摘要：本科畢業(yè)設(shè)計活動是地方應(yīng)用型高校教育必不可少的教學(xué)單元。畢業(yè)設(shè)計的創(chuàng)意含量是考核其作品質(zhì)量的依據(jù)之一。如何發(fā)揮畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容廣泛、方式方法豐富、實施機(jī)動靈活、師生互動的優(yōu)勢，指導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計中保持適應(yīng)性、執(zhí)著性、開發(fā)性、多變性，順利實現(xiàn)知識遷移，衍生出更多更好的知識、技能？本文以淮陰工學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院本科生的畢業(yè)設(shè)計為背景，闡述指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的創(chuàng)新要旨，在創(chuàng)新方面的著力點，明確調(diào)動學(xué)生畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新的積極因素，從而給出了具有一定參考價值的答案。

關(guān)鍵詞：本科畢業(yè)設(shè)計；創(chuàng)新能力；過程裝備

淮陰工學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院現(xiàn)有機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、機(jī)械電子工程、金屬材料工程、機(jī)器人工程和過程裝備及控制工程（3+2）五個專業(yè)。為了確保實現(xiàn)提高學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)院投入一定的師資力量、時間和精力，指導(dǎo)即將畢業(yè)的學(xué)生進(jìn)行這一特殊形式的教學(xué)實踐活動。

1指導(dǎo)學(xué)生本科畢業(yè)設(shè)計的要旨

把創(chuàng)新貫穿于學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的全過程，形成從知識到創(chuàng)新的循環(huán)，是提升學(xué)生創(chuàng)新能力的必由之路。大學(xué)生參與本科畢業(yè)設(shè)計活動的本質(zhì)是進(jìn)行新的嘗試，激發(fā)學(xué)生科研創(chuàng)新的活力。目前機(jī)械行業(yè)轉(zhuǎn)型升級提速、大量新技術(shù)應(yīng)運而生，附著了許多需要配套解決的矛盾、疑難問題。本科畢業(yè)設(shè)計課題向解決工業(yè)生產(chǎn)第一線產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)改造傾斜勢在必行。學(xué)院盡量選取適合教學(xué)內(nèi)容又貼近生產(chǎn)的項目，把生產(chǎn)企業(yè)某些待開發(fā)項目分解為一個個單獨部分作為學(xué)生設(shè)計課題，把研究項目孵化為企業(yè)生產(chǎn)流水線直接的或間接的實物或技術(shù)[1]。指導(dǎo)學(xué)生從畢業(yè)設(shè)計中接受許多課堂上沒有學(xué)到的知識和新鮮信息，接觸到許多與現(xiàn)時生產(chǎn)相聯(lián)系的事項，遭遇許多偶然的、個別的現(xiàn)象，切身體驗應(yīng)用型項目的實在性、生動性、趣味性。學(xué)生處于主動、積極、緊張的精神狀態(tài)，確立了“一切皆有可能”的意念，觀察事物有新角度，動手操作有新點子，所學(xué)知識形成新能量，努力跨越各種技術(shù)上的溝壑，高效率地完成設(shè)計任務(wù)。

