時間：2022-06-09 02:41:30
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一般情況下，創新設計先后經過抽象思維、邏輯思維、全面分析和最后決策四個環節。抽象思維主要是是通過設計人員充分發揮創新思維和智慧，提出新穎的有可能實施的想法，是創新設計必備過程。有了抽象思維過后再將想法具體化，考察其邏輯性和可行性，結合有關的科學理論知識、原理進行進一步的新穎的、可行的、具體化的機械設計。而全面分析則包含了創新設計過程中所涉及的所有可能性，綜合考慮技術的可行性、成本與性價比，最后設計出新的可以滿足人們生活和生產需要的機器或者其他產品。
1.1我國機械創新設計過程
機械創新設計的目的在于改善機械本身的功能、性能或者以更低的經濟成本制造滿足生產生活需求的機械。目前，我國技術專家認可的機械創新設計過程一般可分為四個部分，一是根據具體需求確定機械設計的基本原理，二是機械結構的優化和改進，三是機械尺寸設計和參數優化，四是機械運動性能及動力參數優化。機械創新設計與普通的機械設計并沒有實質性的差異，主要的區別在于機械創新性設計注重發揮人的主觀能動性和創新能力的突破，在充分的調動人的積極性的同時創造出更加符合使用者需求的機械工具。
1.2我國機械創新設計的特點
機械創新設計主要包括四個特點：一是多學科知識交叉運用，互相融合，互相滲透；二是機械創新設計中，數字并非主要思考因素，而是應該充分結合過往經驗和相關的理論知識，合理判斷和提出可行的新的設計方案；三是機械創新設計不僅需要理論知識和經驗，同時也十分注重靈感、想象力、創造力的作用，因此應該最大程度發揮四者的作用；四是凡是設計創造類等實踐活動都需要不斷重復、嘗試，從中吸取經驗，多級選擇最佳方案。在機械創新設計過程中，只有完全領略和充分展現以上四個特點，才能做出優秀的創新設計。
2.我國機械創新設計思維
機械創新設計思維對于機械創新設計來說意義重大，只有通過不斷的改革創新和開拓進取，勇于突破現有的固定模式和局限，采取新的方法、體制、設計才能使自身在飛速發展的時代中保持領先，走在時代的前沿。
2.1機械創新設計思維的涵義
創新設計思維就是指在原有的科學理論知識、原理以及過往的設計和經驗中設想出新穎的、更能滿足審美或者實用需求的設計方案。而對于機械設計人員來說，創新無疑是自身最核心的競爭力，通過提高產品的性能、降低產品的成本以及縮短生產時間來提高機械設計的性價比。在機械創新設計過程中，首先應該有創造性思維，在前人的基礎上提出更加優化的觀念，并將這些優化的觀念付諸實踐，從而創造出新的不一樣的機械設計。創造性思維具有多維多向性的特點，強調聯想、靈感和感覺，并不是依靠固定的邏輯思維推理出來的，而是激發于機械創新設計人員的大腦。
2.2機械創造性思維的三大特征
2.2.1自由性
機械創造性思維最大的特征在于自由，創新是自由的，思想是自由的。機械創新設計人員可以在結合有關客觀科學理論的基礎上完全自由憑借自己的想象、靈感、直覺設計出新的機械，而不必有太多的思想束縛。在當今變化趕不上計劃的經濟時代，思維的自由符合現代社會發展的需要。而在機械設計工作中，要不斷地有新的進步的成果，就必須突破原有的事物，消除固定思維的束縛，自由地翱翔在創新設計的天空中，只有不斷突破和創新才能設計出更令人滿意的成果。
2.2.2多向性
每個人的思維方式都不一樣，具有多向性的特點。而在機械創造性思維中，同樣具有多向性的特點，設計人員可以從不同角度去觀察和判斷問題，并且設想出完全不同視角的方案。設計的美妙恰巧在于它的多樣性和多向性，沒有固定的設想方向，任意一個方向都可以是設計者們延伸的目標。多向性思維與創造力是相輔相成、密不可分的，一個機械產品的設計過程中一定有過多向性的設想，從中擇優進行實踐得出最后產品。因此，多向性思維是機械設計中十分重要的一點。
2.2.3獨創性
獨創性即設計出跟別人不一樣的產品，提出不一樣的理念，突破原有的固定模式，創造出新穎的進步的成果。獨創性是機械創新設計的目標，創新的目的在于獨創，擁有別人沒有的想法和成果。因此，在機械創新設計過程中，要學會從新的切入點思考問題，掌握不同的設計方法，敢于向原有的觀點提出新的看法，從而設計出具有獨創性、新穎的機械產品，更好滿足生活和生產的需求。
首先，設計時間一般為集中1-2周，對于一些基礎較差，平時又未受過相關訓練的學生而言，就不一定能收到預想的效果。其次，設計題目一般由老師給定，學生只要按要求完成設計圖紙和設計說明書即可，基本上沒有自由發揮的余地，因此制約了學生創造力的發揮，不利于學生個性的發展。第三，受設計題目模式以及教師所掌握資料的限制，設計過程經常是簡單的模仿和重復，扼殺了學生強烈的興趣和積極的投入，不利于激發學生興趣。第四，對設計結果考核形式有固定模式，使得學生只能按固定的思維模式去機械的完成設計要求，不敢也不能大膽創新，因而限制了學生創新思維，不利于日新月的當今社會對多層次，創造性人才的需求。因此，在應用型人才培養的大前提下，機械原理課程設計從形式到內容以及設計結果等全過程的改進和更新勢在必行。
2.教學改革措施
2.1設計時間及設計過程的開放
課堂設計時間不應拘泥于預先設定的固定不變的程式。預設的設計時間不應該成為課堂設計的“緊箍咒”。在機械原理課程開始課程設計即宣布開始，課堂設計貫穿于理論教學全過程。設計過程隨著教學過程由淺入深。先以單元小題目的形式給出設計題目，然后再綜合各部分小題目給出適合實際要求的綜合性題目，是設計過程貫穿始終。具體做法：首先，改變以往學習過程中，單純的掌握課程內容，并會做課上例題和課后習題的態度。而是要求對學過的知識會靈活運用，對課后習題的完成不拘泥于做出答案，而是能提出自己的見解或對某些題目提出應用價值和創新思路，進行大膽的修改和試驗，提出個人見解，為機構的設計與創新打下基礎。其次，學會觀察生活，在生活中尋找與機械和機構有關的實物，提出與所學內容之間的關聯，并在日常學習中有意識地培養學生的創新精神和創新能力。例如：機構的結構分析部分，要求學生對生活中常見的如折疊雨傘、健身器材等機構在穩定性、安全性，或趣味性、實用性等進行分析，發現其存在的問題，并提出改進意見，給出新機構運動簡圖，并要求對所設計機構作出簡單的模型。學生通過此次練習，找到了學習的樂趣，明確了學習本課程的方向，提高了創新意識，同時對本單元課程內容有了較深入的理解，可謂一舉多得。最后，根據各部分內容的大量積累，提出能體現本課程主要知識點，并綜合運用基本理論、基礎知識和基本技能的課程設計題目意向，并完成基本設計內容。理論課結束時課程設計的主要設計已完成，最后集中1周時間完成必要的圖紙和說明書，或取消集中設計時間，而是將設計時間分散于教學過程中。
2.2設計題目及設計結果的改革
設計題目不再由教師統一給定，要盡可能啟發學生自己選題，誘發更多的創新和創造靈感，發現更多更好的選題。首先，根據教學過程學生對各部分內容提出的問題、改進意見或創新思路，要求每人或分小組討論決定設計題目初稿。選題時，學生應量力而行，從小處做起，盡可能來自實際，貼近生活；然后，將設計題目初稿交課程設計指導老師，教師引導學生擴展思路，注意對選題的把關；另外，選題還應循序漸進，處理好繼承和創新的關系，由學生自己選擇，師生共同探討，最后確定。設計結果應打破固定模式，不再只是要求做出圖紙和說明書，而是可以以多種形式提交。如：設計論文，模型，分析報告等。對學生的創新設計結果，期望值不宜過高，要允許失敗和反復，不能求全責備。
