機械創(chuàng)新設(shè)計比賽的實踐

全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽是經(jīng)教育部高等教育司批準(zhǔn)的面向大學(xué)生的群眾性科技活動。大賽的目的在于引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計意識、綜合設(shè)計能力與團(tuán)隊協(xié)作精神；加強學(xué)生動手能力的培養(yǎng)和工程實踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對實際需求通過創(chuàng)新思維，進(jìn)行機械設(shè)計和工藝制作等實際工作能力；吸引、鼓勵廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動，為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件。特別是對積極探索機械基礎(chǔ)課程教學(xué)改革、全面提高課程教學(xué)質(zhì)量和大學(xué)生綜合素質(zhì)具有非常重要的作用。大賽自2004年舉辦以來，在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新意識、鍛煉學(xué)生動手能力和提高教學(xué)質(zhì)量等方面取得了豐碩的成果，因此，很多高校已經(jīng)將大賽作為創(chuàng)新教育中的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，并嘗試將大賽融入到機械專業(yè)教學(xué)體系中來[1-2]。

江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院是一所三本性質(zhì)的獨立學(xué)院，經(jīng)過多年的辦學(xué)實踐，培養(yǎng)“應(yīng)用型”和“創(chuàng)新型”人才已成為學(xué)院培養(yǎng)目標(biāo)[3-4]。依托學(xué)科開展多種科技競賽活動進(jìn)行創(chuàng)新人才和應(yīng)用人才的培養(yǎng)是一種行之有效的辦法[5]。我院于2008年首次參加了第三屆機械創(chuàng)新設(shè)計大賽，作品“全自動計量售飯機”獲得江西省賽區(qū)一等獎，這是江西賽區(qū)唯一獨立學(xué)院獲獎作品。改進(jìn)后的第二代作品代表江西賽區(qū)參加全國大賽，榮獲二等獎。該作品已申請專利，并有一些企業(yè)對此作品很感興趣，計劃進(jìn)行市場開發(fā)。在首次參加比賽就取得較好成績的基礎(chǔ)上，我們積極備戰(zhàn)，2010年攜3項作品參加了全國第四屆機械創(chuàng)新設(shè)計大賽江西賽區(qū)選拔賽，作品“機械手式機井救援機”獲江西省一等獎，“土壤滅火器”獲三等獎，“球型抗風(fēng)暴救生艇”獲優(yōu)勝獎?！皺C械手式機井救援機”作為江西省選送項目參加全國比賽，并獲二等獎。成績的取得，來源于學(xué)生、教師、學(xué)校各方面的努力和堅持。在參賽過程中，我們分析問題，總結(jié)經(jīng)驗，制定出一套行之有效的操作模式。

一、以賽促學(xué)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，激勵學(xué)生創(chuàng)新欲望

獨立學(xué)院的學(xué)生整體素質(zhì)與重點高校相比有較大的差距，與省屬本科院校相比也有一定的差距。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，厭學(xué)情緒較大，部分學(xué)習(xí)較主動的學(xué)生也容易被大環(huán)境同化。在課堂教學(xué)過程中，學(xué)生總是處于被動狀態(tài)，很難發(fā)揮主觀能動性，學(xué)習(xí)興趣提不起來。為了更好將大賽融入到學(xué)生的學(xué)習(xí)生活中，以賽促學(xué)，我們進(jìn)行了如下舉措：

成立機械創(chuàng)新協(xié)會當(dāng)今大學(xué)生對學(xué)習(xí)興趣不濃厚，但對社團(tuán)活動卻情有獨鐘。在機械創(chuàng)新設(shè)計大賽組織實施過程中，學(xué)院利用學(xué)生心理作用于2008年成立了機械創(chuàng)新協(xié)會，吸引了一批對機械創(chuàng)新有興趣的學(xué)生，在課余時間以科研興趣小組為單位開展課外實踐活動，包括創(chuàng)新課題討論、校外實習(xí)基地參觀、小產(chǎn)品制作、基本加工技能培訓(xùn)、學(xué)術(shù)報告等。實踐活動中，教師以創(chuàng)新理念引導(dǎo)學(xué)生，為學(xué)生提供了足夠的思維發(fā)展空間，放手讓學(xué)生大膽嘗試，充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、自學(xué)能力和動手能力。學(xué)生通過課外實踐活動，加強了團(tuán)隊合作意識，拓寬了機械創(chuàng)新基礎(chǔ)知識面。

建立專用實驗室固定的實驗場所是順利開展課外實踐活動的基本保障。江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院在實驗樓建立專門實驗室供學(xué)生使用。此實驗室由機械創(chuàng)新協(xié)會管理，配備專門指導(dǎo)教師和常用加工工具如老虎鉗、扳手、電鋸、小型鉆床等，并與學(xué)院實訓(xùn)中心建立聯(lián)系，利用實訓(xùn)中心現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行機械零部件加工并完成創(chuàng)新小產(chǎn)品的制作。這樣學(xué)生可以充分利用課余時間，有計劃地開展實踐活動，避免了受常規(guī)實踐教學(xué)的干擾，提高了學(xué)生參與課外實踐活動的自覺性和主動性。

