机械创新设计能力培养的实践与探索.doc

机械创新设计能力培养的实践与研究 董万福 【内容概述】 该课题根据本科教育的定位和社会的需要，在对国内外高等工程教育进行广泛调研的基础上，从存在的现象与问题着手，深入分析了造成这些问题现象在教学实践等诸方面存在的深层次原因，针对现有课程及教学体系提出了相应的解决办法与实施措施，构建了“两课两实践”的机械创新与实用设计课程体系，并在多个教学周期内实施和不断完善。学习与应用现代设计方法学知识，拓展学生的知识面；通过举行各种科技活动，提高学生的动手能力，增强学生的工程意识和创新能力。 一、基本内容1、问题的提出在长期从事机械设计制造及其自动化专业机电一体化方向的毕业设计指导与专业课的教学工作中，以及毕业后走上机械专业技术工作岗位的学生反馈情况中，我们发现学生在踏上专业技术岗位后很难迅速进入专业技术状态，不知道用何种方式解决面临的实际问题，不能从工程实际出发思考问题；不能全面地、多角度地分析问题和解决问题；创新能力不够，提不出有价值的问题，无法完成原理性方案设计和结构方案设计这一类综合性创造性的工作。2、 问题原因分析针对这些存在的问题，结合长期从事机械类专业的教学、科研及机电一体化系统（产品）设计与研发的实践，我们分析得出造成目前现象的主要原因在于机电一体化方向科学技术的迅猛发展，导致目前教学大纲教学计划在体系上的不足，以至学生专业知识体系结构不够完整，使其无能力有效地整合这些知识，最终无法形成创造性地解决专业问题的知识体系和实际能力。（1）机电一体化方向涉及课程学科量大面广。各门学科课程自成体系，相互缺乏交流，教学内容的处理与取舍多从本学科课程出发考虑，少从专业和机械工程技术实际应用的需要来考虑。（2）缺乏系统与设计方法学这类综合性“务虚”课程。补充各门学科的不足，加强各学科课程之间的联系，以致无法形成一个知识的有机整体和合理的知识体系。（3）创新教育不够。创新是机械设计最本质的内容与核心，而创新能力来源于具有合理开放的创新知识结构，以及创新思维的培养、创新方法的学习和创新实践活动的实践培养。3、解决办法要解决以上存在的问题，需要有针对性改革原有课程及其教学体系，加强实践性环节的指导，培养学生的创新实践能力。为此，我们对相关的课程进行了大胆的改革，构建了由机电一体化系统设计和机械创新与实用设计方法学两门课程，机电一体化系统设计课程设计和机械创新设计与制作两个实践性环节组成的“两课两实践”的机械创新与实用设计的系列课程体系。（1）机电一体化系统设计课程可以弥补各学科之间联系的不足，使各学科知识在这类系统性综合性课程的整合下形成一个有机的整体。该课程从工程技术的需要及整体角度出发，完善和补充在各学科课程中未曾涉及的内容，并着重分析研究机电一体化系统各构成要素之间的连结设计(即接口设计)。（2）机械创新与实用设计方法学的设置，一是解决了机械设计的程式性问题，为学生从事机械设计提供一个可借助的基本步骤与方法论的指导；二是通过创造性基本原理、创造性思维方法、创造性技法的学习和创造性活动的积极参与，培养其创新能力。（3）机械创新设计实践分散安排在课外时间，采用选题与命题相结合的方式，进行设计并完成制作。首先，可以积极发挥学生的主观能动性，增强学生的兴趣与提高其创造性能力。其次，可以物化所学的书本知识，加深所学知识的理解，提高学生的工程意识。4、实施措施（1）完善专业的教学体系，制订、编写和修改各科教学大纲。（2）在教学过程中，突出重点、关键点，注重应用，少讲理论。分析解剖实例，突出系统装置、各部件在使用中存在的问题和注意点。（3）严格执行教学大纲，并用生动的工程实例来进行教学并丰富完善教学大纲。（4）尽可能为学生提供实践锻炼的机会，以培养学生的工程意识，加深对知识的理解和运用。（5）从工程实际出发严格要求学生，并对学生进行严格考核。二、创新点1.在高校中，设置“两课两实践”的机械创新与实用设计的课程体系，设置机械创新设计与制作并给一定的学分是一个创新。 2.机电一体化系统设计课堂教学着重机电一体化系统的各构成要素之间的接口设计，并补充系统设计需要而其它课程未涉及的有关内容。3.机械创新与实用设计方法学将现代设计方法学的基本思想融入到机电一体化系统设计的各步骤与环节中，既保证了实用与创新两大特色，又兼顾了拓展学生现代设计方法学的知识面。4.实施机械创新设计与制作的实践活动，并组织学生参加机械创新设计与制作，以培养学生的实际动手能力和机械工程意识。5.在毕业设计中实施以上两门课程的思想，毕业设计题目多选自生产科研实际应用项目。三、实践效果及推广价值 1.二门课程的课堂教学受到学生的普遍欢迎，尤其是毕业设计指导和机械创新设计与制作的指导更是吸引了众多的学生，毕业后的学生能很快适应社会需要。2.学生通过实践完成项目，在参加第一届全国大学生机械创新设计大赛中，取得西南大区一等奖，全国决赛三等奖的成绩。3.在一定程度上补充了各专业学科未曾涉及的内容，使机电一体化系统设计这一集机、光、电、计、液于一体的边缘系统的学科初步形成了一个有机整