2.3考核方式的改革
考核是指評價學習成就、學習效果的測驗，即對學生達到教育目標程度的測驗。因此對學生課程設計的考核方式只是通過圖紙和說明書以及答辯情況進行評價，則被動地跟隨教師、循規蹈矩的學生可望獲得優秀，而來自畢業生工作單位的信息表明，學校里的尖子生未必全是實際工作中的佼佼者。為給學生充足的自由和空間，成績不僅包括必要的設計結果，還要從以下幾個方面考慮：（1）設計題目選擇的實用性，綜合性；根據選題的難易程度，應用型指標，給出設計基本分，總分60分；（2）在設計過程中對不同問題的理解、綜合、應用能力；根據設計過程的各項能力綜合，給出相應的加分，總分20分；（3）能否有自己的見解或提出應用價值和創新思路。根據設計論點給出創新加分，總分10分；（4）根據完成結果給出綜合分，總分10分。最后綜合前邊各項分值，給出總評成績。例如：某學生設計題目選擇一般，給出基本分40分；設計過程理解、綜合能力較強，加18分；有創新點8分；完成設計內容結果但創新設計結果有不足，8分；則總分74分。若設計題目難度較高，給55分，其它相同，則總分89分。若難度較高而無創新點則創新項會扣掉8分，則總分81分。綜合考慮，在課程設計中評“優秀”者，有自己獨到的見解和創新點是必要條件，而創新過程允許出現不足。
3.結語
相比美日等發達國家來說，我國機械工程設計還停留在常規設計的層面，仍未完全擺脫原有的理論和技術體系，機械工程設計的創新思維方法還處在研究之中，需要不但探索。機械創造思維有自身特征，主要來說，有以下幾點：第一，開放性，傳統的思維方式是相對封閉的，它只局限于自己的狹小范圍；而創新思維方式要求將認識對象作為開放對象來考究，多角度認識對象，暢通信息，煥發思維優勢。第二，獨創性，這指的是創新思維方法要突破常規思維慣例，以新模式新方法去思考對象，敢于向陳規陋習挑戰，從新角度思考機械設計。第三，多向性，這指的是機械工程設計要善于從多角度思考問題，對同一問題盡可能探尋多種解決方法。第四，自由性，這指的是現代機械以現代智能為依托，人工智能部分替代人類機械勞動，給思維解放和獨立創造了前提，科學思維在遵循真理發展的基礎上可以自由思考和自由探索，調動人類的主觀能動性，獲得機械工程設計創新成果。
2創新思維在機械工程設計中的運用
2.1在機械產品運動方案設計中的運用
機械產品運動方案設計是機械工程設計的重要內容，創新思維在產品運動方案設計中運用指的是設計人員對客戶提出的產品各方面需求而提出的初步構思，這是要解決機械工程可能出現的問題和明確機械工程的工作原理。無論是機械產品的原動機、傳動結構還是機械的整個系統運轉方法，必須滿足用戶的產品功能性需求。運動方案是否符合客戶需求與產品的結構、工藝、成本、性能和使用維護等多方面存在直接關系，這也是影響機械產品質量和性能的關鍵環節。機械產品運動方案在機械工程設計中處于基礎階段，對于同一功能產品可以采用不同的工作原理和機構來完成。該階段是機械工程設計的重中之重，設計人員必須充分運用創新思維不斷構架和搜尋設計運動方案，首先產品的最優性能。
2.2在機械產品結構設計中應用
機械產品結構設計也是機械工程設計的重要內容，其包括產品的外形、各部分的配置及其總體結構。客戶對機械產品的功能需求不同決定了產品結構設計的差異。機械產品結構設計的基本要求是保證產品結構形態多樣化，運用創造性思維進行產品結構設計，能夠更好地滿足人們對產品功能要求的增加趨勢。這樣的現實需求要求設計人員在機械產品有限的空間內盡可能將產品功能集中于更少的產品。傳統辦公場所中打印機、復印機、掃描儀功能都是單一的，大量占用了辦公室空間，這使得以佳能公司為代表的企業運用創新思維盡可能將打印、復印和掃描功能集于一體，這其中該公司設計部門采用了“離散及綜合”創新思維方法，改善了辦公條件，提高人們的工作效率。
2.3在機械產品外觀造型設計中應用
機械產品外觀造型設計中的創新思維主要體現在產品外形、色彩、面飾等外觀方面，一般運用現代美學基本原理來構造機械產品的美感和適用性。機械產品外觀造型設計采用創新思維將美學觀點融入進去，利用現代材料和工藝充分體現產品的線條美、色彩美和造型完美，給人身心以美的享受。
2.4在機械產品動力能源設計中應用
隨著機械工程設計的材料加工技術和能源獲取技術不斷被發現，機械工程設計人員在產品動力系統設計上的選擇也不斷增加，設計人員可以充分發揮自己的創造性思維、觀念和方法，將各種新的潔能源作為機械產品的動力能源運用到機械產品設計中。現代的電動汽車與傳統的燃油汽車相比，其本身就不會排放出污染大氣的有害氣體，同時也減少了硫和其他微粒污染物，降低對環境的污染。電動汽車可以在用電低峰期充電，提高電能的利用率和經濟效益。
3結語
關鍵詞：質量安全；功能設計；成本；規避風險；滿意度
隨著機械設計行業的革新，機械設計管理已經不單純的是產品的功用性管理，更為主要的表現在產品的知識密度，產品的多個功能性，產品的質量絕對安全和產品的推廣價值以及規避高風險性的實用價值管理上來。機械產品的設計首要考慮的是產品的質量安全，其次是產品本身的價值所在，再有就是在設計流程中理論和實踐的相互影響，最終形成產品，通過對管理資源的有效控制達到流程的節約化，直接化和實用性，更好地保證產品使用用戶對新產品的滿意度的提升。
根據當前機械設計企業的行業特點，對于機械設計行業中存在的幾大管理問題做一個簡單的分析。
一、機械設計質量安全管理
任何產品的質量安全都是頭等大事，機械設計也不例外。在機械設計行業中，設計人員一定要有嚴謹，負責的工作態度，嚴格按照設計思想，嚴格排查安全隱患，在設計中杜絕因管理疏忽而帶來的安全問題。在機械設計過程中要把安全問題落實到每個人，責任明確，分工具體使質量得到保證，安全隱患消除與萌芽狀態。
二、設計工藝流程的規范化管理
機械設計屬于嚴謹的學科范疇，一切的設計行為要遵循科學，遵循設計原理。在整個設計工藝中要考量圖紙的可行性，理論的靈活運用和靈活變通，對于設計所需要數據要進行深入的運算，確保達到數據的嚴密性。對于不確定的數據要進行多個論增，對于不明確的，不理解的理論要加以掌握理解，確保設計工藝的規范化，科學化，工藝流程的萬無一失。只有嚴格地執行規范化的設計工藝流程才能保障設計成果的規范化以及它的市場價值所在。
三、機械設計中的誤區以及出現問題的解決
