機械創新設計比賽的實踐

全國大學生機械創新設計大賽是經教育部高等教育司批準的面向大學生的群眾性科技活動。大賽的目的在于引導高等學校在教學中注重培養大學生的創新設計意識、綜合設計能力與團隊協作精神；加強學生動手能力的培養和工程實踐的訓練，提高學生針對實際需求通過創新思維，進行機械設計和工藝制作等實際工作能力；吸引、鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動，為優秀人才脫穎而出創造條件。特別是對積極探索機械基礎課程教學改革、全面提高課程教學質量和大學生綜合素質具有非常重要的作用。大賽自2004年舉辦以來，在激發學生的學習興趣、培養創新意識、鍛煉學生動手能力和提高教學質量等方面取得了豐碩的成果，因此，很多高校已經將大賽作為創新教育中的一個實踐教學環節，并嘗試將大賽融入到機械專業教學體系中來[1-2]。

江西理工大學應用科學學院是一所三本性質的獨立學院，經過多年的辦學實踐，培養“應用型”和“創新型”人才已成為學院培養目標[3-4]。依托學科開展多種科技競賽活動進行創新人才和應用人才的培養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新設計大賽，作品“全自動計量售飯機”獲得江西省賽區一等獎，這是江西賽區唯一獨立學院獲獎作品。改進后的第二代作品代表江西賽區參加全國大賽，榮獲二等獎。該作品已申請專利，并有一些企業對此作品很感興趣，計劃進行市場開發。在首次參加比賽就取得較好成績的基礎上，我們積極備戰，2010年攜3項作品參加了全國第四屆機械創新設計大賽江西賽區選拔賽，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，“球型抗風暴救生艇”獲優勝獎。“機械手式機井救援機”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，來源于學生、教師、學校各方面的努力和堅持。在參賽過程中，我們分析問題，總結經驗，制定出一套行之有效的操作模式。

一、以賽促學，調動學生學習積極性，激勵學生創新欲望

獨立學院的學生整體素質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。學生的學習興趣不高，厭學情緒較大，部分學習較主動的學生也容易被大環境同化。在課堂教學過程中，學生總是處于被動狀態，很難發揮主觀能動性，學習興趣提不起來。為了更好將大賽融入到學生的學習生活中，以賽促學，我們進行了如下舉措：

成立機械創新協會當今大學生對學習興趣不濃厚，但對社團活動卻情有獨鐘。在機械創新設計大賽組織實施過程中，學院利用學生心理作用于2008年成立了機械創新協會，吸引了一批對機械創新有興趣的學生，在課余時間以科研興趣小組為單位開展課外實踐活動，包括創新課題討論、校外實習基地參觀、小產品制作、基本加工技能培訓、學術報告等。實踐活動中，教師以創新理念引導學生，為學生提供了足夠的思維發展空間，放手讓學生大膽嘗試，充分培養學生的創新思維能力、自學能力和動手能力。學生通過課外實踐活動，加強了團隊合作意識，拓寬了機械創新基礎知識面。

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。江西理工大學應用科學學院在實驗樓建立專門實驗室供學生使用。此實驗室由機械創新協會管理，配備專門指導教師和常用加工工具如老虎鉗、扳手、電鋸、小型鉆床等，并與學院實訓中心建立聯系，利用實訓中心現有設備進行機械零部件加工并完成創新小產品的制作。這樣學生可以充分利用課余時間，有計劃地開展實踐活動，避免了受常規實踐教學的干擾，提高了學生參與課外實踐活動的自覺性和主動性。

定期開展學術報告和專業講座針對機械愛好者定期開設系列講座如：機械設計與創新能力培養、機械制造技術現狀與發展趨勢、傳感檢測技術在機電產品中的應用、單片機技術應用現狀與發展趨勢等，涉及設計方法、先進制造技術、測試技術、控制理論等專業技術方面知識。通過啟發式、討論式等多種方式，調動學生的積極性，引導學生思考，激發學生的創造性思維。還有一類報告是由學生自己主持的，由已畢業返校的校友和參加過往屆比賽的學生講述自己的經驗，并對學弟學妹提出期望和告誡。系列講座和學術報告的開設，拓寬了學生的基礎，擴大了學生的知識面，培養了學生的創新思維，激勵了學生的創新欲望。

二、以賽促教，加強教師隊伍建設

教師是培養學生的關鍵，優秀的指導教師不僅應有較高的理論水平，更需具備較強的動手能力和豐富的實踐經驗。江西理工大學應用科學學院是2001年組建的獨立學院，師資隊伍結構不太合理，年輕教師居多，這些教師大多是畢業后直接進入學校參加教學和管理工作，動手能力和實踐經驗都有欠缺。機械創新設計比賽周期很長，從項目創意、立項、方案設計、具體零部件設計、加工制作、試驗調試到參賽答辯準備等工作，需要指導教師長時間關注指導項目，并對指導教師的綜合能力提出較高的要求。針對以上問題，學院在教師培養和提高教師綜合素質方面做了很多工作。

