摘 要：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力、綜合設(shè)計(jì)與分析能力、科學(xué)研究能力以及創(chuàng)新能力為基本要求，培養(yǎng)能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)需求的創(chuàng)新人才為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)課程。在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中通過改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，變被動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式為主動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，建設(shè)能滿足機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求的開放式實(shí)驗(yàn)室、管理模式及考核體系，并通過開展各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新意識(shí)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 創(chuàng)新設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）04（a）-0040-02

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)作為機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的后續(xù)課程，著眼于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，近年來已成為國(guó)內(nèi)各大高校機(jī)械及機(jī)電類專業(yè)學(xué)生的核心課程。各高校都在對(duì)其教學(xué)內(nèi)容、手段、實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探討，并創(chuàng)建了各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室。但是大多數(shù)高校都存在著學(xué)生人數(shù)多、課時(shí)有限、設(shè)備臺(tái)套數(shù)少的缺點(diǎn)，怎樣充分利用現(xiàn)有的資源，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)成為了當(dāng)務(wù)之急[1]。

1 變被動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是由老師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，安排實(shí)驗(yàn)步驟和程序，學(xué)生根據(jù)老師的要求被動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這種機(jī)械的教學(xué)方式無法充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。而機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為基本要求的課程，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)更是不可或缺的重要環(huán)節(jié)，不僅要求在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上創(chuàng)新，還要有教學(xué)模式上的創(chuàng)新；不僅要培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，還要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和求知欲。

1.1 課題引導(dǎo)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

課題引導(dǎo)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是由老師提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并在老師的指導(dǎo)幫助下完成課題。題目的擬定應(yīng)具有可操作性，題目的難易程度和工作量應(yīng)適當(dāng)，使學(xué)生能夠通過自己的努力在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。題目太難，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生畏難情緒，挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致抄襲現(xiàn)象發(fā)生。題目太容易，會(huì)使學(xué)生失去興趣，不利于學(xué)生的培養(yǎng)。題目的設(shè)計(jì)還應(yīng)具有綜合性，應(yīng)盡量多的涵蓋學(xué)生學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用的能力。

在設(shè)計(jì)題目時(shí)，最關(guān)鍵的就是要有創(chuàng)新性，這既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)。題目的約束應(yīng)盡量少，這樣學(xué)生才有更大的創(chuàng)新發(fā)揮空間，有利于學(xué)生想象力和創(chuàng)新能力的提高[2]。興趣是創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)力，所以在設(shè)計(jì)題目時(shí)，還應(yīng)兼顧學(xué)生的興趣點(diǎn)?？梢赃x擇日常生活中或生產(chǎn)中學(xué)生們熟悉的機(jī)械產(chǎn)品，通過改進(jìn)或改良設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更好的功用。

1.2 個(gè)性化自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

所謂個(gè)性化自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，就是學(xué)生根據(jù)自己的興趣和愛好自由組合，每3～4人一組，以組為單位進(jìn)行自擬題目創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室臨時(shí)讓學(xué)生自擬題目，可能會(huì)有難度，所以必須要求學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，如查閱資料并進(jìn)行調(diào)查選題等，由老師對(duì)學(xué)生的選題進(jìn)行可行性分析并通過后才能開題，對(duì)于難度及工作量不適當(dāng)?shù)倪x題，老師應(yīng)提出修改意見。通過個(gè)性化創(chuàng)新課題的開展，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體，老師則由傳統(tǒng)模式下的主角變?yōu)樾滦湍Ｊ较碌呐浣?。老師只做必要的指?dǎo)，學(xué)生則可以根據(jù)自己的能力和愛好，自主選擇實(shí)驗(yàn)題目，既張揚(yáng)了個(gè)性又拓展了思維空間。

2 建設(shè)能滿足機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求的開放式實(shí)驗(yàn)室

2.1 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)

機(jī)械產(chǎn)品是由各種機(jī)構(gòu)組合而成，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)就是機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。機(jī)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室最基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由機(jī)架、電腦、各種零部件及零件柜、工具柜等組成，可滿足每組3～4個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的各種零部件包括電機(jī)、皮帶、帶輪、齒輪、凸輪、槽輪、撥盤及各種高副、低副、回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副等構(gòu)件，可拼搭成多種機(jī)構(gòu)，能完成平面及空間機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案的創(chuàng)新與設(shè)計(jì)、典型機(jī)構(gòu)拼裝等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生可根據(jù)從動(dòng)件工作的運(yùn)動(dòng)要求，構(gòu)思創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，還可自由搭建其他機(jī)構(gòu)。通過實(shí)物拼裝和實(shí)物運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅可以直觀驗(yàn)證設(shè)計(jì)構(gòu)思，還可以給學(xué)生帶來極大的成就感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