在過去的機械設計的過程中，我們往往注只是重了設計成果的使用性，但是對于設計成果的實用性以及它的多個功能，我們并沒有過多地關注。趕時髦。為求“省事”，追蹤市場新產品和暢銷產品，對顧客的需求一片模糊，又不愿花力氣搞清，你上我也上，一轟而起，一轟而下。缺乏科學而準確的市場(需求)調查、需求分析和產品規劃，是一種盲動行為，失敗的可能性極大。實踐證明，好多機械設計企業經營失敗的根本原因首先是設計人員忽略顧客、缺乏市場調查與可行性認證，它們將導致90%的企業失敗。其他導致失敗的原因還有：由于管理者忽略變化、過分自信、過分自信與傲慢而錯誤地估計市場接受能力、吸收了不必要的合作伙伴、不能跨專業全面思考、企業缺乏長遠的目標與規劃，以及企業的經驗沒有公司和產品的特色。“現在供應，以后修理”。忘記了企業生產的產品(可觸摸的)和服務(不可觸摸的)只能在被顧客接受并使其滿意的前提下才能獲得競爭勝利和實現經濟與社會效益。這是企業缺乏“信譽資本(良好的社會信譽認同感)”的表現，它的嚴重后果是導致企業的成員沒有誠信、弄虛作假，最終使企業。所以企業的管理層應該清楚地知道，信譽資本有多少進展，以便即時采取擴大信譽資本的措施。對機械設計中出現的類似誤區，機械設計人員一定要有高度的市場敏銳感，嚴謹的設計理念，積極負責的工作作風，才能徹底矯正因為設計思維而帶來的對新產品的影響。
四、核心技術的保護管理
機械產品及其制造系統的創新是提高企業競爭力的關鍵因素。從本世紀初到60年代，機械設計業的競爭是以成本為測度的數量擴張時代，企業核心競爭力因素是成本最低，即規模經濟方式，在這種情況下對大多數進行工業化的國家和地區來講，需要的不是產品創新，而是引進產品與生產設備。70年代到80年代末它轉變為質量的競爭。幾十年的成本與質量的競爭，使多數國家和地區已經實現或可重現至今仍占主流的中低技術產品(占80%~90%的世界產品)的制造，且彼此間質量的差距越來越小，而成本的優勢在發展中國家與地區。在未來的市場競爭中，企業競爭力的主要因素變化為：新產品創新與改進的設計開發能力及其上市的速度；為保證新產品上市速度、產品質量(特別是可靠性與安全性)的控制和成本控制要求創新和改進制造系統及其運作；創新與改進服務及其質量。設計產品及其制造系統和制造過程控制的創新成為提高企業競爭力的關鍵因素，而產品的設計與制造質量、成本、開發上市速度成為企業活動的第一類核心自變量。
五、機械設計的風險管理
機械設計是一項高風險投資。新產品的成功創新或改進將有利于形成機械企業新的經濟增長點，促進經濟的發展，有助于合理的產品結構和產業結構形成，以及企業競爭力的提高。但是各國多年的產品開發實踐證明，它是高風險、高投資、高收益的活動。其最突出的特征是高風險性。如何應對這種風險，其主要依托應當是對于新產品的市場前景和潛在前景科學的分析，通過分析和觀察做出有利的判斷，盡可能在設計之初就規避因為設計帶來的市場風險。
六、機械設計的成本管理
好的設機械計不但要技術先進，制造可行，操作方便，而且要經濟合理，同樣也要求它易與管理，尤其是對成本的控制。所謂成本管理，其核心就是降低產品的成本。可以說，產品成本的高低，在產品設計的階段就基本上確定了，因此，降低產品成本，永遠是設計人員的一項主要任務，是機械設計領域中的一個永恒的技術經濟問題。設計人員進行產品設計時，必須牢固地樹立經濟效益的觀念，對每一個零部件進行功能成本分析，確定合理的技術指標和成本目標。加強成本管理直接決定企業參與市場競爭的成敗，這個環節至關重要，我們在成本預算中永遠要把最低的成本核算到設計體系中，也就是說最低的成本就是開拓市場最大的資本，由此可見成本管理在機械設計企業舉足輕重的作用。
七、機械設計產品的質量評估管理
樹立長效果的評估機制，對于設計成果的安全性能，可靠性，穩定性要有一個明確的認知。通過評估掌握設計過程中的問題解決方法，發現不足，在此基礎上尋求更好的解決方案。為今后的設計打下良好的技術基礎和理論基礎。
八、對設計人才團隊的管理
人才永遠是企業獲得核心競爭力的根本保證。為了實現建設機械工業新高地的戰略目標，加快各類人才隊伍，特別是科技人才隊伍的建設，通過企業內在機制的建立和外部環境的改善，充分發揮市場對人才資源配置的基礎性作用，吸引和凝聚各類優秀人才，在企業內部形成優秀人才在數量、結構和綜合素質等方面具有相對優勢的人才高地，為企業的持續發展提供組織保證。此外對于優秀的人才，企業更要做到敢于用，敢于叫他們走出去，請進來，靈活的用人機制無疑是保證機械設計技術人員設計生命力的靈丹妙藥。
九、加強知識產權管理
關鍵詞：TRIZ理論，創新設計，機械產品，
二十一世紀全世界范圍內機械產品激烈競爭，各個國家都很重視如何提高產品的設計水平，增強其競爭實力。而產品設計最主要的目標就是對產品進行創新，滿足消費者的需要并且占據市場更重要的位置，所以，要想增強機械產品自身的競爭實力，最根本的途徑就是重視創新設計。創新設計理論又叫做TRIZ理論，是設計的核心理論，目前已經在機械產品創新設計中被廣泛應用，可以提現企業的核心競爭力。1946年，前蘇聯G.S.Altshuller創立了TRIZ理論，指的是發明問題的解決理論。以這個理論為基礎，軍事工業得到了很大的發展。二十世紀九十年代開始流入美歐，在某些企業當中開始應用并且推廣，取得了很多發明專利，隨之也產生了經濟效益，當很多國家興起了TRIZ理論研究和推廣的熱潮。1998年之后，TRIZ理論開始在中國出現，不少科研機構把TRIZ理論作為技術創新的首選，積極的進行探索。這篇論文主要是探討TRIZ理論主要內容以及在機械產品創新設計中的應用。
1.TRIZ理論基本內容概述
TRIZ理論的觀點是，發明問題的關鍵是解決沖突，而解決沖突需要遵守相關的原則：對系統的某個零部件或者性能進行改進時，不可以影響到系統或者相鄰的其他零部件以及性能。沖突主要包括技術沖突和物理沖突，物理沖突指的是如果對一子系統出現相反的要求時所出現的沖突，系統的某個部分同一時間出現兩種相反的狀態，主要是由一個參數造成的。技術沖突的含義是系統的某個部分性能增強造成了有害以及有用兩種結果，也可以理解為有益作用被引入或者有害作用被消除，造成其他的一個或者幾個子系統性能降低，這種問題主要是由兩個參數造成的。
G.S.Altshuller在理論當中提出了四十條沖突解決原理，也就是發明原理以及沖突解決矩陣的含義，各種領域的相互沖突的特性通過高度的概括，抽象成為三十九個技術特性參數（也叫做通用工程參數），矩陣中的行代表沖突惡化的參數，列代表沖突改善的參數。針對技術沖突，可以以沖突矩陣為基礎，找到對應的發明原理，從而找到解決問題的辦法；針對物理沖突，通常利用分離原理了可以找到解決辦法，發明原理和分離原理之間具有一定的關系，一條分離原理，可以對應很多條發明原理。
2.TRIZ理論在機械產品創新設計中應用
2.1.TRIZ理論在機械創新設計中應用的步驟程序
將TRIZ理論應用到機械創新設計當中，主要的步驟是：對機械系統問題進行分析，明確關鍵的技術功能，找到造成系統中問題的參數，對沖突的類型進行判斷。如果系統中的問題主要是由一個參數造成的，屬于物理沖突；如果是由兩個參數造成的，屬于技術沖突。可以通過分離原理解決物理沖突，對分離方法進行確定，包括時間分離、空間分離、整體和部分的分離、基于條件的分離，根據實際的分離原理和解決沖突的發明原理的對應關系，找到解決問題的辦法。技術沖突，第一步要確定惡化技術特性參數和改善技術特性參數，再以沖突矩陣為基礎，找出對應的發明原理，從而找出解決問題的辦法。最后，把推薦的對應的發明原理應用的具體的問題上，對每一個原理在具體問題上的實現和應用進行探討。
2.2.呆扳手的創新設計案例
