李秀紅 任家駿 李文輝

[摘 要]機械設(shè)計課程教學(xué)目前存在工程意識淡薄、工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力弱等問題，應(yīng)在教學(xué)實踐中引入TRIZ創(chuàng)新理論，進行創(chuàng)新思維訓(xùn)練;通過增設(shè)創(chuàng)新性、綜合性的實驗內(nèi)容和加強課外科技活動，加強實踐能力和綜合設(shè)計能力的訓(xùn)練;加強校企合作，以工程技術(shù)為主線，著力提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力;以“自行設(shè)計、自由探索、自己動手、自主創(chuàng)新”為指導(dǎo)方針，構(gòu)建“基本技能訓(xùn)練→實踐能力訓(xùn)練→綜合能力訓(xùn)練”的理論與實踐緊密結(jié)合、循序漸進的綜合實踐教學(xué)體系。

[關(guān)鍵詞]工程意識 創(chuàng)新能力 實踐教學(xué) 教學(xué)體系

[中圖分類號] G642[文獻標(biāo)識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）11-0135-02

工程素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)是教育部貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重要舉措，為此教育部于2009年提出了“卓越計劃”，通過校企合作，以實際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力。國內(nèi)許多所高校率先實施“卓越計劃”，為學(xué)生創(chuàng)建早期接觸科研、開展研究性學(xué)習(xí)和參與創(chuàng)新性實踐活動的平臺與環(huán)境，加強培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實踐動手能力。為適應(yīng)新形勢的需求，高等學(xué)校以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和能力的優(yōu)秀人才為目標(biāo)，在特色專業(yè)、教學(xué)體系、實踐教學(xué)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等環(huán)節(jié)展開積極的探索或改革，取得了較好的效果。

機械設(shè)計課程是機械類專業(yè)開設(shè)的一門主要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握通用零部件基本的設(shè)計理論與方法，最終能夠設(shè)計簡單的傳動裝置。我校多年來在精品課程建設(shè)、教學(xué)改革、課外科技活動、基地建設(shè)方面做了大量的工作，但相應(yīng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)還比較薄弱。在大工程背景下，如何積極營造鼓勵獨立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新的良好環(huán)境，使學(xué)生創(chuàng)新智慧競相迸發(fā)，研究與探索機械工程類人才培養(yǎng)實踐教學(xué)改革，有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量就顯得非常重要。

一、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)工程意識

傳統(tǒng)的理論教學(xué)主要是講授通用零部件基本的設(shè)計理論和方法。為了培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，從教學(xué)大綱上調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合山西地方特色，刪減了一些公式的理論推導(dǎo)，增加了與礦山機械、重型機械、冶金機械等相關(guān)的工程案例，在加強理論教學(xué)的同時，注重這些理論知識在工程實際中的應(yīng)用。除了理論教學(xué)內(nèi)容調(diào)整外，實驗教學(xué)內(nèi)容相應(yīng)的也做了調(diào)整。從過去以認(rèn)知性、驗證性的實驗為主逐步向綜合性、創(chuàng)新性的實驗轉(zhuǎn)變，在學(xué)時安排時，除了安排8小時的必修實驗外，還增設(shè)了8小時的課外選修實驗。這些實驗內(nèi)容主要是以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、綜合設(shè)計能力為主，相配套的設(shè)備有創(chuàng)意組合機械系統(tǒng)裝配訓(xùn)練綜合實驗臺、慧魚模型、平面機構(gòu)創(chuàng)意組合及參數(shù)可視化分析實驗臺、軸系結(jié)構(gòu)搭接實驗臺等。學(xué)生在方案設(shè)計完成后，能夠在實驗臺上完成方案的結(jié)構(gòu)化，進行產(chǎn)品裝配，通過實際運轉(zhuǎn)，體驗安裝后運轉(zhuǎn)的相關(guān)問題，預(yù)測整機的性能。通過這些實驗訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的機械設(shè)計能力和工程實踐能力。

二、密切聯(lián)系實際，改革課程設(shè)計

機械設(shè)計課程設(shè)計是機械類專業(yè)必修的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的設(shè)計題目都是一般用途的減速器的設(shè)計，通過課程設(shè)計，訓(xùn)練學(xué)生使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊的能力，掌握通用零部件的設(shè)計方法。為了使課程設(shè)計與山西的工程背景相結(jié)合，對設(shè)計題目進行了調(diào)整，減速器不再是一般用途的減速器，改為礦用減速器，風(fēng)電減速機等與山西工程背景相結(jié)合的題目;在課程設(shè)計前安排認(rèn)知實習(xí)，去工廠了解這些機器的工作環(huán)境、關(guān)鍵零部件主要的失效形式及加工工藝等，在設(shè)計的過程中要考慮這些問題，尋求比較合理的工程問題解。除此之外，以全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽為載體，課程設(shè)計內(nèi)容也包含了一些創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)容，在大賽主題發(fā)布之后，學(xué)生可以自行選題，構(gòu)思方案，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，在這個過程中可以借助已有的實驗臺或者三維建模軟件來模擬作品的功能和方案的優(yōu)劣。通過這些訓(xùn)練，來培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。

