综合实践教学中创新能力培养17年南昌会

综合实践教学中创新能力的培养西安交通大学机械基础国家级实验教学示范中心金悦2017年4月南昌236目录ONTENTS创新课程的设置1C2存在的问题及分析4学习引导5创新能力的培养基于慧鱼创意组合模型的实验实验流程的安排一、创新课程的设置3各类实验的比例一、创新课程的设置4综合实践项目的设置变化验证实验2000年之前64学时综合实验2004-2010开放创新2010-2016CDIO实验项目：机构简图测绘、缝纫机的机构分析、机构搭接、齿轮范成、运动参数测定、轴系的结构、带传动等实验项目：基于慧鱼创意组合模型的机电一体化实验、基于ADAMS的仿真实验、振动测试实验、机器的强度试验、机器的刚度实验等开放创新实验项目：基于慧鱼创意组合模型的机电一体化实验、基于ADAMS的仿真实验、基于创新理论的仿生机器人的设计CDIO项目：3D早餐打印机，冰面垃圾清理小车的设计与制作、冰塘挖藕机的设计与制作、欠驱动机械手的设计与制作等等一、创新课程的设置5各阶段实践项目的特点与课程内容结合，通过实验仪器操作得出数据，与已有的结论相比较。综合实验CDIO自己选题，自己设计实验方案和实验步骤，对感兴趣的问题找到结论。C:构思（conceive）、D:设计（design）I:实施（implement）、O:运行（operate）创意并实施验证实验一、创新课程的设置6综合实验及CDIO项目的作品二、存在的问题及分析7学生表现出来的问题课内实验科研训练CDIO不重视：只是获取数据不思考：不理解数据背后的物理意义

逃避：叫不来懈怠：推不动敷衍：做不了不踏实：理论学习缺乏耐心不好奇：缺乏探究意识对创新概念模糊：为创新而创新二、存在的问题及分析8创新中存在的问题创新能力自我驱动：无创意：不足执行力：缺乏二、存在的问题及分析9综合实践教学中问题分析执行力不足的原因-课堂教学和实践教学不同传授知识体系强调符号系统的逻辑性属于陈述性知识考核重点是信息记忆的准确度培养学生工作能力课堂知识运用到实际中解决问题属于过程性知识考核重点是符号物理意义的把握课堂教学实践教学二、存在的问题及分析10综合实践教学中的难点-过程性知识是不可教不可学的听懂英语会说会说会知道会信息的整合识谱音乐视唱

信息整合的过程是不可知的，需要按照基于认知规律的方法对学生引导。三、实验流程的安排1164学时综合实验项目计划书三、实验流程的安排1264学时综合实验教学进度表提交报告要求：每组一份1万字以上的实验报告，每人一份2千字以上的实验心得，实验数据，视频文件，答辩的PPT，实验周记。三、实验流程的安排13实验流程总表三、实验流程的安排14综合实验的评价基于实验结果的定量评价+基于实验过程的定性评价评分标准平时成绩(30%)

考勤实验日志团队协作实验报告(60%)

工作量饱满、创新性答辩(10%)

叙述清楚、重点突出

需要提交的材料实验报告实验心得实验日志照片、视频PPT

三、实验流程的安排15产品设计的流程1.需求识别2.背景调查3.目标陈述4.性能技术条件5.构思与发明6.分析7.选择8.详细设计9.样机与试验10.生产市场需求/项目需求/委托方对问题进行调查研究/避免重复设计将设计问题具体化明晰化必备的功能约束和性能约束概念/挫折/酝酿/想出来采用现代的分析方法成本/使用简易性/效率/性能/可靠性等指标产品研发暂时结束设计—发现缺陷—改进（反复）观察功能/测试样机参数引自【美】R.L诺顿《机械设计》三、实验流程的安排16基于产品进化原理的研发流程三、实验流程的安排17基于产品进化的研发流程05