設計初期的呆扳手在松開或者擰緊六角螺母或者螺栓時，因為螺母或者螺栓受力點在兩條棱邊，很容易變形，因此無論是松開還是擰緊都比較困難。而新的設計需要避免原來設計當中的缺陷。后來美國一項以沖突矩陣為基礎的專利解決了這個問題。這個專利是從三十九個通用工程參數當中選擇一對特性參數：1）提高質量的參數：物體所產生的有害因素，可以對螺母或者螺栓減少磨損。2）可以造成負面影響的參數：制造精度，全新的改進有可能造成制造的困難。然后把上面的兩個參數代進沖突矩陣，可以得到下面四條發明理論，即是：維數變化、小對稱、拋棄與復制、修復。通過分析維數變化以及小對稱這兩條發明原理可知，經過創新的呆扳手工作面的某些點可以和螺母或者螺栓的側面相接觸，而不僅僅是接觸棱邊，因此解決了這個問題。
通過這個實例可以說明，機械產品的某些參數或者特性進行改進之后會造成其他參數和特性的惡化，可以通過沖突矩陣來解決這種技術沖突，這說明在機械產品設計當中應用TRIZ理論時具有價值的。
2.3.某飛機的航空發動機引擎罩的創新設計案例
某飛機的航空發動機引擎罩在設計時，表現出來的技術沖突是：一方面希望發動機可以吸入較多的空氣，另一方面又希望發動機罩和地面之間的距離可以不減少。把它轉化為物理沖突：應該將發動機罩的直徑加大，這樣有利于吸入空氣，但是直徑又不宜過大，避免機罩和路面的距離減少。
這個物理沖突可以用空間分離原理進行解決。空間分離所對應的發明原理當中有No.4不對稱原理。根據這個原理，可以把原來的對稱設計變更為不對稱的設計。如下圖所示。
圖1：發動機罩改進設計方案示意圖
3.結束語
關鍵詞：創新型人才 機械原理 教學改革
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0180-03
Reform and Practice of the Mechanical Principle Course Based on the Innovative Talent Training
Wang Min Luo Xiaolin
（College of Mechanical Engineering， Guangdong Polytechnic Normal University， Guangzhou Guangdong ， 510665， China）
Abstract： As a backbone professional basic course of machinery majors，the mechanical principle course has a pivotal position in training students’engineering practice and innovation ability.With science innovation center and off-campus practice teaching base as linkages， the teaching reform and practice of the mechanical principle course were promoted and the students’ project practice ability and innovation ability were cultivated through restructuring the teaching content， optimizing the teaching means， constructing piecewise practice teaching and strengthening the construction of innovative teachers.
Key Words： Innovative talents； Mechanical principle； Educational reform
《機械原理》作為機械類及近機械類專業的一門主干專業基礎課，承擔著培養學生機械系統整體運動方案設計的重要任務，在培養大學生工程實踐及創新能力方面具有其他課程所無法比擬的優勢。但該課程內容缺乏關聯性、系統性，學生無法從整體上順利完成系統的運動方案設計，也無法從機械產品綜合設計的角度理解該課程所述知識的真正用處。并且由于課時壓縮及學生整體素質的下滑，使得學生普遍反映該課程內容枯燥難懂，機構運動費解難明，于是產生了嚴重的厭學、畏難情緒，期末考試不及格率大，學生的創新意識、創新能力培養更無從談起。
多年來，研究人員結合機械原理課程理論教學和實踐教學兩大模塊，通過合理整合教學內容，優化理論教學；改進教學方式、方法；改進作業方式；構建分段實踐教學模式；鼓勵、支持學生參加科研活動及各種科技競賽；強化創新型教師培養等方面的改革，以期激發學生學習興趣，提高學生自主學習能力。近年來初見成效，學生學習主動性提高，不及格率明顯降低，學生在各級各類有關機械創新的大賽中也獲得了較好成績。
1 重組教學內容，優化理論教學
為培養學生的分析能力、綜合能力及創新設計能力，研究人員將《機械原理》課程按照“機構分析”“機構設計”和“綜合設計”的模塊進行劃分，如圖1所示[1]。機構分析模塊主要內容包括：機構的結構分析、平面機構的運動分析、平面機構的力分析、機械的效率與自鎖、機械的平衡、機械的運轉及其速度波動的調節等，通過該模塊的學習提高學生分析問題的能力。機構設計模塊主要內容包括：平面連桿機構及其設計、凸輪機構及其設計、齒輪機構及其設計、齒輪系及其設計、其他常用機構、工業機器人機構及其設計等。綜合設計模塊主要內容為機械系統的方案設計[2]。學生通過對機構設計及綜合設計模塊的學習，在結合自身實踐經驗與理論知識的基礎上，實現機械系統的設計，從而培養了學生的創新思維及綜合設計能力。
2 改革教學方式、方法，優化教學手段
近年來，由于專業基礎課學時受到不同程度的核酰所以在有限的課堂教學時間內，教師基本需“滿堂灌”才能完成教學計劃，學生完全是被動地接受。這種單一的灌輸式填鴨式教學方式，嚴重束縛了學生的創新意識。為改進這種現狀，機械原理課堂教學過程中加強啟發式、討論式及案例式等先進教學方式的應用[3]，并借助現代信息技術，采用“多媒體課件+黑板+教具”三位一體的教學手段，強化大學生進行自主學習和自我教育的能力，培養學生的創新意識及創新能力。
課堂講授過程中，采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學手段，充分發揮各自優勢，提高教學質量。首先，采用多媒體教學不僅能節省板書時間，而且可根據教材內容，將文字、圖片、聲音、動畫等結合起來，使教學更形象、生動，激活課堂氣氛，提高學習效果。特別是機構的運動等一些難以用語言來描述的教學內容，采用多媒體教學具有突出的優勢。其次，將一些機構的實物模型和教學用具帶入課程輔助教學，使原本枯燥、抽象的教學難點變得形象生動。比如在講授齒輪時，將齒輪模型帶入課堂，針對實物進行講解，學生更容易接受[4]。最后，教學過程中，授課教師也要注意板書教學的合理運用。講解課程習題的具體運算過程時，使用板書教學效果更好。比如用矢量方程圖解法求解機構的速度和加速度時，采用板書教學，雖然耗時，但教學效果好。
3 構建分段實踐教學模式
