結(jié)和論文撰寫等科學研究的基本環(huán)節(jié)方面得到較全面的鍛煉，提高學生從事科學研究和產(chǎn)品開發(fā)的綜合能力。endprint

（五）研究本科生發(fā)明創(chuàng)造能力專項培養(yǎng)體系

專項培養(yǎng)體系從問題意識的培養(yǎng)著手，以專業(yè)的眼光和思想提出待解決的問題并且從技術(shù)層面對問題進行定性分析，從而明確研究的具體對象，在此基礎上結(jié)合相關(guān)理論和原理確定研究的參數(shù)或者變量。

首先，確定研究問題是發(fā)明創(chuàng)造能力培養(yǎng)的首要一環(huán)，在培養(yǎng)中采用兩種形式：一種是由指導教師為提供學生一些能實際接觸到且有一定現(xiàn)實意義的機械類問題，并引導他們對問題進行定性分析，以此確定具體研究對象；另一種是由學生根據(jù)自己的興趣自主選擇需研究或解決的問題，充分發(fā)揮學生創(chuàng)新或求知的能動性，但需要指導教師與學生共同討論判斷所提出的問題是否具有創(chuàng)新性、研究價值及應用性。一定要從實際出發(fā)引導或者協(xié)助學生在自己的視野和知識范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題，并對問題作進一步的分析、判斷，逐步鍛煉其獨立自主發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力。

其次，采用合理可行的方案解決問題是發(fā)明創(chuàng)造能力培養(yǎng)的關(guān)鍵一環(huán)。需要選擇合適的研究方法來確定合理可行的技術(shù)方案。主要的研究方法有實際系統(tǒng)試驗方法和模型系統(tǒng)試驗方法。其中，前者的結(jié)果可以直接確定研究參數(shù)的定量關(guān)系，后者主要對模型進行仿真研究，取得的結(jié)果是確定研究參數(shù)定量關(guān)系的重要依據(jù)。針對學生該如何下手進行研究的問題，指導學生先從模仿已有研究成果開始，然后在模仿的基礎上進行思考、總結(jié)和批判并對模仿對象提出局部改進設計的方案。在此基礎上，進一步引導學生結(jié)合實際問題提出顛覆模仿對象原理的獨創(chuàng)性解決方案，并采用科學的研究方法進行深入地探究。應當注意，培養(yǎng)學生解決問題的能力是一個循序漸進的過程，不能一蹴而就，應該將理論、模仿、消化吸收與再創(chuàng)新以及獨立創(chuàng)新結(jié)合起來進行系統(tǒng)綜合培訓。

最后，總結(jié)創(chuàng)新成果并獲得國家專利是發(fā)明創(chuàng)造能力培養(yǎng)的重要一環(huán)。撰寫技術(shù)文件和成果總結(jié)是對學生提出問題、分析問題和解決問題的一個全面總結(jié)和提高。撰寫技術(shù)文件過程可以系統(tǒng)地檢查和總結(jié)整個創(chuàng)新設計過程是否科學合理、是否還有需要進一步解決的問題等。成果總結(jié)的培訓也是從模仿文獻資料開始，再由指導老師對學生撰寫的初稿提出全面修改意見。在指導過程中，向?qū)W生講解清楚技術(shù)文件各部分的作用、表述的方式以及專業(yè)技術(shù)詞匯的應用等多方面的知識。以學生撰寫為主，以指導教師提出改進意見為輔，經(jīng)過反復的修改形成專利申報文件。

三、總結(jié)

本文以廣西師范大學機械設計制造及自動化專業(yè)為研究對象，結(jié)合廣西區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)濟、社會發(fā)展需求，以發(fā)明創(chuàng)造能力為培養(yǎng)目標，以學科競賽和校企合作科研項目為載體，將問題意識與創(chuàng)新思維訓練引入專業(yè)課教學，提出優(yōu)化和改革機械類本科專業(yè)的課程體系和培養(yǎng)方案，完善培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力的管理模式并建設特色鮮明的機械專業(yè)本科人才的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的完整體系。

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