依托重點實驗室建設大學生機械創新基地

現在，“大眾創業和眾生創新”已經成為指導經濟新增長的國家戰略。這是中國從一個偉大的工業國家到強國的一個重要歷史選擇。機械行業是制造業的基礎,對于高等學校來說,培養機械類人才,落實“雙創”戰略,就是要更加注重對機械類大學生創新能力的培養。機械學科實踐性要求高,如何培養機械類大學生學生創新能力,這是很多高校面臨的亟待解決的課題。美國、英國、德國、日本等制造業強國把機械類創新人才培養提高到戰略的高度加以重視1基于平臺建設1.1基于科研平臺建設大學生機械創新基地的必要性創新源于實踐隨著經濟的發展,政府和高校加大了對高水平科研平臺的建設投入1.2科研訓練、科技競賽對學生創新能力培養的影響2009年,南昌工程學院微納驅動與控制研究所成立,嘗試挑選優秀的本科生進入研究所,劃出專門的場地,提供必要的實驗條件,開展科研訓練、科技競賽等相關活動,在學生創新能力培養方面取得了一些突破。2014年,江西省精密驅動與控制實驗室獲批建設,依托重點實驗室建立了大學生機械創新基地,軟硬件條件都有了很大的改善。基地圍繞培養學生創新實踐能力的核心目標,遵循自主開放,以學生為主體,以科研項目和科技競賽為載體,實行團隊管理,充分利用平臺優勢和行業背景,開展創新能力培養實踐。大學生創新基地組織架構如圖2所示。1.2.1設置模型驗證材料將培養學生的機械創新設計能力、創新意識和創新工程實踐能力貫穿于基地建設的整個過程。將基地規劃成慧魚工坊、精密加工和測試、現代設計、作品和成果展示、基地優秀校友展等5個區域。慧魚工坊配備了100余套慧魚創意組合模型,學生用模型將自己解決問題的創新設計方案搭建起來,驗證方案的可行性。精密加工室配備了電火花慢走絲機床、電火花打孔機、精雕機、小型鉆床、三坐標測量機、萬能疲勞測試機等加工測試設備,學生可以將前期設計的作品制作加工成模型或者實物,進一步對方案進行與驗證。現代設計室除了為學生提供優越的設計環境,還配備了工作站以及現代機械設計方法所需的SOLIDWORKS、COMSOL等計算機輔助設計和專業仿真軟件。作品和成果展示區展示了歷屆學生設計的獲獎作品和榮譽證書,使低年級的同學更直觀的了解本專業的特點和學習內容,激勵同學們更加努力的學習。基地優秀校友展示區展示了基地歷屆優秀畢業生的精神風貌和他們畢業后的工作生活情況,樹立身邊的榜樣,進一步明確學習的目標,提高學習的動力。1.2.2科研平臺的高級專業教師為學生提供了創新方法的指導有三分之一諾貝爾獎獲得者取得突破性進展依靠科學的創新方法實現1.2.3將課程設計和科技競賽貫穿于教學過程的全過程學校先后投入2000余萬元對重點實驗室進行建設,現擁有亥姆霍茲線圈標準磁場、3D激光掃描儀、快速成型系統、微小高頻位移量非接觸式光纖系統、精密阻尼隔振光學平臺、阻抗分析儀和超凈工作室等一大批與機械行業相關的先進設備。重點實驗室老師結合自己的科研項目,指導基地學生申報各級科研訓練項目和科技競賽,利用這些設備進行創新設計驗證。而這些科研項目和科技競賽作品又可以貫穿于課程設計或畢業設計中,理論與實踐結合,大大提高了學生的實踐動手能力和學習的積極性。近年來,15位同學的畢業設計被評為優秀畢業設計,2014年學校開展“特優畢業設計”培育工作以來,連續4年學生獲得“特優畢業設計”重點資助。利用重點實驗室實驗設備開設校內實驗公選課,特別是《慧魚創新設計與實踐》課程,涵蓋了數學應用、技術應用、工程應用、基礎科學等領域,并可以實現技術過程還原和機器的操作模擬1.2.4創新設計方法方面隨著重點實驗室影響力的不斷增大,與國內外相關機構的交流越來越多。經常邀請國內外本領域的知名專家開展學術交流、學術報告活動。