培养大学生机械创新设计能力研究

培养大学生机械创新设计能力研究

培养大学生机械创新设计能力研究

　
　　摘　要: 加强对大学生的创新能力的培养, 已经成为我国高等教育推进素质教育的核心课题。大学生机械创新设计大赛作为教育部负责组织的重要赛事, 对培养机械类学生的创新能力起着重要作用。在机械创新设计大赛中培养大学生创新能力, 可以为培养大学生机械创新设计能力探索出一条途径。

　　关键词: 大学生; 机械创新设计; 素质教育; 创新能力

　　在知识经济时代, 机械设计和制造的发展源泉和生命在于“创新”。高等学校有知识创新和知识传播两大任务, 随着科学技术的飞速发展和知识经济时代的到来, 培养学生的创新能力已成为高等院校一项重要的教学改革内容之一。[ 1 ]对机械专业来说, 激发学生的机械创新设计的潜能, 全面提高学生的综合素质, 培养具有创新意识和创新能力的应用型的工程技术人才, 是我们开展教学工作的主要目标和内容之一。

　　一、大学生机械创新设计大赛简介机械创新设计MCD (Mechanical Creative De2sign) 是指充分发挥设计者的创造力, 利用人类已有的相关科学技术成果(含理论、方法、技术原理等) , 进行创新构思, 设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品(装置) 的一种活动。包含两个部分: 一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、实用性等; 二是创造设计出新机器、新产品, 以满足新的生产或生活需要。[ 2 ]

　　为了培养大学生的创新意识、合作精神和实践能力, 强化学生基础知识教育与综合能力培养, 全国大学生机械创新大赛从2000年第一届开始, 每两年举办一次。江苏省自2006年以来每两年举办一次大学生机械创新设计大赛暨全国江苏赛区选拔赛。全国大学生机械创新设计大赛是教育部负责组织的重大赛事之一, 受到各高校的普遍重视。正如教育部部长周济所指出的, 机械很重要, 没有机械就无所谓工业; 创新很重要, 没有创新就没有发展; 设计很重要, 设计决定着产品的成本、功能和使用寿命。[ 3 ]通过参加这一大赛, 可以提高学生的创新意识和创新设计能力, 使学生能够为解决实际问题而主动去学习知识, 早日将所学的理论知识用来解决实际问题; 可以让一批优秀创新人才脱颖而出, 影响其他青年学子, 让他们的创造潜能得以发挥, 使创新理念巍然成风; 可以稳定和锻炼指导教师队伍, 使更多教师热衷于指导大学生机械创新设计工作, 形成学生、教师和教学、科研相互辐射的互动效应; 可以将比赛中反映出的创新能力所需的理论知识、专业技能反馈到教学的各环节, 从源头提高大学生创新的潜能; 还可以将优秀案例融入课堂教学, 改善学生机械创新设计活动的实施条件,提高学生的实际动手能力。

　　二、在机械创新设计大赛中培养学生创新能力创新能力的培养是集学校教育、家庭教育、社会教育、终身教育于一体的教育体系共同作用的结果, [ 4 ]应营造良好的外部环境, 创造具有时代性、开放性、超前性的内部条件, 培养大学生的创新意识、锻炼学生的创新能力, 发挥他们的创造力。

　　1. 改进教学方法, 营造创新氛围在培养和选拔学生参加大赛的过程中发现, 考试成绩优秀的同学并非创新能力就强, 这说明原有的填鸭式教学、应试式教育不能很好地培养学生的创新能力。通过引入启发式、互动式、引申式教学,充分调动学生思考问题的积极性, 对学生提出的问题要善于引导、启发, 以此激活大学生的创新思维。
　　学校应营造大学生开展创新活动的良好氛围。一方面, 学生主动营建自己的创新团体, 如各种创新竞赛团队、大学生科技创新协会、大学生创业团队等;另一方面, 让学生充分利用大学里的各种软、硬件方面的资源, 如图书馆、实验室、创新活动室等,这些场所通常是培育和激发创新灵感的绝佳环境。

