机械创新设计比赛的实践.docx

机械创新设计比赛的实践全国大学生机械创新设计大赛是经教育部高等教育司批准的面向大学生的群众性科技活动。大赛的目的在于引导高等学校在教学中注重培养大学生的创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神；加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际需求通过创新思维，进行机械设计和工艺制作等实际工作能力；吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才脱颖而出创造条件。特别是对积极探索机械基础课程教学改革、全面提高课程教学质量和大学生综合素质具有非常重要的作用。大赛自2004年举办以来，在激发学生的学习兴趣、培养创新意识、锻炼学生动手能力和提高教学质量等方面取得了丰硕的成果，因此，很多高校已经将大赛作为创新教育中的一个实践教学环节，并尝试将大赛融入到机械专业教学体系中来1-2。江西理工大学应用科学学院是一所三本性质的独立学院，经过多年的办学实践，培养“应用型”和“创新型”人才已成为学院培养目标3-4。依托学科开展多种科技竞赛活动进行创新人才和应用人才的培养是一种行之有效的办法5。我院于2008年首次参加了第三届机械创新设计大赛，作品“全自动计量售饭机”获得江西省赛区一等奖，这是江西赛区唯一独立学院获奖作品。改进后的第二代作品代表江西赛区参加全国大赛，荣获二等奖。该作品已申请专利，并有一些企业对此作品很感兴趣，计划进行市场开发。在首次参加比赛就取得较好成绩的基础上，我们积极备战，2010年携3项作品参加了全国第四届机械创新设计大赛江西赛区选拔赛，作品“机械手式机井救援机”获江西省一等奖，“土壤灭火器”获三等奖，“球型抗风暴救生艇”获优胜奖。“机械手式机井救援机”作为江西省选送项目参加全国比赛，并获二等奖。成绩的取得，来源于学生、教师、学校各方面的努力和坚持。在参赛过程中，我们分析问题，总结经验，制定出一套行之有效的操作模式。一、以赛促学，调动学生学习积极性，激励学生创新欲望独立学院的学生整体素质与重点高校相比有较大的差距，与省属本科院校相比也有一定的差距。学生的学习兴趣不高，厌学情绪较大，部分学习较主动的学生也容易被大环境同化。在课堂教学过程中，学生总是处于被动状态，很难发挥主观能动性，学习兴趣提不起来。为了更好将大赛融入到学生的学习生活中，以赛促学，我们进行了如下举措：成立机械创新协会当今大学生对学习兴趣不浓厚，但对社团活动却情有独钟。在机械创新设计大赛组织实施过程中，学院利用学生心理作用于2008年成立了机械创新协会，吸引了一批对机械创新有兴趣的学生，在课余时间以科研兴趣小组为单位开展课外实践活动，包括创新课题讨论、校外实习基地参观、小产品制作、基本加工技能培训、学术报告等。实践活动中，教师以创新理念引导学生，为学生提供了足够的思维发展空间，放手让学生大胆尝试，充分培养学生的创新思维能力、自学能力和动手能力。学生通过课外实践活动，加强了团队合作意识，拓宽了机械创新基础知识面。建立专用实验室固定的实验场所是顺利开展课外实践活动的基本保障。江西理工大学应用科学学院在实验楼建立专门实验室供学生使用。此实验室由机械创新协会管理，配备专门指导教师和常用加工工具如老虎钳、扳手、电锯、小型钻床等，并与学院实训中心建立联系，利用实训中心现有设备进行机械零部件加工并完成创新小产品的制作。这样学生可以充分利用课余时间，有计划地开展实践活动，避免了受常规实践教学的干扰，提高了学生参与课外实践活动的自觉性和主动性。定期开展学术报告和专业讲座针对机械爱好者定期开设系列讲座如：机械设计与创新能力培养、机械制造技术现状与发展趋势、传感检测技术在机电产品中的应用、单片机技术应用现状与发展趋势等，涉及设计方法、先进制造技术、测试技术、控制理论等专业技术方面知识。通过启发式、讨论式等多种方式，调动学生的积极性，引导学生思考，激发学生的创造性思维。还有一类报告是由学生自己主持的，由已毕业返校的校友和参加过往届比赛的学生讲述自己的经验，并对学弟学妹提出期望和告诫。系列讲座和学术报告的开设，拓宽了学生的基础，扩大了学生的知识面，培养了学生的创新思维，激励了学生的创新欲望。二、以赛促教，加强教师队伍建设教师是培养学生的关键，优秀的指导教师不仅应有较高的理论水平，更需具备较强的动手能力和丰富的实践经验。江西理工大学应用科学学院是2001年组建的独立学院，师资队伍结构不太合理，年轻教师居多，这些教师大多是毕业后直接进入学校参加教学和管理工作，动手能力和实践经验都有欠缺。机械创新设计比赛周期很长，从项目创意、立项、方案设计、具体零部件设计、加工制作、试验调试到参赛答辩准备等工作，需要指导教师长时间关注指导项目，并对指导教师的综合能力提出较高的要求。针对以上问题，学院在教师培养和提高教师综合素质方面做了很多工作。加强教师培训江西理工大学历来重视对青年教师的培训工作，通过多种途径来提高教师的水平。