2指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計在創(chuàng)新方面下功夫

2.1啟迪學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題

創(chuàng)新可以是對原有物品、方法進(jìn)行發(fā)展和改造，在舊物體上增加、減少、更替部分零部件或在舊方法上調(diào)整某些順序、要領(lǐng)或手段，賦予其新的屬性。在畢業(yè)設(shè)計中創(chuàng)新，要善于以敏銳的眼光仔細(xì)觀察舊物體、舊方法，找到其缺點，然后以此為切入點“對癥下藥”。毫不夸張地說，發(fā)現(xiàn)問題比處理問題更重要、更難。例如：研究射流引風(fēng)機(jī)的能耗課題[2]。建議學(xué)生了解市面上流行的同類產(chǎn)品的技術(shù)信息，以懷疑、批判的眼光對網(wǎng)上反映的射流引風(fēng)機(jī)的情況進(jìn)行比較考證。學(xué)生照辦以后，感到要想結(jié)構(gòu)合理，不如選取效率最高的R+S型風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，要想風(fēng)機(jī)葉輪運行效率最佳，不如選取LS葉型，要想提升風(fēng)機(jī)效率，不如選取擴(kuò)散型擴(kuò)散筒；在風(fēng)機(jī)位置上，近壁射流因有后壁阻礙了風(fēng)機(jī)吸風(fēng)而使其效率低于自由射流，風(fēng)機(jī)工作時的俯仰狀態(tài)不調(diào)節(jié)到最佳角度，以及風(fēng)機(jī)與風(fēng)場的距離太遠(yuǎn)都可能會消耗能源，從而制訂趨利避害的設(shè)計方案。又例如：模擬水力旋流器非牛頓流場課題[3]。指導(dǎo)教師首肯學(xué)生在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)：許多研究人員對水力旋流器研究局限于清水介質(zhì)（牛頓流體），形成了水力旋流器應(yīng)用于高粘度介質(zhì)（非牛頓流體）分離作業(yè)的瓶頸。要求學(xué)生籍此建立三維立體模型，模擬不同介質(zhì)黏性及流變性對流場的影響，為進(jìn)一步研發(fā)適用于各種復(fù)雜工況的水力旋流器結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。

2.2策動學(xué)生解決問題

以發(fā)散性思維尋找事物的關(guān)鍵因素，梳理、整合相關(guān)關(guān)系，解除各種糾葛、死結(jié)，達(dá)到某一目的。因為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計屬于務(wù)虛創(chuàng)作，即使設(shè)計錯了也不會有很多實物損耗，所以倡導(dǎo)學(xué)生把創(chuàng)新擺在第一位，在設(shè)計中標(biāo)新立異，彰顯個性、特色。例如：板式換熱器熱力設(shè)計課題。在選擇材料上，指導(dǎo)教師提示學(xué)生，教材上介紹的選擇方法，與預(yù)設(shè)條件不一定匹配，要在彼此數(shù)量關(guān)系上找到計算轉(zhuǎn)換點。學(xué)生基于板片是換熱器最重要的傳熱單元，在材料初溫、終溫、壓力等約束條件下，根據(jù)加熱側(cè)和不加熱側(cè)材料的雷諾數(shù)（Re）和努塞爾數(shù)（Nu）計算，選定了厚度為0.7mm壓縮成人字形波形的不銹鋼板。板式換熱器中通常采用固-水換熱方法，學(xué)生則在文獻(xiàn)中看到、并決定在設(shè)計中采用水-煤油方法換熱。指導(dǎo)教師支持學(xué)生自加難度，同時提出上述設(shè)計合理與否，要進(jìn)行驗證。學(xué)生為此測算了所設(shè)計項目的對流換熱系數(shù)、總熱交換系數(shù)、壓降、兩相流阻力以及換熱量，以計算結(jié)果予以證實。制作換熱器整體三維模型，指導(dǎo)教師以“在實體的集合上部分之和等于整體”的說法引導(dǎo)學(xué)生，學(xué)生采用“化零為整”的設(shè)計思路，分別制作了各種零件的模型，組裝成板式結(jié)構(gòu)、連接法蘭、板換等部件模型，最后將其再綜合組裝成預(yù)先設(shè)定的整體模型。又例如：葉片泵水力設(shè)計課題。指導(dǎo)教師跟蹤學(xué)生的設(shè)計進(jìn)度，不斷激發(fā)學(xué)生的想象力、聯(lián)想力。學(xué)生充分了解泵的分類、工作原理與基本結(jié)構(gòu)，遵循給定的設(shè)計物理量參數(shù)，計算軸流泵的主要水力部件葉輪的流量、揚程、功率（效率）、轉(zhuǎn)速、汽蝕余量等參數(shù)和導(dǎo)葉的開度、頻率等參數(shù)，計算泵運行時體內(nèi)液體的位能、動能、壓能指標(biāo)，進(jìn)而設(shè)計出液體從泵的吸水池經(jīng)過過流部件輸送到預(yù)定高度又在額定壓力范圍內(nèi)的泵的內(nèi)在品質(zhì)與外觀形態(tài)。