構建以培養學生的工程實踐和創新能力為目標的分段實踐教學體系[5]，主要包括實驗教學、課程設計和科技創新三部分[6]，如圖2所示。實驗教學除包括“機構運動簡圖測繪”“齒輪參數測定”等一些驗證性實驗外，增設開放性實驗室，學生可利用課余時間在實驗室進行機械創新設計；課程設計中鼓勵學生采用計算機進行輔助設計及三維建模、分析、優化，并動手制作實物樣機模型，以提高他們的綜合分析能力及實踐能力；以機械創新大賽和工程訓練綜合能力競賽為契機，積極鼓勵學生參加各級各類競賽，激發他們的學習積極性、主動性和創造性。
（1）增設開放式實驗，構筑學生創新實踐平臺。
把示范性、驗證性的實驗，變為設計型、綜合型的實驗，并實行開放式教學，為學生進行科技制作提供必要的工作條件[7]。在W院現有大學生科創中心的示范作用下，爭取創建機械創新設計實驗室，組建機械創新小組、機械設計小組等。
（2）改革課程設計，鼓勵學生創新。
對“機械原理”課程設計的題目、內容及考核方法進行改革，探索基于項目形式的課程設計教學模式[8]。課程設計過程中，以學生為主，教師只做適當的引導；課程設計成果也不再局限于設計說明書和圖紙，鼓勵學生采用計算機軟件（比如Pro/E、3Dmax、UG等三維設計軟件）設計自己所提出的方案，繪制虛擬的三維造型，并通過軟件對方案進行模擬仿真。
（3）以機械創新大賽為契機，強化學生創新能力。
積極鼓勵并組織學生參與各種機械創新大賽，如國家機械創新大賽、省機械創新大賽、校機械創新大賽，使學生在競賽中鍛煉交流，有意識地更新和夯實基礎知識，培養學生的自主意識和創新能力。同時，學院也制定了相關政策，鼓勵學生參與到教師的科研項目中，學習教師在科學研究過程中的經驗與成果，以強化學生的工程意識和工程素質，并通過幫助教師解決實際問題，鍛煉學生的工程能力和創新能力。實踐證明，讓學生參與各項科技創新競賽是培養學生創新能力的最有效途徑。機電學院的學生在近幾年的國家級、省級機械創新設計大賽中均獲得較好的成績：第四屆“機械創新”比賽全國總決賽二等獎；第五屆“機械創新”比賽廣東省賽二等獎3項；第六屆“機械創新”比賽廣東省賽二等獎3項。
4 加強基礎作業，增加課程小論文
機械原理教學過程中除完成常規習題作業外，適當布置幾篇小論文。例如：在講授機械原理緒論部分涉及到機械發展的歷史，雖然這不是機械原理課程的核心內容，但了解機械發展的歷史對學生進一步學習相關課程是有幫助的，故該部分內容可布置相應的課程論文。讓學生完成課程小論文，一方面可培養學生撰寫科技論文的能力，另一方面又能夠使學生從被動學習轉化為主動學習，學生在進行相關資料檢索、整理、分析的過程中，既加深了對機械原理課程的了解，又能從中體會到機械原理課程的奧妙與樂趣，從而激發學生學習的興趣。
5 加強創新型師資建設，促進創新型人才培養
俗話說“嚴師出高徒”，所以，創新型人才的培養關鍵在教師，只有建立一支創新型指導教師隊伍，才能培養出合格的創新人才。本著“請進來，走出去”的原則，建立專任教師和兼職教師相結合的高水平師資隊伍。一方面聘請企事業單位具有豐富經驗的工程技術人員出任兼職教師，開設專題講座，講授專業概論、學科前沿，指導學生實踐實習、課程設計和畢業設計等教學環節。另一方面，更為重要的是制定相關激勵政策，鼓勵教師主持參與教研和科學項目研究，組織教師到企事業單位或科研院所學習、培訓、工程現場實踐等，以提高教師自身的工程實踐能力和創新思維能力。教師在教科研中形成的新思想、新方法，及創造的新成果會潛移默化地滲透給學生，進而激發起學生們的創新精神和創新欲望。只有教師的教學能力和創造性思維能力活躍起來，才能保證創新教育的順利開展，促進創新型人才的培養。
6 結語
《機械原理》課程在培養學生機械綜合設計能力、創新能力和解決實際問題的動手能力中占有十分重要的地位。采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學手段，保證教學效果。以機電學院大學生科技創新中心為紐帶，鼓勵學生參加各級各類大學生科技創新競賽；鼓勵學生參與教師的教學和科研項目，以多元化的實踐模式促進學生工程實踐能力和創新能力的培養。以校外大學生實踐教學基地為依托，加強創新型師資建設，開展創新性教育，提高學生運用現代科學技術解決工程實際問題的能力和實踐動手能力，促進創新型人才培養。
參考文獻
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關鍵詞：機械基礎實驗平臺；實驗室建設；整合優化
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）25-0252-03
大學生的實踐能力不強及創新能力薄弱是當前高等教育最突出的問題。實踐環節是培養學生實踐能力、創新能力的重要環節，是培養創新能力的重要載體，故加強實踐環節是形勢所趨。中南大學機械基礎實驗平臺主要承擔全校工科類本科生的機械設計基礎、工程制圖、創造工程學等課程的實驗教學與管理工作。為了滿足中南大學首創的創新型大學辦學要求和“A”型人才結構目標，本文探討如何整合優化大機械基礎實驗平臺，建立符合創新型人才培養目標，集知識、能力、素質結構為一體的基礎性實驗平臺。
一、大機械基礎實驗平臺建設方案
（一）搭建六個開放性實驗教學平臺
實驗中心根據獨創的“五個層次”實驗教學體系，搭建了六個實驗教學平臺：引導認知平臺、基本訓練平臺、基礎實驗平臺、綜合實驗平臺、創新實踐平臺和開放實踐平臺。
（二）建立實驗室開放管理機制
實驗中心通過采用信息技術和計算機技術，建立了實驗教學全過程和實驗室基本信息計算機管理系統，實現實驗室管理信息化和網絡化，建立了開放性實驗教學網絡管理系統。
（三）隊伍建設及激勵機制
學校和實驗中心通過制定一系列優惠政策、激勵措施、監督機制，激勵實驗教學人員在職攻讀碩士、博士學位，同時鼓勵實驗技術人員參加科研工作，使實驗教學人員與教師一樣可在學術上有所發展，穩定了實驗隊伍。
（四）建設三個特色示范基地
按照從機械測繪、機械設計、機械制造的創新過程，建設三個特色示范基地：圖形三維可視化虛擬技術示范基地、現代測繪制造基礎技術示范基地和機械創新實驗示范基地。
圖形三維可視化虛擬技術示范基地其組成部分有：大幅面沉浸式虛擬現實投影系統、小型桌面虛擬現實系統、6自由度交互式虛擬現實系統、虛擬現實及視景仿真軟件系統。
現代測繪制造基礎技術示范基地主要由三坐標測量儀、影像測量儀、復合式激光掃描機及小型快速成型系統組成。
機械創新實踐示范基地主要組成部分有：學生創意制圖、創新設計展示廳、機構概念創新設計和機械設計展示廳、機械創新設計多功能自控展示廳、機構創意組合實驗室、機械傳動設計及多軸搭接實驗室、平面機構創新設計及運動分析實驗室、平面機構設計分析及動態仿真實驗室、TRIZ創新實驗室、機械系統集成組合實驗、機器人機構與控制搭接實驗室。
二、大機械基礎實驗教學體系構建
（一）實驗教學理念
1.實驗教學要與我校首創的創新型大學辦學要求和“寬專業、厚基礎、高素質、突出創新能力”人才培養模式緊密結合。
2.在教學過程中，應給學生自我發展的空間，對不同能力、不同潛力、不同志向的學生實現個性化培養，提高其應變能力，以創新型人才、具有市場競爭力的多樣化綜合型高級人才為培養目標。
3.將資深教授實質性地引入實驗中心的關鍵崗位，使之在實驗室規劃、建設中發揮引領和主導作用，實現理論教學和實驗教學師資的有機融合以及實驗教學與科學研究、產品研發的有機融合。
