應(yīng)用型高校機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探索與實(shí)踐

韓正功　曾萍　黃彪　任仲偉

【摘 要】結(jié)合該校機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室多年培養(yǎng)應(yīng)用型人才的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出金字塔式的培養(yǎng)模式、項(xiàng)目主體式學(xué)習(xí)方法和“分組”形式的機(jī)械專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐體系，該體系實(shí)施效果較好，學(xué)生的雙創(chuàng)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)能力均得以不同程度的提升。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室；實(shí)踐體系

中圖分類(lèi)號(hào)： G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）08-0093-002

2017年9月，貴州省發(fā)改委發(fā)布的黔發(fā)改高技[2017]901號(hào)文件，在通知中，貴州理工學(xué)院成為了首批省級(jí)雙創(chuàng)示范基地，同期，貴州理工學(xué)院榮獲全國(guó)首批深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革示范高校，為深入貫徹落實(shí)國(guó)辦發(fā)〔2015〕36號(hào)和教高廳函〔2016〕92號(hào)文件精神，學(xué)校要求各專(zhuān)業(yè)把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育納入人才培養(yǎng)方案，使之貫穿于應(yīng)用型人才培養(yǎng)全過(guò)程。機(jī)械專(zhuān)業(yè)作為傳統(tǒng)工科，想在實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識(shí)、專(zhuān)業(yè)背景和批判性思考能力的應(yīng)用型人才，首當(dāng)其沖的工作就是要為學(xué)生提供其創(chuàng)新實(shí)踐的軟硬件條件——?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。筆者作為一線教師，在培養(yǎng)機(jī)械專(zhuān)業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)操能力方面的措施，以及取得的一些成績(jī)和經(jīng)驗(yàn)，借以拋磚引玉。

1 整合實(shí)驗(yàn)室資源，搭建聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

機(jī)械工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心初建于2013年，機(jī)械制造實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械基礎(chǔ)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)室、電氣控制實(shí)驗(yàn)室、材料成型實(shí)驗(yàn)室、液壓實(shí)驗(yàn)室、測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、公差與測(cè)量實(shí)驗(yàn)室、CAD機(jī)房、摩擦磨損實(shí)驗(yàn)室、振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室等教學(xué)科研實(shí)驗(yàn)室和學(xué)生創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，擬建仿真實(shí)驗(yàn)室、智能制造與刀具實(shí)驗(yàn)室、機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室總面積超過(guò)3500㎡，主要的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有數(shù)控車(chē)床、加工中心、電火花成形機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)零部件性能測(cè)試臺(tái)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)臺(tái)、電力拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)、壓鑄機(jī)、注塑機(jī)、液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、測(cè)試技術(shù)虛擬儀器平臺(tái)、光學(xué)計(jì)、萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀、萬(wàn)能工具顯微鏡、無(wú)人機(jī)、模塊化機(jī)器人、掃描式激光測(cè)振儀、摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)和中、高配置計(jì)算機(jī)等。實(shí)驗(yàn)室資源整合結(jié)構(gòu)如圖1所示，在上述各基礎(chǔ)、專(zhuān)業(yè)、科研實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，搭建聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，要求在空余時(shí)間每個(gè)實(shí)驗(yàn)室至少能抽調(diào)出一臺(tái)設(shè)備作為聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的機(jī)動(dòng)設(shè)備，以備應(yīng)急之需。同時(shí)在聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，再建立創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，儲(chǔ)備一些中小型桌面或臺(tái)式機(jī)床和設(shè)備，便于學(xué)生隨時(shí)使用。