2.3強(qiáng)化學(xué)生分析能力

有些學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計項目是建立某一設(shè)備模型、機(jī)械動態(tài)模型或流程模型，對其運行指標(biāo)體系進(jìn)行分析。在研究過程中，指導(dǎo)教師要善于讓學(xué)生揚長避短，運用抽象思維和邏輯思維方法，孕育、探索新的可能性的思路，使關(guān)聯(lián)部分有機(jī)聚合和勾稽，取得精確數(shù)據(jù)及其仿真云圖，用以解釋特定的物理現(xiàn)象。例如：研究肋片能質(zhì)傳遞效率課題。學(xué)生根據(jù)能量守恒定律推導(dǎo)微元體的導(dǎo)熱微分方程及其傳熱效率的理論解，針對已知鋁質(zhì)矩形直肋長度、寬度、高度的幾何參數(shù)，計算其端部溫度、肋片的熱效率、肋端熱通量，分析其對能質(zhì)傳遞效率的影響，指導(dǎo)教師逐項評估學(xué)生分析得如何，指出未到位、未透徹之處，使其補(bǔ)救加工。學(xué)生結(jié)合ANSYS仿真軟件熱力學(xué)模塊協(xié)同運行，在表面流體換熱系數(shù)不變的環(huán)境下建立三種不同幾何參數(shù)的矩形肋片模型，形成三種不同情況下肋根與肋端的溫度對比圖、整體溫度分布云圖以及熱通量分布云圖。指導(dǎo)教師審視學(xué)生檢查比對，理論計算和數(shù)字仿真兩種不同的方法下得到的結(jié)果，如果誤差在可接受的范圍內(nèi)則判斷計算結(jié)果基本正確。又例如：球罐安全生產(chǎn)設(shè)計課題。學(xué)生將stp模型導(dǎo)入到ANSYS有限元仿真實驗方法軟件。指導(dǎo)教師提出模擬球罐在靜載荷、風(fēng)載荷、靜載荷與風(fēng)載荷疊加、地震載荷作用下的受力情況。學(xué)生遵囑實施，分別得到其位移云圖、應(yīng)變云圖、Mises應(yīng)力云圖以及球罐結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力、應(yīng)變、位移、變形等數(shù)值，通過設(shè)計參數(shù)和實際運行參數(shù)比對，分析球罐整體和主要部件材料強(qiáng)度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，材料的變形是否在允許的范圍內(nèi)，判斷球罐性能如何、連接結(jié)構(gòu)是否合理、縫隙焊接質(zhì)量是否可靠，對于揭露的風(fēng)險點、危險點，由學(xué)生斟酌給出合理的建議或?qū)Σ摺?/p>

2.4提高學(xué)生理性認(rèn)識

做好畢業(yè)設(shè)計僅僅是學(xué)生完成了該項目一半的作業(yè)量，更重要的部分是由設(shè)計人撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書（論文），把感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識的高度。指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計和撰寫論文，要使兩者并駕齊驅(qū)，不可偏頗。由于學(xué)生第一次撰寫篇幅長、內(nèi)容多、格式規(guī)范、質(zhì)量要求高的文字材料，指導(dǎo)教師要把輔導(dǎo)工作做得扎實一點、細(xì)一點。例如：板式換熱器熱力設(shè)計及研究課題。指導(dǎo)教師要審查學(xué)生擬寫的提綱，只要框架（論文體系）搭好了，論文就可以沿著思緒寫下去?？蚣芸梢杂芯w論；板片式換熱器的基本構(gòu)造；板片式換熱器的性能特點；板片式換熱器熱力設(shè)計及其計算；結(jié)構(gòu)設(shè)計及強(qiáng)度校核；板片式換熱器的結(jié)構(gòu)模型設(shè)計；結(jié)論。論文采納素材的形式可以多樣，如文字闡述、公式、表格、簡圖、模型結(jié)構(gòu)圖、坐標(biāo)曲線圖、攝影、圖畫等，以便全面地透徹地說明問題。要求學(xué)生在論文中突出自己主攻的一、二個科技因子，充分體現(xiàn)本人獨特的見解和項目的創(chuàng)新點。倡導(dǎo)學(xué)生完成每一階段的設(shè)計后，總結(jié)其研究心得，撰寫其文字材料，達(dá)到理論和實踐信息快速互通互動；也可以按照自己的思維習(xí)慣先做設(shè)計，再寫論文，或者先寫論文，再做設(shè)計。