先后舉辦了“磁致伸縮材料與器件新進展學術交流會”、“機械系統創新設計方法交流會”、“機械類大學生創新能力培養交流會”、“機械系統創新設計競賽交流會”“機械類大學生創新教育論壇”等20來場學術活動;開展了專利撰寫和申報技巧、文獻檢索方法等內容專題講座;通過交流和講座,學生進一步給掌握和理解創新設計方法,了解國內外專業發展的新進展,開闊了視野,啟發和培養了學生的科學思維方式。基地學生結合各自的科研項目獲授權各類專利50余項,發表各類學術論文20余篇。2理、自提高、自組織的“三自”管理模式為充分發揮基地學生的主觀能動性,在基地內推行了自管理、自提高、自組織的“三自”管理模式。這種管理模式下,學生做到自主、自為、自律、自覺,學習知識、提高能力、培養綜合素質,受到了師生普遍重視和一致認同。2.1基地的學生具有管的嚴、管隨著大學生機械創新基地規模的不斷擴大,學生人數不斷增加,基地內環境、安全、組織運行等問題越來越突出。而大部分老師在面臨繁重的教學和科研任務,沒有更多的經歷參與到基地的管理工作中。另外,面對充滿激情和創造力的學生,如果管的太嚴,管的太多,勢必限制他們的創造力和積極性,不利于創新能力的培養。自管理指的是讓學生參與到基地的管理中來,在服務同學的同時,也提高了自己的管理能力。學生自發成立管理委員會,帶領其他同學分別負責基地實驗器材的保管、設備的維護和使用、環境衛生的打掃。老師在整個過程中盡量少參與或者不參與,管理的過程中遇到了問題可以請教老師,或者定期召開由老師、管理委員會、基地成員參加的討論會,不斷地完善管理方法,保證基地各項工作的正常運行。2.2自提高的工作過程大學生科研訓練項目和科技競賽往往涉及多個學科的專業知識,要求學生除具備相關課程的基礎知識外,還必須有較強的知識綜合運用能力。而按照現行的培養方案,一般到大學三年級才陸續開始專業課程的學習。自提高指的是學生自主提前學習相關專業課程,鍛煉相關技能,完善知識結構,以解決在實踐過程中遇到的問題。學生從進基地開始就在老師的或者學長建議下開始相關專業知識的學習和專業技能的訓練。低年級學生參與到高年級學生組建的團隊,大一都能熟練掌握一種計算機輔助設計軟件,大二獨立組團申報科研訓練計劃,鍛煉科學研究能力,大三可以作為負責人參加專業科技競賽,在產品設計、繪圖、制作的過程中遇到各種新問題,他們會主動從書本或網絡中尋找答案,向生產一線的師傅請教,理論聯系實際,為實現自己目標而努力。同學們也會自發的組織各種學習,分享自己的經驗。2.3對家庭機械創新教育自組織指的是學生自發組織成員選拔、團隊分工等相關活動,保證項目的正常開展和優秀成員不斷加入。每年新生入校,為了讓相關專業的同學更好的了解本專業,科學地制定學業規劃,基地高年級學生都會自發組織新生參觀重點實驗室和大學生機械創新基地,結合科技創新對他們進行專業教育。基地新成員的選拔也是由學生自己組織,目前主要通過兩種模式:一是高年級學生組織考試,通過考試后,由經驗豐富的機械創新教育相關老師組成考核小組進行面試。這種方法公平、公正、公開,也能從中選拔出優秀學生,但是不能全面的了解學生,與團隊的磨合需要較長的時間,有的甚至會產生矛盾,降低了學生的積極性。二是通過團隊推薦,老師觀察的方法。這種方法了解學生較全面,通常可以快速融入團隊,效率較高,但是要兼顧公平。3在活動內容上,企業難以接收或接受學生實驗創新能力的培養離不開實踐,目前,生產實習、認識實習、畢業實習等真正能走入企業的實踐活動大多也是走馬觀花,難以達到創新人才培養的目的。特別是國有企業改制后,出于效益和安全角度的考慮,市場環境下的企業不愿也難以接收學生實習。在這種情況下,科技競賽為大學生的實踐提供了平臺,通過競賽,使學生團隊合作精神、創新能力、意志品質得到全面提升。3.1實現了一個目標科技競賽學科交叉性和綜合性越來越強,一個人很難完成任務,團隊合作越來越重要。