2 構(gòu)建師生共建的教研團(tuán)隊(duì)，合理分工

我院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的教研團(tuán)隊(duì)組織架構(gòu)如圖2所示。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室教研團(tuán)隊(duì)直接由分管教學(xué)副院長(zhǎng)直接牽頭，為各項(xiàng)工作和活動(dòng)順利的開(kāi)展提供堅(jiān)實(shí)保障。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人由經(jīng)驗(yàn)豐富的老教授擔(dān)任，總領(lǐng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)事務(wù)，對(duì)內(nèi)主要負(fù)責(zé)年度規(guī)劃和預(yù)算，對(duì)外發(fā)揮宣傳作用。實(shí)驗(yàn)室管理人員為整個(gè)實(shí)驗(yàn)室做好管理服務(wù)，負(fù)責(zé)日常實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外的聯(lián)系工作，可由教師與學(xué)生共同擔(dān)任。指導(dǎo)教師則由校內(nèi)外專(zhuān)業(yè)骨干老師和企業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員組成，主要負(fù)責(zé)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、競(jìng)賽和比賽的指導(dǎo)工作。大學(xué)生團(tuán)隊(duì)由機(jī)械專(zhuān)業(yè)各年級(jí)的優(yōu)秀學(xué)生，或有志于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的學(xué)生組成。競(jìng)賽/比賽籌備組是一個(gè)臨時(shí)機(jī)構(gòu)，當(dāng)有競(jìng)賽/比賽時(shí)成立，結(jié)束后解散，由指導(dǎo)教師與有經(jīng)驗(yàn)的高年級(jí)隊(duì)員以及若干學(xué)生會(huì)干部組成，負(fù)責(zé)每年競(jìng)賽/比賽籌備的相關(guān)事務(wù)。構(gòu)建既有教師又有學(xué)生的教研團(tuán)隊(duì)，讓老師能夠安心盡心舒心地指導(dǎo)，讓學(xué)生能否充分發(fā)揮主人翁意識(shí)，自覺(jué)學(xué)習(xí)、自我督促、自我管理。

3 探索應(yīng)用型人才培養(yǎng)新模式，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

3.1 培養(yǎng)模式

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為培養(yǎng)人才服務(wù)，為科研服務(wù)，為學(xué)生量體裁衣地構(gòu)建一個(gè)有寬度、有厚度、有尖峰的培養(yǎng)模式是有必要且急需的，具體包括兩層含義：（a）為能力金字塔。學(xué)生的能力培養(yǎng)在大學(xué)期間不同階段地進(jìn)行遞進(jìn)階梯式的培養(yǎng)。通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)基本實(shí)驗(yàn)技能與實(shí)驗(yàn)操作方法；通過(guò)程序設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練項(xiàng)目，培養(yǎng)小型程序的編寫(xiě)與運(yùn)行的綜合設(shè)計(jì)能力；通過(guò)機(jī)電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)系統(tǒng)級(jí)別的設(shè)計(jì)與搭建的創(chuàng)新能力；通過(guò)科研與工程項(xiàng)目，培養(yǎng)科研與工程素質(zhì)。（b）人才金字塔。低年級(jí)學(xué)生采取大眾培養(yǎng)方式，逐層選拔，直至高年級(jí)的精英教育。

3.2 實(shí)踐教學(xué)體系

基于“大工程觀”，建立項(xiàng)目主體式學(xué)習(xí)方法的機(jī)械專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。其核心思想是：在機(jī)械專(zhuān)業(yè)的教學(xué)體系和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式的基礎(chǔ)上，以“項(xiàng)目”為目的，以“項(xiàng)目”為工具，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，把項(xiàng)目分解為需求分析、硬件結(jié)構(gòu)研發(fā)創(chuàng)新、軟件程序研發(fā)創(chuàng)新、項(xiàng)目推廣創(chuàng)業(yè)等模塊，讓“項(xiàng)目”貫穿整個(gè)大學(xué)教育的始終，實(shí)現(xiàn)整個(gè)“項(xiàng)目”從研發(fā)到推廣的整個(gè)生命體系過(guò)程，讓學(xué)生完整實(shí)踐項(xiàng)目的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過(guò)程。讓學(xué)生在“做中學(xué)、賽中學(xué)、玩中學(xué)”，通過(guò)以“做項(xiàng)目”的形式促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論部分的吸收，以理論指導(dǎo)項(xiàng)目，由項(xiàng)目反芻理論，在理論和實(shí)踐完全吸收的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)工程創(chuàng)新，真正達(dá)到學(xué)以致用的目的。讓學(xué)生從一進(jìn)校就開(kāi)始接觸“項(xiàng)目”，按照理論學(xué)習(xí)的深度去實(shí)踐不同類(lèi)型的“項(xiàng)目”，以某產(chǎn)品從研發(fā)到推廣的生命周期過(guò)程為載體，使學(xué)生通過(guò)主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程問(wèn)題，使創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力得到全面提高。