有的學(xué)校還建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真分析，可驗(yàn)證創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的正確性與可行性，同時(shí)還可以通過修改、調(diào)整來完善設(shè)計(jì)。

2.2 開放式實(shí)驗(yàn)室管理

目前，許多高校開始嘗試開放式實(shí)驗(yàn)管理模式，以解決學(xué)生人數(shù)多、課時(shí)有限、設(shè)備臺(tái)套數(shù)少的矛盾。但同時(shí)也帶來了以下幾個(gè)方面的問題：第一，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要采取實(shí)物拼裝方式，需要大量品種繁多的零件，在反復(fù)拆裝的過程中會(huì)造成零件的損壞和缺失，而不當(dāng)操作還有可能造成人身傷害和設(shè)備的報(bào)廢；第二，由于實(shí)驗(yàn)室是面向所有機(jī)械或機(jī)電類學(xué)生的，學(xué)生可自由支配的時(shí)間不同，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生具有不確定性；第三，師資力量不夠。

為解決以上矛盾，許多高校都進(jìn)行了探索與實(shí)踐，并取得許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

海軍航空工程學(xué)院采取變被動(dòng)管理為主動(dòng)管理的開放式實(shí)驗(yàn)室管理模式[3]，開發(fā)出了一套實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，由學(xué)生管理員操作管理系統(tǒng)，對(duì)每臺(tái)設(shè)備建立檔案，對(duì)使用過程中的使用人、使用時(shí)間、材料損耗、配備工具、故障及修復(fù)等情況進(jìn)行記錄，并在每次實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具進(jìn)行清點(diǎn)，而老師則根據(jù)系統(tǒng)反饋的故障信息對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的維修。實(shí)踐證明通過自主管理后，實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行有序，零件和工具損壞和缺失的現(xiàn)象大為減少。

開放式實(shí)驗(yàn)室以學(xué)生為主體，自主學(xué)習(xí)、自主管理，但是必要的輔導(dǎo)答疑和安全監(jiān)督也是必不可少的。在輔導(dǎo)人員的配給上，可廣泛吸納各種資源，如聘請(qǐng)工程經(jīng)驗(yàn)豐富的兼職工程師、專業(yè)知識(shí)扎實(shí)能力強(qiáng)的研究生等，并可通過實(shí)驗(yàn)室開放網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)，合理分配師資。

3 拓展機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

國(guó)內(nèi)高校越來越重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識(shí)，在實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)上，將開放實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合起來，并組織學(xué)生參加各種類型和規(guī)模的機(jī)械創(chuàng)新大賽。從2004年開始，由教育部高等學(xué)校機(jī)械學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主辦的全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽已成功舉辦了五屆，主題分別為“健康與愛心、綠色與環(huán)境、珍愛生命，奉獻(xiàn)社會(huì)、幸福生活—今天和明天”等。在培養(yǎng)大學(xué)生合作意識(shí)、創(chuàng)新精神，提高大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)綜合能力、動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力的同時(shí)，其公益性的主題，也增強(qiáng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。每屆比賽，都涌現(xiàn)出了許多極具創(chuàng)意的奇思妙想的設(shè)計(jì)作品，讓我們看到了學(xué)生們的創(chuàng)造力和創(chuàng)新的激情。

4 建立機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)體系

實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程大多以提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式進(jìn)行考核，主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否客觀、真實(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否正確、合理，實(shí)驗(yàn)報(bào)告各種要求填寫和回答的欄目是否完整、正確等來進(jìn)行評(píng)定。而對(duì)于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)，學(xué)生提交的作品各式各樣，無法用傳統(tǒng)的評(píng)判方式來進(jìn)行評(píng)定，必須作出一定的調(diào)整和革新。

結(jié)構(gòu)評(píng)分法[4]是將考勤、作品、實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為考核體系的三個(gè)模塊進(jìn)行考核，并按一定比例分配分值的實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)方法。三個(gè)模塊中作品為重點(diǎn)，分值占總成績(jī)的60%。在作品模塊中將學(xué)生作品的創(chuàng)新點(diǎn)、作品的復(fù)雜程度、以及作品的實(shí)用性進(jìn)行量化考核，同時(shí)計(jì)及學(xué)生在合作中的分工工作效果。模糊綜合評(píng)判法[5]是將創(chuàng)新作品的復(fù)雜程度、實(shí)用性、可靠性、新穎性、經(jīng)濟(jì)效益、可推廣性、可操作性、先進(jìn)性、環(huán)保性等影響評(píng)判的各項(xiàng)因素及各評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)語作為因子，采用“熵權(quán)法”確定權(quán)重，建立數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算得出創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)結(jié)果。這些方法為實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)體系的改革作出了有益的探索。

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