4.本著讓實驗教學覆蓋廣、受益大、影響深的原則，大機械基礎實驗平臺應該成為全校學生工程實踐訓練和素質教育基地。
5.通過學、研、產平臺培養大學生創新創業能力，依托我院學科性公司――山河智能和中大創遠，工藝實習、生產實習、畢業實習設計與論文等實踐教學到科技成果產業化學科性公司進行，教師和學生置身于科技成果轉化為產品的實際工作之中。
6.加強與國內外學校、科研機構和工廠企業的合作、共建和交流，引進先進的教學理念和技術與裝備，實現開放辦學。
（二）實驗教學體系建設
構建分層次、多模塊、相互銜接的開放型、綜合性大機械基礎實驗教學體系，包括以下四個層面。
1.認知性工程訓練：以建立大工程背景知識為目標，以激發學生對工程實踐的興趣和好奇心為出發點，開設機械結構認識、制造工藝認識、控制技術認識及工程管理認識等四個教學單元，面向全校理、工、文、經、管及法學6個學科門類數十個專業的大一學生開放，為全校各個專業提供多種選擇，使每位學生在不同的層面上認識工業系統實現的主要流程和涉及的關鍵技術，由此建立基本工程素養。
2.工程技能基礎訓練：以培養學生在知識經濟時代應該具有的工程師意識和職業轉移能力、工程實踐能力和與他人溝通合作的能力為目標，在保留傳統實訓項目基礎上，增加了綜合性、創新性的實習實訓項目，把機、電、計算機、數控技術相結合，突出先進制造技術的訓練和培訓，面對全校機械專業、非機械工科專業以及經濟、商學、管理等文科專業大一、大二年級學生開課，將實踐教學及其工藝理論知識的學習內容分為若干個教學模塊：材料成形模塊、常規機械加工模塊、數控加工與CAD/CAM模塊、特種加工與快速成形模塊，不同專業學生可選擇其中若干個模塊進行教學。在這個層次的工程訓練中，學生通過自己動手完成基礎工程技術和現代制造技術等一系列的工程訓練項目，直接獲得對現代工業生產方式和生產工藝過程的基本認識，接受生產工藝技術組織管理能力的基本訓練。
3.機械工程學科基礎訓練：以培養學生的綜合實驗能力和嚴謹細致的工作作風，加強其機械基礎系列課程之間的聯系為目標，通過讓學生按幾何體表達機構綜合機械設計機械創新的認識規律依次進行引導認知、基本訓練、基礎實驗、綜合實驗和創新實踐，將工程制圖、機械設計基礎、創造工程學等課程的實驗教學環節融為一體，形成完整的機械基礎課程實驗教學體系，面向機械類和近機類專業大二、大三學生開課。該實驗教學體系打破過去為實驗而實驗的封閉的實驗教學體系。
4.科技創新實踐：以機電系統工程為背景，以培養與訓練學生對產品的全數字化設計、制造、測試、管理及創新能力為目標，中心主辦了“數字化制造三維建模競賽”、“湖南省機械設計創新競賽”、“中南地區港澳特區金工設計制造創新競賽”，并組織參加全國各類競賽，使學生在實踐過程中通過創造性地集成運用所學知識，掌握全數字化產品開發的基本原理、知識、技能及創新能力，支持高年級本科生、研究生從事創新性科學研究及實踐。
三、大機械基礎實驗課程體系設置
（一）課程建設理念
圍繞加強學生理論與實踐相結合的能力、綜合分析與創新能力、自主設計與創業能力的培養為目標，在總結了中心近幾年的教學及改革研究成果的基礎上，提出了“一條主線、二者服務、三點結合、四個轉變、多種模塊”的非技術性工程素質培養四年不斷線教學的課程建設理念。一條主線：以培養學生的工程意識、工程實踐能力及創新意識為主線；二者服務：教師、實踐實驗指導人員聯手為學生服務，工程實踐與學科基礎實驗聯手為啟迪創新思維、培養創新能力服務；三點結合：實現理論教學、實踐教學、創新能力的培養三點有機結合；四個轉變：由實踐教學從屬于理論教學向理論、實踐教學成功接軌轉變，由傳統的金工實習和課程設計向現代工程實踐教學轉化，由操作技能培訓向技能、管理與創新實踐相結合轉變，由單項技能傳授向基于網絡的集成技術傳播轉化；多種模塊：將實踐教學內容分為若干個教學模塊，根據不同專業、不同學生來進行模塊式教學。
（二）課程體系結構
實驗中心以培養創新型人才為宗旨，為打破原有教研室的束縛，擬采用全新的大機械基礎實驗教學體系，在現有課程設置基礎上進行調整優化。其課程分布如圖1所示。
四、成效與展望
整合優化后的大機械基礎實驗平臺實施效果顯著，主要表現在四個方面。
1.調動了學生實踐學習的積極性。大量的設計型、研究型的實驗項目和開放型的體系，提高了學生積極學習工藝知識、系統的分析與設計制作技能和先進制造技術的主動性。
2.學生的動手能力和綜合性工程素質有較明顯的提高。來自后繼專業課任課教師、學校教學質量評價系統、不同院系的以及研究生培養部門或用人單位的反饋意見表明，在大機械基礎實驗平臺實施的實踐教學對學生綜合能力的培養起到了重要作用。
3.通過實驗教學的改革，學生對創新實踐的興趣有了很大提高，綜合實驗能力和研究創新能力得到加強。學生畢業論文的質量有了很大的提高，幾年來共有100多篇論文公開發表，平均每年有30篇評為校優秀畢業設計論文。學生的綜合素質也有了明顯提高，在各類比賽中取得了驕人的成績。
4.通過各層次實踐教學鍛煉和創新設計的磨練，學生的才智與潛力得到了充分的發揮，優化了各類專業的本科生知識結構，畢業生就業率高，他們的實踐能力與吃苦精神受到用人單位的高度評價。
眾所周知，古代科學的突出特點是知識體系的統一性；近代科學的典型特征是知識的分化；而現代科學則是在高度分化的基礎上，朝著知識綜合化的方向發展。本文所探討的大機械基礎實驗平臺正是順應現代科學發展趨勢而構建的符合大機械學科發展規律與國際先進水平接軌的基礎實驗教學平臺。放眼未來，大機械基礎實驗平臺的建設和完善將持續不斷的服務于培養與造就具有創新精神和實踐能力的高素質人才。
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Abstract: It is an effective way for enhancing the university student scientific innovation ability ,through developing the race about machinery innovative design .This article discusses the necessity to develop the race about machinery innovative design in vocational colleges. Then, aimed some difficulties in poor area, it proposed the machinery innovation's accurate localization. Finally, through some effective organization and practice, it achieved the goal to trainthe students’ innovative ideology and team cooperation ability, to enhance the teachers’ and students’ scientific innovation ability.