定期開展學(xué)術(shù)報告和專業(yè)講座針對機械愛好者定期開設(shè)系列講座如：機械設(shè)計與創(chuàng)新能力培養(yǎng)、機械制造技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢、傳感檢測技術(shù)在機電產(chǎn)品中的應(yīng)用、單片機技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢等，涉及設(shè)計方法、先進(jìn)制造技術(shù)、測試技術(shù)、控制理論等專業(yè)技術(shù)方面知識。通過啟發(fā)式、討論式等多種方式，調(diào)動學(xué)生的積極性，引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。還有一類報告是由學(xué)生自己主持的，由已畢業(yè)返校的校友和參加過往屆比賽的學(xué)生講述自己的經(jīng)驗，并對學(xué)弟學(xué)妹提出期望和告誡。系列講座和學(xué)術(shù)報告的開設(shè)，拓寬了學(xué)生的基礎(chǔ)，擴(kuò)大了學(xué)生的知識面，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，激勵了學(xué)生的創(chuàng)新欲望。

二、以賽促教，加強教師隊伍建設(shè)

教師是培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵，優(yōu)秀的指導(dǎo)教師不僅應(yīng)有較高的理論水平，更需具備較強的動手能力和豐富的實踐經(jīng)驗。江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院是2001年組建的獨立學(xué)院，師資隊伍結(jié)構(gòu)不太合理，年輕教師居多，這些教師大多是畢業(yè)后直接進(jìn)入學(xué)校參加教學(xué)和管理工作，動手能力和實踐經(jīng)驗都有欠缺。機械創(chuàng)新設(shè)計比賽周期很長，從項目創(chuàng)意、立項、方案設(shè)計、具體零部件設(shè)計、加工制作、試驗調(diào)試到參賽答辯準(zhǔn)備等工作，需要指導(dǎo)教師長時間關(guān)注指導(dǎo)項目，并對指導(dǎo)教師的綜合能力提出較高的要求。針對以上問題，學(xué)院在教師培養(yǎng)和提高教師綜合素質(zhì)方面做了很多工作。

加強教師培訓(xùn)江西理工大學(xué)歷來重視對青年教師的培訓(xùn)工作，通過多種途徑來提高教師的水平。針對機械創(chuàng)新設(shè)計大賽，安排《機械設(shè)計》《機械加工工藝》《機電傳動控制》《液壓傳動》等課程教師參加了教育部高等教育司舉辦的高校教師網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)，通過學(xué)習(xí)先進(jìn)教學(xué)理念和教學(xué)技法，借鑒其他院校的教學(xué)經(jīng)驗來改變教學(xué)觀念，提高教學(xué)水平。鑒于青年教師實踐經(jīng)驗欠缺、動手能力較差等因素，每年利用寒暑假時間，聯(lián)系實習(xí)單位，送教師到工廠和企業(yè)進(jìn)行實地培訓(xùn)，專門針對加工工藝、數(shù)控加工等專業(yè)操作進(jìn)行培訓(xùn)。另外，還與本地的多家機械加工企業(yè)建立校企合作，定期派教師到生產(chǎn)一線去進(jìn)行實踐，并在合作單位與工人師傅共同指導(dǎo)完成《機械加工工藝課程設(shè)計》等實踐環(huán)節(jié)。

豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新實驗教學(xué)現(xiàn)如今大學(xué)教育還是以課堂教學(xué)為主的教育模式，因此課堂教學(xué)水平的高低反映了學(xué)校的建設(shè)水平。江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院針對機械創(chuàng)新設(shè)計大賽，豐富《機械原理》《機械設(shè)計》等基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容[6-7]。利用校內(nèi)實訓(xùn)基地、功能實驗室和機械創(chuàng)新設(shè)計大賽，形成有較強工程背景的教學(xué)環(huán)境，使直觀式教學(xué)、現(xiàn)場式教學(xué)方式的采用如魚得水。在這樣的教學(xué)環(huán)境下，通過一系列以機械產(chǎn)品為對象的實訓(xùn)項目，以及采用大量的源于生活、源于生產(chǎn)一線的案例，使教學(xué)內(nèi)容注入更多的工程因素，達(dá)到基本知識、基本理論與工程實際緊密結(jié)合的目的。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力，在課程建設(shè)中對實驗室進(jìn)行擴(kuò)充，在原有傳統(tǒng)機械零件模型和機構(gòu)模型基礎(chǔ)上，進(jìn)行機構(gòu)創(chuàng)新、軸系創(chuàng)新、機械系統(tǒng)創(chuàng)意組合和慧魚創(chuàng)新設(shè)備的購進(jìn)，在試驗內(nèi)容上，增加機構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計、組合式軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械傳動綜合實驗等。