三、建立創(chuàng)新基地，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

為了使學(xué)生具有良好的創(chuàng)新環(huán)境，展現(xiàn)自己的創(chuàng)新能力，以山西省實驗教學(xué)示范中心為支撐，成立了“思拓”大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計基地，吸引、鼓勵廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動，全方位培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識。我?！八纪亍贝髮W(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計基地除了為本科生開設(shè)教學(xué)計劃內(nèi)的本科教學(xué)實驗外，還開設(shè)選修實驗，基地還是為參加全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽設(shè)立專門的課外活動基地?；赜凶约旱慕M織機構(gòu)、管理辦法、獎懲制度、指導(dǎo)教師、培訓(xùn)課程等，依托于機械設(shè)計精品資源共享課的建設(shè)，基地共享了近年來學(xué)生在創(chuàng)新方面取得的成果，有視頻，有作品展示等，全方位的向全校本科生開放。為了更好培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程設(shè)計能力，在學(xué)校和學(xué)院的支持下，基地成立虛擬仿真實驗室、作品加工裝配調(diào)試室、3D模型打印室等，給學(xué)生提供自己動手、自己創(chuàng)新的平臺，將自己的設(shè)計方案轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵨锬Ｐ?。在設(shè)計過程中，除了方案創(chuàng)新外，學(xué)生也可以進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，采用集成化的新型結(jié)構(gòu)型式，用3D打印機直接打印，將新的設(shè)計理念融合在工程產(chǎn)品的設(shè)計中，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思路，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、增設(shè)創(chuàng)新課程，拓展創(chuàng)新思維

為了開拓學(xué)生的創(chuàng)新思維，“思拓”大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計基地利用學(xué)生的課外時間開設(shè)了輔修課程，結(jié)合我校課程設(shè)置，自己編寫了輔修內(nèi)容，主要介紹創(chuàng)新方法及創(chuàng)新理論在學(xué)生創(chuàng)新活動中的應(yīng)用，比如群體集智法、頭腦風(fēng)暴法、組合創(chuàng)新法、反求創(chuàng)新法、TRIZ理論等;強調(diào)組合創(chuàng)新和反求設(shè)計在原理方案創(chuàng)新的重要性，培養(yǎng)學(xué)生在創(chuàng)新活動中運用TRIZ理論尋求問題本質(zhì)或者矛盾，準(zhǔn)確把握問題探索方向，幫助學(xué)生突破思維障礙，打破思維定式，以新的視覺分析問題，進行邏輯性和非邏輯性的系統(tǒng)思維，獲得合理的設(shè)計結(jié)果。

五、加強校企合作，提高工程素質(zhì)

近年來，為了更好的培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力和實踐能力，學(xué)院與多家企業(yè)簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議。為此，基地經(jīng)常聘請企業(yè)有豐富設(shè)計經(jīng)驗的技術(shù)人員做講座，指導(dǎo)實踐教學(xué)等，同時基地還和企業(yè)簽訂了技術(shù)開發(fā)、技術(shù)服務(wù)項目，比如與太原重型股份有限公司、太重煤機、長治澳瑞特等進行合作，為學(xué)生創(chuàng)建早期接觸科研、開展研究性學(xué)習(xí)和參與創(chuàng)新性實踐活動的平臺與環(huán)境，通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，以實際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力。

太原理工大學(xué)適應(yīng)教育長期發(fā)展規(guī)劃，在機械設(shè)計課程教學(xué)中通過調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改革課程設(shè)計，加強基地建設(shè)，增設(shè)創(chuàng)新課程，密切聯(lián)系企業(yè)等手段，以“自行設(shè)計、自由探索、自己動手、自主創(chuàng)新”為指導(dǎo)方針，構(gòu)建“基本技能訓(xùn)練→實踐能力訓(xùn)練→綜合能力訓(xùn)練”的理論與實踐緊密結(jié)合、循序漸進的綜合實踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新能力。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李虹.滲透設(shè)計理念，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和設(shè)計能力[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（2）：51-52.

[2] 宋愛國，吳涓，崔建偉.測控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生工程意識與創(chuàng)新教育的探索[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012（1）：41-43.

[3] 梁峰，趙樹國，王亞杰，等.在工程訓(xùn)練中培養(yǎng)大學(xué)生的工程意識[J].沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報（增刊），2013：84-87.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]