關鍵詞:高職院校;機械創新;定位;競賽
Key words: vocational college;machinery innovation;localization;race
中圖分類號:G71文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)26-0167-02
0引言
近年來,我國高等職業教育蓬勃發展,為現代化建設培養了大量高素質技能型專門人才, “以服務為宗旨,以就業為導向,走產學結合發展道路”是高職教育的辦學特色。然而,某些高職院校只注意學生職業技能的培訓,削弱了文化知識的灌輸,缺乏創新能力和可持續發展能力的培養,只是“為就業而就業”,這樣培養出來的人才很難適應當今社會知識不斷更新、崗位不斷變換的需求。
“創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達不竭的動力”,只有創新型人才,才能在社會發展中立于不敗之地。高等職業教育作為高等教育發展中的一個類型,肩負著培養面向生產、建設、服務和管理第一線需要的高技能人才的使命。因此,在高職院校機械類專業中開展機械創新設計大賽是十分必要的。
1研究的意義
1.1 基本宗旨本項目的研究與實踐擬在解決高職院校如何培養機械創新人才和學生的創新意識,進而將創新作品轉化為企業的產品,構建新型的校企合作模式,推動地方經濟的快速發展,為地方經濟服務。
通過機械創新設計大賽將大賽中暴露出的問題反饋到創新人才培養的課程體系,改進我們的教學方法和轉變培養模式,促進教師教學水平和創新能力的提高,為學生營造良好的創新氛圍,培養學生的創新意識。在舉行機械創新設計大賽時,在社會上大力宣傳,并邀請企業專家共同參與,讓大賽中優秀、成熟的作品轉化為企業的產品,推動地方經濟的快速發展,逐步將高職高專院校轉變為地方企業的技術服務中心。
1.2 具體目標通過幾年持續的機械創新設計大賽,主要達到如下目標。
①提高高職院校學生的創新意識和創新設計能力,使學生能夠為解決實際問題而主動去學習知識,變被動接受知識為主動索取知識,讓學生早日將所學的理論知識用來解決實際問題,早日與社會接軌。②穩定和鍛煉指導教師隊伍,使更多教師熱衷于指導大學生機械創新設計工作,形成學生、教師和教學、科研相互輻射的互動效應。③將比賽中反映出的創新能力所需的理論知識、專業技能反饋到教學的各環節,從源頭提高大學生創新的潛能,改革“機械創新設計”相應的教學內容,改善學生機械創新設計活動的實施條件,提高學生的實際動手能力。④將比賽優秀、成熟的作品通過當地企業轉換為產品,推動地方經濟的快速發展,構建新型的校企合作模式,為地方培養高技能創新人才。⑤通過選拔,推薦部分產品參加省級或省級以上層次的機械創新設計大賽,提高學院知名度。
1.3 研究價值本項目研究和實踐的價值在于提高課堂教學知識的應用實效,促進基本知識和基本技能在實際運用中能更好的相結合,培養學生的創新意識和創新設計能力,使學生能夠為解決實際問題而主動去學習知識,變被動接受知識為主動索取知識,讓學生早日將所學的理論知識用來解決實際問題。同時,在本項目的研究和實踐過程中,教師的參與指導以及和創新小組成員的之間的相互交流,相互探討,共同發展,共同進步,使更多教師熱衷于指導大學生機械創新設計工作,形成學生、教師和教學、科研相互輻射的互動效應,大力提升教師教育理論水平和研究技能,不斷鑄造成一支科研型的教師團隊,促使學校成為一所科學發展、特色發展、可持續發展的學校。
2研究中存在的困難
2.1 學院及周邊環境的制約廣西現代職業技術學院地處河池市,該地區為革命老區、山區,屬于少數民族聚集地,經濟欠發達、工業基礎尤其是機械工業相對薄弱,機械類產品市場很不完善。
該學院機電類專業近年基礎設備投資較大,大部分設施可應用于職業技能培訓,然而可以用于機械創新的高科技含量的設備明顯不足。客觀環境造成在該學院開展機械創新設計大賽有一定的實際困難。
2.2 科研力量相對薄弱要在學生中充分開展機械創新設計大賽,就要求專業教師必須具備相當的科技創新能力。由于地域的原因,近年來雖然該學院機電類專業引進了一批專業教師,但大部分教師科研能力不足,而且這些教師出去交流的機會相對較少,其科研能力的開發基本依靠自學;許多教師忙于教學任務,根本無暇進行科技創新。科技創新離不開校企交流,而該地區機械類企業現代化程度相對較低,通過校企交流提高教師的科研能力也很難達到目標。
2.3 學生自身存在的不足由于客觀原因,該學院機電類專業所招收的學生絕大部分文化基礎非常薄弱,理解能力和學習能力相對較差,缺乏刻苦鉆研精神,科技創新素質較低,動力不足。具體表現為:①缺乏系統的科學理論,基礎知識不夠扎實,好高騖遠而能力不足;②缺乏拼搏的精神和頑強的毅力,沒有掌握精深的專業技能,虎頭蛇尾,甚至是是半途而廢。③沒有高超的學習技能和創造性的思維方式,缺乏敏銳的觀察力和強烈的好奇心,缺乏豐富的想象力和敢與冒險的勇氣,立項沒有創意。④缺乏博大的胸懷,高尚的人格和團隊協作精神,單打獨斗,無功而返。
2.4 科研創新激勵機制不夠健全,經濟基礎不夠雄厚科技創新離不開經濟的支持,目前,該學院的機械創新設計大賽剛剛開始,相關的政策還不十分明確,這在一定程度上也制約了該項目的順利實施。
3機械創新設計大賽的組織與實施
3.1 活動的宣傳與發動首先,組織各相關專業教師和學生輔導員召開機械創新設計大賽宣傳動員會,制定詳細的活動計劃;通過教研室督促,輔導員宣傳,使每個學生了解此次活動的意義及相關日程安排。其次,為了保證機械創新設計的質量,選拔數名專業課教師精心準備相關的科技創新講座。通過系列講座,培養學生的創新思維,使學生了解基本的創新方法和技巧;重點了解機械傳動、液壓與氣動、電氣控制在日常生活和創新設計中的運用,并使學生了解科技論文寫作的基本格式和寫作技巧,培養其科研能力。
3.2 機械創新組織機構的組建,激勵機制的確立為了保證機械創新設計大賽的成功,我們成立了三個專門機構。
①在系部成立機械創新設計大賽領導小組,由系主任親自掛帥,以機械教研室為依托,相關專業教師為小組成員。②根據學生參加活動的報名情況,在各個參賽班級成立機械創新小組,并為每個小組配備1-2名專業教師作為指導教師,全稱指導學生的機械創新設計活動。③ 在原有的機械協會的基礎上,成立機械創新協會,具體負責活動的協調工作。