01STEP02STEP03STEP04STEP根据需求确定产品功能查阅专利及市场相关产品确定产品方案制作原理模型05设计零件STEPSTEP06加工制作调试四、学习引导18循序渐进的培养学习学习自主学习方法的培养学习思维学习探索学习创造探索研究的培养创新能力的激发和培养学习探索学习引导的四个单元学习引导的目的四、学习引导19学习引导的原则1.学习是一个不断尝试调节的过程要给学生足够的时间自己动手尝试2.过程性知识是在不断犯错误中习得允许学生犯错误3.使学生在经验和直觉的基础上学习不断地和学生沟通四、学习引导20学习引导的核心-自主学习的培养的重要性自主学习的是能力培养的基础，是重要的个人素质经合组织的研究结论认为：真正影响经济及社会进步的是学习结果的质量。阅读“素养”成为成功的核心技能。“素养”不是知识，也不是技能，而是个人获取或应用知识和技能的能力，以及兴趣、动机、学习策略等。自主学习对于实验是不可缺少的能力四、学习引导21学习引导的核心-自主学习的培养要点为什么儿童学习语言优于成人？儿童成人模仿力低记忆力低环境简单而精准模仿力高记忆力高学习速度过快自主学习的原则：简单、明确、反复练习案例教学：有助于内隐式的学习任务分解：确保完全掌握任务驱动：由已知向未知逐步拓展四、学习引导22学习引导的六个方面了解综合实验的特点了解探索研究的核心经验学习与任务分解学习方法的强化.通过与验证实验比较的实例设定阶段性目标学习引导的六个方面.设定合理的学习预期体会综合实验的要求循序渐进科学的教育理念自我驱动自主学习的要点五、创新能力的培养23激发创新的欲望创新给我们的生活带来的影响机械的魅力、技术的魅力用自己的设计改善人们的生活冰塘挖藕的工人蜻蜓机器人五、创新能力的培养24创新的出发点-为客户创造价值阅读《蓝海战略》，把握产品的应用背景以创业的视角看创新五、创新能力的培养25阅读创新技法手册-全面了解创新创新技法手册是日本高桥诚所著，其中包括了三类一百种创新技法，实验中要求学生通读该书，课后再做介绍，使学生对创新技法有全面、系统的了解，消除了学生对创新的神秘感，有助于培养学生的创新能力。五、创新能力的培养26了解创新的规律-TRIZ理想解指出了方向技术发展规律展示了前景重视颠覆性技术五、创新能力的培养27通过案例提取优秀创新作品的特征性能可靠合理、巧妙的设计功能独特广阔的应用背景前沿的技术五、创新能力的培养28学生作品分析之一-功能独特作品名称：变相怪杰获奖等级：慧鱼全国一等奖指导教师：金悦、赵卫军作品名称：立体影像展示机获奖等级：机创大赛全国一等奖指导教师：桂亮、胡改玲五、创新能力的培养29学生作品分析之二-性能可靠作品名称：新型缓降器获奖等级：机创大赛全国一等奖指导教师：奚延辉、赵卫军五、创新能力的培养30学生作品分析之三-合理乃至巧妙的设计作品名称：梦想飞甲获奖等级：机创大赛全国一等奖指导教师：奚延辉、赵卫军五、创新能力的培养31学生作品分析之四-前沿技术作品名称：多功能并联机械手获奖等级：机创大赛全国一等奖指导教师：赵卫军、金悦作品名称：无驱动实用残疾人手指获奖等级：数字化大赛全国一等奖指导教师：史晓军、金悦五、创新能力的培养32学生作品分析之五-广阔的应用背景自动装货机器人指导教师：赵卫军，金悦第七届全国大学生机械创新设计大赛陕西省一等奖一体式纸箱自动包装机指导教师：金悦，徐海波第七届全国大学生机械创新设计大赛全国一等奖智能灭火小车指导教师：金悦，赵卫军第四届全国大学生机械创新设计大赛全国二等奖仿人形机构展示平台指导教师：金悦，奚延辉第六届全国大学生机械创新设计大赛全国一等奖五、创新能力的培养33学生作品分析之六-颠覆性的技术作品名称：学吧获奖等级：机创大赛陕西一等奖指导教师：金悦、赵卫军五、创新能力的培养34成果届次参赛作品数国赛一等国赛二等省级一等省级二等省级三等第四届1010540第五届2124975第六届1941982第七届2043271届次参赛作品数国赛一等国赛二等慧鱼一等慧鱼二等慧鱼三等第四届501230第五届712601第六届711430第七届512500近四届机创大赛实物组取得成绩近四届机创大赛慧鱼物组取得成绩六、基于慧鱼创意组合模型的实验35以创客为线索的能力培养建模方案设计原理模型基于慧鱼创意组合模型的机电一体化实验.基于创新理论的仿生机器人的设计实验指尖创客初级篇基于Inventor的仿真建模实验3D打印指尖创客初级篇.基于慧鱼创意组合模型的机电一体化实验基于创新理论的仿生机器人实验3D打印指尖创客初级篇.创客方案设计互联网的时代是分工更加精细、合作更加紧密的时代，个人能力将得到空前的绽放，创客是未来工程技术人员的一种重要生