3.3 組織形式

構(gòu)建“分組”形式的機(jī)械專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室將分為基礎(chǔ)儲(chǔ)備組、機(jī)械設(shè)計(jì)組、程序控制組、理論研究組和發(fā)展創(chuàng)業(yè)組。這樣分組既符合“大工程觀”對(duì)工程管理的需求，各組之間又互相制約、環(huán)環(huán)相扣。作為基礎(chǔ)儲(chǔ)備組的新手，接受較為系統(tǒng)的培訓(xùn)和練習(xí)，進(jìn)行通識(shí)培養(yǎng)，一年之后根據(jù)各自的特長(zhǎng)和興趣加入其它各組。機(jī)械設(shè)計(jì)組和程序控制組作為實(shí)踐創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電氣、程序設(shè)計(jì)的主力，采用創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)，是項(xiàng)目基本得以實(shí)現(xiàn)的保障。理論研究組主要學(xué)習(xí)創(chuàng)新思維、Triz理論及創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法等理論的學(xué)習(xí)，為其他組提供理論基礎(chǔ)。發(fā)展創(chuàng)業(yè)組負(fù)責(zé)將研發(fā)的產(chǎn)品在不同平臺(tái)上進(jìn)行推廣銷(xiāo)售，如易班跳蚤市場(chǎng)、淘寶、咸魚(yú)等，收集用戶(hù)反饋，盈利部分將作為整個(gè)團(tuán)隊(duì)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)費(fèi)。

4 師生自由組隊(duì)，監(jiān)控實(shí)施全過(guò)程

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室組隊(duì)方式一般有以下兩種：一是學(xué)生集思廣益、頭腦風(fēng)暴，提出創(chuàng)新想法，由專(zhuān)家教師評(píng)估能否作為創(chuàng)新項(xiàng)目，并自主尋求指導(dǎo)教師；二是由指導(dǎo)教師事先給出項(xiàng)目，以招募的形式，學(xué)生可根據(jù)興趣自由選擇。

在整個(gè)實(shí)施過(guò)程中，在一個(gè)大項(xiàng)目的背景下，為了方便學(xué)生掌握牢固的基礎(chǔ)知識(shí)，可分門(mén)別類(lèi)地設(shè)置一些小項(xiàng)目進(jìn)行指導(dǎo)實(shí)施。如圖5所示的“仿人形舞蹈機(jī)器人設(shè)計(jì)”項(xiàng)目過(guò)程中，通過(guò)進(jìn)行任務(wù)分解，設(shè)置項(xiàng)目分解訓(xùn)練，對(duì)于不同階段的學(xué)生進(jìn)行不同層次、不同難易程度的訓(xùn)練，從而鍛煉學(xué)生的雙創(chuàng)能力。以“虛擬仿真”任務(wù)為例說(shuō)明，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行虛擬仿真，進(jìn)行干涉檢查，首先要利用三維建模軟件SolidWorks對(duì)一些常用的機(jī)械零部件建模，并進(jìn)行裝配、干涉檢查，接著進(jìn)行ANSYS有限元仿真，最后利用AutoCAD設(shè)計(jì)完成機(jī)器人的工程圖紙，自主加工或外協(xié)加工。指導(dǎo)教師可為學(xué)生提供研究路線，學(xué)生則通過(guò)自主學(xué)習(xí)、師生交流等多種方式針對(duì)特定的對(duì)象進(jìn)行項(xiàng)目訓(xùn)練，并不局限于機(jī)器人。比如，對(duì)工程制圖的學(xué)習(xí)可通過(guò)組合體項(xiàng)目，繪制手機(jī)模型圖項(xiàng)目等快速上手；對(duì)機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)可通過(guò)測(cè)繪減速器項(xiàng)目，測(cè)繪千斤頂項(xiàng)目等掌握繪圖、識(shí)圖能力。

5 以管理和激勵(lì)為手段，鼓勵(lì)大學(xué)生參與創(chuàng)新比賽活動(dòng)

定期組織校級(jí)的創(chuàng)新比賽活動(dòng)，可讓學(xué)生在通過(guò)學(xué)習(xí)實(shí)踐一段時(shí)間后，定期地檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)成果。學(xué)院通過(guò)下發(fā)學(xué)生第二課堂創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)分認(rèn)定、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、科技競(jìng)賽管理辦法等文件，以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促研。在全國(guó)性的大賽舉辦前，都可提前在校內(nèi)事先舉辦一次校賽，挑選優(yōu)秀的、成熟的團(tuán)隊(duì)，進(jìn)入省賽，再入國(guó)賽。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近幾年的沉淀和探索，貴州理工學(xué)院機(jī)械專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)取得了較好的成績(jī)，在多個(gè)全國(guó)性大賽上均取得不俗的成績(jī)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室按照這種運(yùn)行機(jī)制，隨著開(kāi)放時(shí)間的不斷增加，調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的積極性，學(xué)生的雙創(chuàng)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)能力均得以不同程度的提升。

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