機械創新設計論文大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇機械創新設計論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

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1.1材料變元

現實生活中很多種材料都可以用來設計機械結構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結構模式。比如說：在進行鋼材料的結構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結構強度就越大、越硬；在鐵材料的結構設計中，為了使結構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。

1.2數量變元

在產品的結構當中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構成了產品本身，如果想要將機械的結構目的進行改變，那么就可以通過調節上述結構元素而實現。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘的時候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設計為一體的話，就可以大量地節省安裝的時間，提高了效率。

1.3位置變元

在實際操作過程中，產品結構的元素之間的位置是可以進行調換的，這樣可以無形中使結構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。

1.4尺寸變元

零件的尺寸必須符合使用的標準才行，必須在各項標準合格之后才可以進行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現了標準的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進行加工。如果不符合產品的需求那么還需要進一步的加工整形來達到產品的要求。

1.5形狀變元

機械整體的結構目的可以通過調整零件的形狀或者改變其規格的大小而實現。比如在彈簧的生產過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設計出不同規則的產品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠將壓力有效融合，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設計空間放大，并且實現它的自身獨特性，即使它在單獨使用的過程中也可以實現跟其他零件的配合。

1.6分析連接變元

一是聯接方法，主要的模式有焊接、膠結以及螺紋聯接等方式。二是聯接的方式，根據結構類型的不同而不同，因此為了豐富聯接方式以及尋找到最為契合的聯接方式，各個聯接的結構以及聯接的方式都可以進行相對應的合理調整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯接的方式上不能選擇好，那么就會在聯接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續使用，這樣的結構也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。

1.7分析工藝變元

零件在產生之前，往往會有其自己的設計圖紙，而設計圖紙上面的結構內容直接決定了產品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設備的零件都不是完全相同的，所以零件的設計以及成本也千差萬別，如果設計工藝在產品出產之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質量，一旦零件沒有合乎要求，那么產品的整體結構就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現在的加工技藝正呈現著不斷創新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創新性，但是還不夠成熟，并非達到了理想中的需求，因此還需要進一步的對此加大研究的力度。

2機械結構創新的嘗試及優化測評

2.1機械結構設計的創新嘗試

防腐劑在石油以及一些石化設備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設備必須進行防腐蝕性的設計，這樣一來，在設計的最初就應該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設計上面，對停車間給予了嚴格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質存在。其次，設備的使用年限與設備本身一些極為細小的間隙區有著十分重大的聯系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進行操作控制的，就像是一些產品的焊接點，這些產品貌似看起來已經不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應該進行必要的封存和填補，或者干脆將縫隙擴大，這樣便于對其進行維修補救和防護。再次，溫度較高以及質量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產品中產生，一旦發生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨特的屬性，產品在構建的過程中不一定是一種金屬構建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產生接觸面的腐蝕，應該對此進行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點也就越小，因此要針對產品的不同設計縮小表面積從而減少腐蝕。

2.2對機械結構變元創新設計的優化評測

機械結構在完成變元創新實踐之后。要根據目前的性能以及使用效果進行一個綜合的測評，首先要進行模糊測評，運用理論研究和一些理想化的模型設計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數學模型，根據先進的設計理念和規劃，對其進行變化創新設計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經驗和研究理念進行對其綜合評價的過程，并根據現有的先進思維對其進行構建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產品在經過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達到了指標，并且要將邏輯推理的思維運用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經選擇好了的方案，進行進一步地修改和完善，從而作用于產品的機械結構構建當中，服務于產品的整體功能。

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不斷的將機械產品的創新能力優化與提高，與國家、機械領域的企業單位發展與生存有著密切的聯系。在美國，相關的機械工程的設計委員會制定了2005年到2030年的有限資助計劃領域中，將機械創新設計作為重要的資助之一；另外，機械個性化的發展趨勢以及機械市場的復雜多變也要求了企業需要在機械設計當中不斷的更新、設計，迎合市場的需要，而自動化技術創新的運用是確保企業能夠在第一時間內研發出迎合市場需求的產品的有利武器。因此，對于21世紀的機械工程設計學科來說，創新性與快速性就成為企業是否能夠適應市場需要、社會發展的關鍵所在。在機械產品概念設計的初期階段，也就是原理方案的設計當中決定了產品是否具備創新性。