為了充分調動學生參與機械創新的熱情,我們提出了幾項鼓勵措施:①活動期間,實習實訓場所全方位開放,為學生創作提供設備、刀具、量具及部分耗材,并委托實習指導教師對學生的制作加工予以必要的指導。②所有參賽作品耗材由學院統一報銷,免除學生的經濟顧慮。③ 獲獎作品除頒發榮譽證書外,并給予參賽學生和指導教師一定的物質鼓勵。④推薦部分作品參加第四屆全國大學生機械創新設計大賽廣西區競賽。⑤此次參賽作品的設計說明書可以作為畢業設計。
3.3 活動的定位此次機械創新設計大賽,適逢“第四屆全國大學生機械創新設計大賽廣西區競賽”,其主題為“珍愛生命,奉獻社會”;內容為“在突發災難中,用于救援、破障、逃生、避難的機械產品的設計與制作”。根據我院的實際情況,我們把參賽作品定位在“方便實用、節能環保,有一定的創新性”,避免過大的投入,不追求過高的科技含量。目的是通過這次大賽,提高廣大師生的科技創新素質,養成團結合作、合理分工的團隊意識,加強師生交流,強化系部凝聚力,提高學院知名度。
3.4 活動效果與評價經過長期的宣傳組織,機電工程系機械創新設計大賽如期舉行,此次比賽共收到參賽作品19件,經過層層選拔,遴選出3件作品參加“第四屆全國大學生機械創新設計大賽”廣西區競賽,經過評比,由韋建軍等老師指導、傅俊淇等同學創作的作品“離心式摩擦緩降器”以其“節能環保、方便實用”的特點深受專家好評,并奪得大賽一等獎,另外兩件作品也分別獲得二、三等獎。
通過這次活動,培養了同學們的團隊合作精神和創新意識,增強了廣大同學積極學習專業知識的興趣,同時也提高了廣大教師的科技創新能力。賽后,許多同學紛紛表示,此次活動很有意義,大家在創作過程中主動學習,解決了以前在課堂學習中未曾解決的難題,充分理解了專業知識的有用性。同學們建議,希望以后經常舉行這類活動讓更多的同學參與進來。
4結束語
實踐證明,在貧困地區高職院校開展大學生機械創新設計大賽是十分必要的,通過這項活動,能夠培養學生學習專業知識的興趣,提高其團隊意識和創新能力,有助于提高學生的綜合素質,同時有助于教師科研素質的提高,并有利于促進學院科研氛圍的形成。
參考文獻:
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根據國家機械設計制造及其自動化專業畢業培養標準中對畢業能力要求之4“具有設計機械系統、部件的能力”要求，整合現有教學內容，形成了基礎知識遞增和設計能力遞進的機械設計類課程教學環節結構。其中先修課程包括數學類、工程力學、機械制圖、公差與技術測量等基礎課和專業基礎課。為達到“具有設計機械系統、部件的能力”的畢業要求，設計了課程教學及課內實驗、基礎設計能力培養、創新設計能力培養三個能力遞進培養環節。
2機械設計類課程教學及課內實驗
課程教學及課內實驗教學環節分為機械原理和機械設計兩個部分，每部分。含課內實驗，課程內容及培養目標如下：機械原理課程是一門培養學生機械機構運動設計與分析的技術基礎課，主要研究機構的結構分析、運動分析和動力分析，常用機構設計的基本理論和方法，機械系統傳動方案的規劃與設計，其主要任務是培養學生：第一，理論聯系實際的學風，設計實踐能力和創新精神。第二，掌握機構運動方案設計的能力。第三，具有機械系統運動簡圖的繪制，計算機輔助機構分析和設計的能力。機械原理實驗教學是機械原理課程教學中的實踐環節。在實驗中通過安排部分課程基本理論的驗證性實驗，使學生進一步加深對課堂教學內容的理解。通過增設一些綜合性、設計性實驗，培養學生基本知識、基礎理論與實際項目需求的理論知識應用能力，同時培養學生創新意識和能力。通過設立較多的選修實驗，促進學生的個性發展。機械設計課程是一門培養學生機械設計能力的技術基礎課，在教學內容方面著重掌握機械設計的基本知識、基本理論、基本方法和創新思維，通過對本課程的學習，使學生掌握常用機構和機器中各種通用零件的基本理論和基本知識，初步具有機械結構方面的分析、設計能力，同時注意培養學生正確的設計思想和嚴謹的工作作風。機械設計實驗教學通過設立部分驗證性實驗，使學生進一步加深理解課堂教學的內容；通過設立一些綜合性、設計性實驗，培養學生理論聯系實際的能力及機械結構設計的創新意識和創新能力；通過強調學生參與實驗的全過程，培養學生的動手操作能力；通過設立較多的選做實驗，滿足學生的求知欲，促進學生的個性發展。
3基礎設計能力培養
機械設計課程設計是機械設計基礎類課程的重要實踐性環節，通過對機械傳動裝置和簡單機械的設計，使學生綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論和實際知識，熟悉機械設計的一般規律，掌握機械通用零部件及簡單機械的設計理論及設計方法。培養學生理論聯系實際的正確設計思想，樹立工程意識，培養獨立分析和解決工程實際問題的能力，為畢業設計和以后從事工程設計工作打下良好的基礎。課程的教學目的：第一，學習機械設計的一般方法、步驟，掌握機械設計的一般規律。第二，學會從機器的功能要求出發，合理選擇傳動機構的類型，制定傳動設計方案，正確計算零件的工作能力，確定它的結構、形狀、尺寸及材料，并考慮制造工藝、使用、維護、經濟和安全等問題，培養機械設計能力。第三，進行機械設計基本技能訓練，例如計算、繪圖，運用標準、規范、手冊、圖冊和設計資料，以及使用經驗數據和處理數據等。第四，通過編寫設計說明書，提高學生文字表達能力，掌握撰寫技術文件的有關要求；培養學生運用計算機撰寫論文的能力。第五，訓練學生用CAD繪圖的能力。機械綜合課程設計是形成機械裝備設計能力的重要實踐性教學環節。內容以車床或銑床的主傳動系統設計為主線，以所學過的機械制造裝備的基礎知識為支撐，完成主傳動系統設計、操縱裝置布置、工程分析計算等環節的訓練。其目的是在相關先修課程學習后，進行機械結構設計綜合訓練，使學生掌握機械系統分析和設計的基本步驟和方法，培養和鍛煉學生綜合運用所學知識解決實際工程問題的能力。
4創新設計能力培養
學生創新設計能力培養包括機械產品創新設計與仿真和機械創新設計與制作兩個環節：機械產品創新設計與仿真是學生以項目組的形式自主開展的為期一年的研發與制作項目，在學院的統一命題下完成一項任務。提高學生自主學習、問題求解、團隊協作、項目管理、綜合創新等方面的能力和素質。機械創新設計與制作是結合學生已有的知識儲備，充分發揮學生的創新設計思維，通過機構綜合模擬現實自然界生物的動作行為，并輔以相應的控制系統達到機構的協調運動。在教師的啟發和指導下，學生以組為單位自主地進行相關內容科技文獻檢索、方案設計、虛擬仿真、繪制加工圖紙、撰寫設計說明書并進行答辯，通過工程實踐培養學生靈活運用所學機械設計知識的能力。
5結論