團隊成員學科背景不一樣,個人特長也不一樣,但是為了實現同一個目標分工明確、相互協作、互相幫助。例如在備戰大學生機械創新設計大賽時,一個團隊4~5人,團隊各成員都有自己的特長,有的擅長機械結構的創新設計,有擅長畫圖,有的組織協調能力強、有的動手能力強,團隊成員之間通過溝通協作,逐步形成了你追我趕,互相幫助,互相促進的良好氛圍,從而在較短的時間內完成任務。科技競賽促進了團隊合作精神的培養,較好團隊合作精神也幫助學生贏得科技競賽。3.2巧借技術平臺需求創新能力提高的前提要有較強的創新意識,而創新意識的增強是建立在科技興趣基礎上。機械學科理論教學枯燥抽象,傳統的實踐教學又不具創新性,這些都會使學生對專業失去興趣,更談不上創新。科技競賽大多都是解決現實生活中的實際問題,與我們的生活息息相關,有利于提高學生的科技興趣。學生在堅持客觀規律的同時,大膽突破傳統思維方式,利用所學的專業知識和豐富的想象力,巧妙的解決問題。2014年作品“行走式組合機構演示教具”獲得全國機械創新設計大賽一等獎,“四桿機構演化儀”獲得全國機械創新設計大賽二等獎,兩個項目都從《機械原理》課程實驗獲得靈感,針對原有產品的不足,積極主動去探索,將傳統的若干個實驗裝置集成,利用自己的專業知識來發明設計產品。新實驗儀器變化更豐富,表現更直觀和生動,賽場上得到了各位專家和師生的好評,學生機械創新設計能力也大大提高。3.3科技競賽要從學生實際出發參與科技競賽過程中并不是一帆風順,而是處處充滿荊棘。在做一個機械產品時,可能有成百上千個零件,任何一個零件一個小小的誤差都可能導致機器報廢,這就要求學生不僅需要查閱與學習大量的專業知識,還必須要進行千百次的重復驗證實驗。另外,科技競賽還要學生具備良好的心理素質,做到有耐心、細心,遇到問題要冷靜下來找到解決辦法,而不是手忙腳亂。2012年作品《智能削面機》獲得機械創新大賽全國二等獎,2013年作品《面向生物質發電的新型枝椏破碎機》獲得“挑戰杯”國家三等獎,同時授權多項專利。同學們在設計制作這些作品的過程中走出教室,走進企業,聯系社會實際需求,不斷挖掘開發,經歷了數十次修改完善。過程雖然很艱辛,但是贏得了比賽,更鍛煉了意志品質。4節能減排、科研訓練項目通過幾年的探索和實踐,不斷總結和完善,先后完成了“TRIZ理論在機械類學生創新設計能力培養中的應用研究”、“以科技競賽為載體的高校青年教師實踐能力提升策略研究”兩項省級教學研究項目。組織學生參加了國家、省、學校組織的大學生機械創新大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術作品競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽。先后獲得“挑戰杯”全國大學生課外學術作品競賽國賽二等獎2項,三等獎5項;省賽特等獎1項,一等獎3項,二等獎2項,三等獎3項。獲得全國大學生機械創新設計大賽國賽一等獎3項,二等獎5項;省賽一等獎4項,二等獎5項,三等獎5項。獲全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽國賽三等獎2項。獲批國家、省、校級科研訓練計劃60余項。2014年,響應國家“大眾創業,萬眾創新”的號召,江西省科技廳在大學生機械創新基地掛牌成立“南工智創空間———機械工坊”。基地培養出了以“中國青少年科技創新獎”和“江西省五四青年獎章”獲得者雙超軍為代表的一批優秀學子,他們有的在國內外知名大學繼續攻讀博士學位,有的已成為所在企業的技術骨干,有的走上了自主創業的道路。這些優秀校友還定期返校,結合自身在校創新創業以及畢業后工作生活經歷,分享了各自真切的感受,并為學弟學