针对机械创新设计大赛，安排机械设计机械加工工艺机电传动控制液压传动等课程教师参加了教育部高等教育司举办的高校教师网络培训，通过学习先进教学理念和教学技法，借鉴其他院校的教学经验来改变教学观念，提高教学水平。鉴于青年教师实践经验欠缺、动手能力较差等因素，每年利用寒暑假时间，联系实习单位，送教师到工厂和企业进行实地培训，专门针对加工工艺、数控加工等专业操作进行培训。另外，还与本地的多家机械加工企业建立校企合作，定期派教师到生产一线去进行实践，并在合作单位与工人师傅共同指导完成机械加工工艺课程设计等实践环节。丰富课堂教学内容，创新实验教学现如今大学教育还是以课堂教学为主的教育模式，因此课堂教学水平的高低反映了学校的建设水平。江西理工大学应用科学学院针对机械创新设计大赛，丰富机械原理机械设计等基础课程的教学内容6-7。利用校内实训基地、功能实验室和机械创新设计大赛，形成有较强工程背景的教学环境，使直观式教学、现场式教学方式的采用如鱼得水。在这样的教学环境下，通过一系列以机械产品为对象的实训项目，以及采用大量的源于生活、源于生产一线的案例，使教学内容注入更多的工程因素，达到基本知识、基本理论与工程实际紧密结合的目的。为了培养学生的创新设计能力，在课程建设中对实验室进行扩充，在原有传统机械零件模型和机构模型基础上，进行机构创新、轴系创新、机械系统创意组合和慧鱼创新设备的购进，在试验内容上，增加机构创意设计、组合式轴系结构设计、机械传动综合实验等。建立教师工人相结合指导模式鉴于教师、学生动手能力较差，参赛模型或实物制作过程比较困难这一问题，结合江西理工大学实际情况，制定了教师工人相结合的指导模式。学院的目标是培养应用型人才，因此在实习环境的投入上比较大。学院有完整的金工实习工厂，其中包含了机加工的全部工种：钳、车、焊、热处理和数控机床加工，并配备经验丰富的生产工人进行实习指导。利用学院现有优势，在参赛初期的选题和方案设计阶段由教师指导完成，在模型或样机的加工制作阶段，由教师和工人共同指导，学生具体操作完成零部件的加工和参赛样机的装配。三、以赛促改，制定科学的教学计划机械创新设计大赛每两年一次，不利于学校教学计划的安排，难以保证每届学生都有机会参加；比赛筹备时间太长，从题目的公布到参加地区预赛要一年多时间，容易与正常的课程教学相冲突；大赛没有纳入教学计划，作品的设计、制作场地易与教学相冲突；大赛对学生知识面要求很广，涉及的课程多，包括力学系列课程、机械设计基础系列课程、电工电子、计算机控制、程序设计系列课程、机械加工工艺等，学生在低年级没有掌握好大赛需要的一些基本知识和技能，为了完成比赛任务临时抱佛脚，却又耽误了新课程的学习，高年级学生又忙于考研和找工作没有充足的时间参加大赛。针对这一问题，杨叔子院士在再论机械创新大赛很重要的报告中已经提出“：这一大赛不是可有可无，建议纳入个性化教学计划，并从体制上加以保证。”鉴于此问题，江西理工大学应用科学学院进行了系列教学改革。优化课程体系针对机械创新设计大赛我们已完成省教改课题“培养高素质应用型机械专业人才的综合课程设计改革”和校级教改课题“以创新设计大赛为切入点的机械原理教学改革”的研究工作。通过两课题的研究在原有教学计划基础上，针对机械创新设计大赛和综合课程设计改革8，将机械专业09级教学计划中的机械原理课程设计、机械设计课程设计和专业课程设计分别改为机械创新设计、，使之成为连续的实践教学环节，并在课题的设置上，增加创新专题，培养学生的创新意识。在课程设置上，增加了机械创新设计选修课程，开设互动式和讨论式教学环节，通过参与课堂教学提高学生学习兴趣、培养学生创新思维、掌握创新方法。在10级教学计划中增加了为期一周的机械创新实训实践环节，该实训是基于慧鱼创意组合模型和机构创新组合平台开展的，意在培养学生的创新意识和动手能力。提供政策保障、建立激励措施学院教学改革的重点是放在实践教学改革方面，因此在实验室建设和开展课题研究上给予大力支持。江西理工大学立足学院实际，专门成立了由分管科研的副院长任组长，由教务办公室主任、各系教学主任组成的大学生科技创新领导小组，对不同渠道、不同学科、不同类型、不同级别的赛事，进行策划、组织和管理，统一协调参赛学生、指导教师、方案评审、作品制作、组织参赛、动员宣传等各项工作，有计划有组织地开展学生课外科技创新活动，参与各类科技竞赛。学校投资140万，正在筹建机械创新实验室、机器人实验室和液压测控试验系统。另外学院每年对大赛设立专项资金支持，保证大赛顺利进行，对参赛老师和学生给予充分的支持和一定的奖励。四、结语“以赛促学、以赛促教、以赛促改”是各院校开展各项学科竞赛的初衷。江西理工大学应用科学学院通过参加机械创新设计大赛，促进了教学改革，完成多项教改课题的研究，提高了指导教师的理论水平和创新能力。就学生而言通过参加比赛提高了学习兴趣，培养了创新意识，增强了专业综合知识应用能力、工程实践能力和就业竞争实力。通过参加机械创新设计大赛，显示了我院的组织能力和科研能力，宣传了学校办学特色与成果，提高了学校的知名度和影响力。机械创新设计比赛的实践