　　2. 系统培训学生创新, 重视学生个性发展初次参加大赛的学生创新热情很高, 但对如何创新缺乏了解, 对本专业知识比较了解, 对其他专业知之甚少, 撰写科技文档的能力较弱。所以增加了一些选修课, 允许学生跨系、跨专业选修课程,使学生着眼于综合性较强的跨学科训练。还开设一系列专门的创新通识教育, 从思维科学或心理学、方法论的角度探讨创造性思维的问题, 如强化动因的群体激智创新创造法、扩展思路的广角发散创新创造法、把握机遇的直觉灵感创新创造法、重视分析的思维推理创新创造法、探索规律的现代科学创造法。介绍一些最基本的科研和创新方法, 如选题,搜集、分析、整理资料, 提炼论点, 撰写研究报告和学术论文, 申请专利等。机械创新设计大赛的宗旨是发挥参赛同学的主观能动性, 独立地完成机构的设计与制造。不受传统知识体系的禁锢和活跃发散的思维是获得大赛优秀成果的重要原因。创新理念不只是针对学生, 更是针对学校、教师。转变观念就是要树立正确的学生观, 既不能把学生看作消极的被管理对象, 也不能把学生当作灌输知识的容器, 而是要把每一个学生都看作具有创造潜能的主体、具有丰富个性的主体。通过参加机械创新设计大赛, 让学生的个性得到充分的发展。

　　3. 建设创新软硬件环境, 政策与激励并举硬件环境为大学生创新提供物质技术支持, 包括开放基础研究性实验室、各种功能的专业性实验室; 软件环境是创新指导教师团队。学校的工程训练中心、加工中心让学生能够自己动手实现其创新构思。配备高水平的、相对稳定的创新指导教师团队, 是大学生创新活动成败的关键。为了激励学生积极参与机械创新设计大赛等各类比赛, 学校设立大学生创新基金、创新实践学分、创新成果表彰等创新的政策环境; 同时学校建立竞争激励机制, 举办各种形式的竞赛活动, 对在创新方面成绩突出的学生进行表彰和奖励。好的政策和激励措施会使更多的学生愿意创新、乐于创新。

　　三、创新能力在机械创新设计大赛中的作用在近年的教学实践中, 着重进行了学生创新能力培养的教学研究与改革, 通过开设机械创新设计选修课和机械创新协会等系列活动, 指导学生开展创新设计, 结合江苏省举办的大学生机械设计大赛,在校园里掀起了创新设计的热潮, 极大地激发了学生的创新意识, 促进了大学生创新能力的培养, 并取得了丰硕的成果, 在江苏省第一届和第二届大学生机械创新设计大赛中获得四个二等奖、一个三等奖。通过这一系列活动, 形成了一种与校园文化相融合的创新能力培养的有效机制。

　　以江苏省第一届大学生机械创新设计大赛为例:
　　大赛主题: “健康与爱心”, 内容包括“健身机械、康复机械、助残机械、运动训练机械”等机械产品的创新设计与制作。针对这个命题, 我们首先让学生自由发挥, 提出各种解决方案并开展前期预研。

　　其次将这些方案汇总进行详细论证。这中间的许多设计充分体现了学生的创新性。例如有一创新小组提出设计一辆能够为盲人行走服务的机器人。机器人如何行走有多种解决方案: 类人的双脚行走、类狗的四脚行走、类昆虫的多脚爬行、四轮式机器人等。在指导教师的帮助下将这些方案对比优化, 最终选择了四轮式机器人。在实物制作阶段, 我们也充分体会到创新的重要性。在机器人越障机构设计时有的同学提出使用杠杆原理与带传动相结合的方案, 在取得良好效果的同时节约了时间和成本。该成果获大赛二等奖。

　　开展创新活动、参加机械设计竞赛的最终意义在于激发、培养学生的创新意识和创新能力, 营造一个良好的学习氛围。今后我们应继续以创新设计竞赛的形式来促进大学生创新能力的培养, 形成以创新能力和工程实践能力培养为主要途径, 具有突出的机械类专业的就业优势。在落实素质教育与创新能力培养方面, 找到一种切实可行的途径, 通过创新设计竞赛的方式, 将培养手段与培养目标紧密结合, 力争在实践过程中结出更丰硕的成果。
　　参考文献:
　　[ 1 ] 　王东林,高　林,陈锋军. 机械创新设计教育[ J ]. 北京林业大学学报:社会科学版. 2005 (S1) : 162 - 164.
　　[ 2 ] 　张小亮. 论在机械课程设计中开展创新设计的必要性和可行性[ J ]. 北京工业职业技术学院学报, 2006 (3).
　　[ 3 ] 　周　济. 中国机械工程教育现状和未来发展方略[ J ]. 高等工程教育研究, 2006 (3) : 47 - 52.
　　[ 4 ] 　李延保. 着力构建创新型人才生成的教育培养体系[ J ]. 中国高等教育, 2006 (3) : 28 - 32.