2.5完善學(xué)生知性思維

學(xué)生依賴于普通形式邏輯的思維規(guī)則所進(jìn)行的知性思維，將學(xué)習(xí)悟性、實踐靈性和創(chuàng)造理性結(jié)合起來，制作出令人滿意的畢業(yè)設(shè)計成果。邏輯思維稍不嚴(yán)謹(jǐn)，畢業(yè)設(shè)計就會出現(xiàn)瑕疵。即使學(xué)生的邏輯思維沒有問題，但是好的邏輯思維是無止境的，所以要不斷追求更高級、更完美的邏輯思維。在畢業(yè)設(shè)計活動的論文答辯階段，知識淵博、老成歷練的答辯組教師同學(xué)生面對面討論設(shè)計課題，學(xué)生的知性思維更加縝密、活躍，能夠較好地看到畢業(yè)設(shè)計項目的價值，找出課題研究中存在的問題，感覺到自己暫時想不到的原因。例如：研究射流引風(fēng)機(jī)的能耗課題[3]。學(xué)生覺得射流引風(fēng)機(jī)的俯仰角對其能耗影響很大，在設(shè)計中分別增加了0°、5°、10°、15°、20°俯仰角度的設(shè)置和模擬。教師提議，可以嘗試做更多角度的模擬，隨機(jī)增大角度，或者隨機(jī)縮小角度，模擬結(jié)果能耗降低是正值，能耗上升是負(fù)值；也可以做大幅的密集的樣本調(diào)查，把每一次的模擬記錄下來，當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)駝峰曲線的時候，說明存在一個最高點，這個最高點附近范圍就是最佳俯仰角度的工況。又例如：研究肋片能質(zhì)傳遞效率課題。學(xué)生針對肋片這一具體研究對象，依據(jù)教材知識推導(dǎo)出了其直角坐標(biāo)系下的導(dǎo)熱微分方程。教師看到學(xué)生對數(shù)理知識的鉆勁不錯，建議他深入研究：假設(shè)一維坐標(biāo)系，在給定肋根和肋端的邊界條件下，可以對導(dǎo)熱微分方程進(jìn)行近似簡化，計算得出包含變參量（由形狀長寬比及材料導(dǎo)熱率決定）的理論解析解，繪制理論解析圖表；再進(jìn)一步向更高層次沖擊，在教材編印、教學(xué)上只講解了一維模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)肋片二維理論的理論解析公式，設(shè)計平面的ANSYS模擬實驗。

3調(diào)動學(xué)生畢業(yè)創(chuàng)新設(shè)計的積極因素

3.1學(xué)生自身積累知識的爆發(fā)力

學(xué)生關(guān)鍵時刻能否早一點、多一些發(fā)現(xiàn)問題，解決問題有多大的勝算，取決于平時積累多少知識。早在畢業(yè)設(shè)計之前，教師就告訴學(xué)生牛頓關(guān)于“站在巨人肩膀上”的至理名言，激勵學(xué)生發(fā)揚蜜蜂采花和燕子壘窩的勤奮精神，除了學(xué)好必修和選修學(xué)科的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識外，還要經(jīng)常翻閱課外讀物、加強(qiáng)相關(guān)信息交流和收集各種資料。隨著日積月累，形成一個有相當(dāng)容量的知識“蓄水池”。那么畢業(yè)設(shè)計時所需用的知識學(xué)生可以信手拈來，針對性地理解及運用知識，將新意圖演化為畢業(yè)設(shè)計的主體。萌生出一個主意，又接二連三萌生出別的主意，就能優(yōu)中選優(yōu)。一旦方案實施夭折，立刻就有備用方案替補(bǔ)。總而言之，學(xué)生應(yīng)知盡知、應(yīng)會盡會，就能應(yīng)享盡享，何愁不能取得優(yōu)異的成績？