加強教師培訓江西理工大學歷來重視對青年教師的培訓工作，通過多種途徑來提高教師的水平。針對機械創新設計大賽，安排《機械設計》《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絡培訓，通過學習先進教學理念和教學技法，借鑒其他院校的教學經驗來改變教學觀念，提高教學水平。鑒于青年教師實踐經驗欠缺、動手能力較差等因素，每年利用寒暑假時間，聯系實習單位，送教師到工廠和企業進行實地培訓，專門針對加工工藝、數控加工等專業操作進行培訓。另外，還與本地的多家機械加工企業建立校企合作，定期派教師到生產一線去進行實踐，并在合作單位與工人師傅共同指導完成《機械加工工藝課程設計》等實踐環節。

豐富課堂教學內容，創新實驗教學現如今大學教育還是以課堂教學為主的教育模式，因此課堂教學水平的高低反映了學校的建設水平。江西理工大學應用科學學院針對機械創新設計大賽，豐富《機械原理》《機械設計》等基礎課程的教學內容[6-7]。利用校內實訓基地、功能實驗室和機械創新設計大賽，形成有較強工程背景的教學環境，使直觀式教學、現場式教學方式的采用如魚得水。在這樣的教學環境下，通過一系列以機械產品為對象的實訓項目，以及采用大量的源于生活、源于生產一線的案例，使教學內容注入更多的工程因素，達到基本知識、基本理論與工程實際緊密結合的目的。為了培養學生的創新設計能力，在課程建設中對實驗室進行擴充，在原有傳統機械零件模型和機構模型基礎上，進行機構創新、軸系創新、機械系統創意組合和慧魚創新設備的購進，在試驗內容上，增加機構創意設計、組合式軸系結構設計、機械傳動綜合實驗等。

建立教師工人相結合指導模式鑒于教師、學生動手能力較差，參賽模型或實物制作過程比較困難這一問題，結合江西理工大學實際情況，制定了教師工人相結合的指導模式。學院的目標是培養應用型人才，因此在實習環境的投入上比較大。學院有完整的金工實習工廠，其中包含了機加工的全部工種：鉗、車、焊、熱處理和數控機床加工，并配備經驗豐富的生產工人進行實習指導。利用學院現有優勢，在參賽初期的選題和方案設計階段由教師指導完成，在模型或樣機的加工制作階段，由教師和工人共同指導，學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，制定科學的教學計劃

機械創新設計大賽每兩年一次，不利于學校教學計劃的安排，難以保證每屆學生都有機會參加；比賽籌備時間太長，從題目的公布到參加地區預賽要一年多時間，容易與正常的課程教學相沖突；大賽沒有納入教學計劃，作品的設計、制作場地易與教學相沖突；大賽對學生知識面要求很廣，涉及的課程多，包括力學系列課程、機械設計基礎系列課程、電工電子、計算機控制、程序設計系列課程、機械加工工藝等，學生在低年級沒有掌握好大賽需要的一些基本知識和技能，為了完成比賽任務臨時抱佛腳，卻又耽誤了新課程的學習，高年級學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《再論機械創新大賽很重要》的報告中已經提出“：這一大賽不是可有可無，建議納入個性化教學計劃，并從體制上加以保證。”鑒于此問題，江西理工大學應用科學學院進行了系列教學改革。

優化課程體系針對機械創新設計大賽我們已完成省教改課題“培養高素質應用型機械專業人才的綜合課程設計改革”和校級教改課題“以創新設計大賽為切入點的《機械原理》教學改革”的研究工作。通過兩課題的研究在原有教學計劃基礎上，針對機械創新設計大賽和綜合課程設計改革[8]，將機械專業09級教學計劃中的機械原理課程設計、機械設計課程設計和專業課程設計分別改為機械創新設計、、，使之成為連續的實踐教學環節，并在課題的設置上，增加創新專題，培養學生的創新意識。在課程設置上，增加了《機械創新設計》選修課程，開設互動式和討論式教學環節，通過參與課堂教學提高學生學習興趣、培養學生創新思維、掌握創新方法。在10級教學計劃中增加了為期一周的《機械創新實訓》實踐環節，該實訓是基于慧魚創意組合模型和機構創新組合平臺開展的，意在培養學生的創新意識和動手能力。

提供政策保障、建立激勵措施學院教學改革的重點是放在實踐教學改革方面，因此在實驗室建設和開展課題研究上給予大力支持。江西理工大學立足學院實際，專門成立了由分管科研的副院長任組長，由教務辦公室主任、各系教學主任組成的大學生科技創新領導小組，對不同渠道、不同學科、不同類型、不同級別的賽事，進行策劃、組織和管理，統一協調參賽學生、指導教師、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生課外科技創新活動，參與各類科技競賽。學校投資140萬，正在籌建機械創新實驗室、機器人實驗室和液壓測控試驗系統。另外學院每年對大賽設立專項資金支持，保證大賽順利進行，對參賽老師和學生給予充分的支持和一定的獎勵。

四、結語

“以賽促學、