建立教師工人相結(jié)合指導(dǎo)模式鑒于教師、學(xué)生動手能力較差，參賽模型或?qū)嵨镏谱鬟^程比較困難這一問題，結(jié)合江西理工大學(xué)實際情況，制定了教師工人相結(jié)合的指導(dǎo)模式。學(xué)院的目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用型人才，因此在實習(xí)環(huán)境的投入上比較大。學(xué)院有完整的金工實習(xí)工廠，其中包含了機加工的全部工種：鉗、車、焊、熱處理和數(shù)控機床加工，并配備經(jīng)驗豐富的生產(chǎn)工人進(jìn)行實習(xí)指導(dǎo)。利用學(xué)院現(xiàn)有優(yōu)勢，在參賽初期的選題和方案設(shè)計階段由教師指導(dǎo)完成，在模型或樣機的加工制作階段，由教師和工人共同指導(dǎo)，學(xué)生具體操作完成零部件的加工和參賽樣機的裝配。

三、以賽促改，制定科學(xué)的教學(xué)計劃

機械創(chuàng)新設(shè)計大賽每兩年一次，不利于學(xué)校教學(xué)計劃的安排，難以保證每屆學(xué)生都有機會參加；比賽籌備時間太長，從題目的公布到參加地區(qū)預(yù)賽要一年多時間，容易與正常的課程教學(xué)相沖突；大賽沒有納入教學(xué)計劃，作品的設(shè)計、制作場地易與教學(xué)相沖突；大賽對學(xué)生知識面要求很廣，涉及的課程多，包括力學(xué)系列課程、機械設(shè)計基礎(chǔ)系列課程、電工電子、計算機控制、程序設(shè)計系列課程、機械加工工藝等，學(xué)生在低年級沒有掌握好大賽需要的一些基本知識和技能，為了完成比賽任務(wù)臨時抱佛腳，卻又耽誤了新課程的學(xué)習(xí)，高年級學(xué)生又忙于考研和找工作沒有充足的時間參加大賽。針對這一問題，楊叔子院士在《再論機械創(chuàng)新大賽很重要》的報告中已經(jīng)提出“：這一大賽不是可有可無，建議納入個性化教學(xué)計劃，并從體制上加以保證。”鑒于此問題，江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院進(jìn)行了系列教學(xué)改革。

優(yōu)化課程體系針對機械創(chuàng)新設(shè)計大賽我們已完成省教改課題“培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型機械專業(yè)人才的綜合課程設(shè)計改革”和校級教改課題“以創(chuàng)新設(shè)計大賽為切入點的《機械原理》教學(xué)改革”的研究工作。通過兩課題的研究在原有教學(xué)計劃基礎(chǔ)上，針對機械創(chuàng)新設(shè)計大賽和綜合課程設(shè)計改革[8]，將機械專業(yè)09級教學(xué)計劃中的機械原理課程設(shè)計、機械設(shè)計課程設(shè)計和專業(yè)課程設(shè)計分別改為機械創(chuàng)新設(shè)計、、，使之成為連續(xù)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，并在課題的設(shè)置上，增加創(chuàng)新專題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。在課程設(shè)置上，增加了《機械創(chuàng)新設(shè)計》選修課程，開設(shè)互動式和討論式教學(xué)環(huán)節(jié)，通過參與課堂教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、掌握創(chuàng)新方法。在10級教學(xué)計劃中增加了為期一周的《機械創(chuàng)新實訓(xùn)》實踐環(huán)節(jié)，該實訓(xùn)是基于慧魚創(chuàng)意組合模型和機構(gòu)創(chuàng)新組合平臺開展的，意在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和動手能力。

提供政策保障、建立激勵措施學(xué)院教學(xué)改革的重點是放在實踐教學(xué)改革方面，因此在實驗室建設(shè)和開展課題研究上給予大力支持。江西理工大學(xué)立足學(xué)院實際，專門成立了由分管科研的副院長任組長，由教務(wù)辦公室主任、各系教學(xué)主任組成的大學(xué)生科技創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)小組，對不同渠道、不同學(xué)科、不同類型、不同級別的賽事，進(jìn)行策劃、組織和管理，統(tǒng)一協(xié)調(diào)參賽學(xué)生、指導(dǎo)教師、方案評審、作品制作、組織參賽、動員宣傳等各項工作，有計劃有組織地開展學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動，參與各類科技競賽。學(xué)校投資140萬，正在籌建機械創(chuàng)新實驗室、機器人實驗室和液壓測控試驗系統(tǒng)。另外學(xué)院每年對大賽設(shè)立專項資金支持，保證大賽順利進(jìn)行，對參賽老師和學(xué)生給予充分的支持和一定的獎勵。

四、結(jié)語

“以賽促學(xué)、