3.2教師團(tuán)隊開展教學(xué)工作的契合力

畢業(yè)設(shè)計項目必然是不同學(xué)科領(lǐng)域知識的匯集。學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計不僅與指導(dǎo)教師的輔導(dǎo)有關(guān)，而且與所有任課教師的教學(xué)有關(guān)。歷任教師的授課無形之中構(gòu)成了教學(xué)鏈，學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計成果凝聚了所有教師的大局意識、服務(wù)精神、協(xié)作精神和含辛茹苦教學(xué)的付出。教師教學(xué)要同心協(xié)力，在一切教學(xué)活動中授予學(xué)生“漁”、“羅盤”，讓他們學(xué)會觀察、解決本專業(yè)實際問題的方法，在知識上、能力上和創(chuàng)造性上大幅長進(jìn)。雖然不同學(xué)科教師的教學(xué)資源各有天地，但是教學(xué)原則、策略、形態(tài)、方案等都恪守共同約定，實現(xiàn)深度的教學(xué)融合。大家在教學(xué)中不分彼此或不必界限太清，就某些問題與學(xué)生與畢業(yè)設(shè)計聯(lián)系起來，為學(xué)生開展畢業(yè)設(shè)計早做思想、學(xué)術(shù)和實踐準(zhǔn)備。在學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計過程中，遇到涉及某學(xué)科知識問題求教，任教教師不拘泥于職責(zé)權(quán)限，滿腔熱忱地解答學(xué)生專項咨詢。

3.3參與科創(chuàng)競賽對學(xué)生的影響力

每年教育系統(tǒng)都會安排高校本科一至三年級的學(xué)生開展各種類型的機(jī)械類科創(chuàng)競賽。因為國賽都是從校賽、市賽、省賽選拔的，所以有一定的覆蓋面。學(xué)生在動手動腦之際，進(jìn)行工具性學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)化性學(xué)習(xí)、溝通性學(xué)習(xí)，完成了知識交叉與融會貫通的認(rèn)知建構(gòu)，能夠擺脫書本知識的束縛，緊跟代表某科技領(lǐng)域發(fā)展趨勢，將學(xué)科前沿的新觀念、新方法付諸實踐。在競賽現(xiàn)場，與競賽對手進(jìn)行知識與知識的較量，智力與智力的比拼，迸發(fā)了強(qiáng)烈的創(chuàng)新欲望和創(chuàng)新潛能，產(chǎn)生的靈感比平時的要好得多；與競賽對手互動，觀摩、切磋、分享他們的經(jīng)驗，從他物、他人技巧中獲得深刻的感化，并察覺、糾正自己的薄弱環(huán)節(jié)。親身經(jīng)歷競賽的學(xué)生提高了學(xué)術(shù)自信，吸收了大量、生動的設(shè)計資源，為在未來畢業(yè)設(shè)計中超常發(fā)揮奠定基礎(chǔ)。還可以在參賽項目中挖掘課題，進(jìn)行再加工、再創(chuàng)新、再發(fā)展，使畢業(yè)設(shè)計成果更加卓越。

結(jié)語

以科學(xué)研究的方式組織學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計活動，堅持導(dǎo)向、導(dǎo)思、導(dǎo)練、導(dǎo)趣，在處置要害問題時做到前有孕育、中有突破，后有發(fā)展。指導(dǎo)教師的輔導(dǎo)，未必是張揚的說教、專門的儀式，而應(yīng)滲入于平凡的專業(yè)交流的言語和行為之中，但是必須堅守的規(guī)則是“只指路、不帶路”。

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基金項目：江蘇省力學(xué)教育教學(xué)研究課題“地方應(yīng)用型高校機(jī)械類專業(yè)理論力學(xué)課程教學(xué)改革與探索”（2024jslxjy102）；江蘇省教育科學(xué)規(guī)劃專項課題“現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)背景下地方高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革與質(zhì)量提升研究”（C/2023/01/29）

作者簡介：朱坎（1986—），男，漢族，江蘇揚州人，博士，講師，研究方向：流體力學(xué)與流體機(jī)械；楊權(quán)權(quán)（1984—），男，漢族，江蘇淮安人，博士，教授，研究方向為固體力學(xué)與高等教育教學(xué)改革。