對于機械產品的設計概念來說，主要是設計到了人們的創新思維，也可以看成為人腦抽象與形象思維綜合運用的一種結果。當然也受到了人們創新思維以及知識積累的局限。人們進行機械創新設計時，具有很大的隨機性，并不能夠確保想要的設計，同時兼具創新性的方案能夠在一定的時間段之內得出。因此，想要在第一時間內設計出滿足市場需求、能夠占據市場的產品，存在一定的困難局限性，也是不太現實的問題，因此，在機械產品的創新迅速實現過程中，基于計算機化的創新就是非常有效的方法之一。

從廣義的機構學的教學來看，對于機電一體化系統（包含了機、電、液與控制等等），都可以將其看成為兩個組成部分——廣義的傳動機構與傳動載體。而對于創新機電一體化系統的方案，就在于創新廣義機構。因此，筆者在本文當中針對機械設計當中自動化技術創新的運用提出了一套機械系統創新設計以及自動化的方案（基于三維平臺，以下所述都是基于三維平臺）。

二、機械設計與自動化體系

對于上述中的復雜機械系統進行創新設計以及對于機械相應的自動化系統的組成方面，主要是以下：兩種具有較強的獲得創新性設計方案的能力的、在計算機化方法當中適合于機械系統創新設計當中較為復雜的方案；直接支持產品設計方案的三維虛擬樣機裝配與仿真的自動化建模過程，能自動化地對創成的復雜機械系統符號方案進行仿真、建模以及裝配。而快速與創新則是其最大優點。

對于初期機械設計概念的這一階段放縱，主要通過自動化系統為創新設計提供兩套方案：其一，基于機械設計的基本規則而采用的創新設計方案；其二，創新方案的功能改良分解以及重組。考慮到這兩種系統設計在方案的產生原理上都是采用的符號形式將最終的方案列出。而對于機械概念設計的初期階段的使用符號的方案，機械自動化則會將方案進一步的分解成為機構的基本形式以及相互的連接這兩個方面。在進行識別基本的機構方法選取上可以考慮到進行運動分析，從而將內部各個構件運動時所產生的分析數據展示出來。為了將開發機械產品的速度進一步提高，就能夠使用面向對象的技術來進行基本機構的設計。然后，三維平臺進行的二次開發，在采用的措施當中選擇特征控制參數、數據庫驅動等等，對于整體的基本機構三維造型設計，能夠使用少量特征控制參數對其進行驅動。能夠良好的解決基本機構虛擬建模的問題。

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2創新思維在機械工程設計中的運用

2.1在機械產品運動方案設計中的運用

機械產品運動方案設計是機械工程設計的重要內容，創新思維在產品運動方案設計中運用指的是設計人員對客戶提出的產品各方面需求而提出的初步構思，這是要解決機械工程可能出現的問題和明確機械工程的工作原理。無論是機械產品的原動機、傳動結構還是機械的整個系統運轉方法，必須滿足用戶的產品功能性需求。運動方案是否符合客戶需求與產品的結構、工藝、成本、性能和使用維護等多方面存在直接關系，這也是影響機械產品質量和性能的關鍵環節。機械產品運動方案在機械工程設計中處于基礎階段，對于同一功能產品可以采用不同的工作原理和機構來完成。該階段是機械工程設計的重中之重，設計人員必須充分運用創新思維不斷構架和搜尋設計運動方案，首先產品的最優性能。

2.2在機械產品結構設計中應用

機械產品結構設計也是機械工程設計的重要內容，其包括產品的外形、各部分的配置及其總體結構。客戶對機械產品的功能需求不同決定了產品結構設計的差異。機械產品結構設計的基本要求是保證產品結構形態多樣化，運用創造性思維進行產品結構設計，能夠更好地滿足人們對產品功能要求的增加趨勢。這樣的現實需求要求設計人員在機械產品有限的空間內盡可能將產品功能集中于更少的產品。傳統辦公場所中打印機、復印機、掃描儀功能都是單一的，大量占用了辦公室空間，這使得以佳能公司為代表的企業運用創新思維盡可能將打印、復印和掃描功能集于一體，這其中該公司設計部門采用了“離散及綜合”創新思維方法，改善了辦公條件，提高人們的工作效率。

2.3在機械產品外觀造型設計中應用

機械產品外觀造型設計中的創新思維主要體現在產品外形、色彩、面飾等外觀方面，一般運用現代美學基本原理來構造機械產品的美感和適用性。機械產品外觀造型設計采用創新思維將美學觀點融入進去，利用現代材料和工藝充分體現產品的線條美、色彩美和造型完美，給人身心以美的享受。

2.4在機械產品動力能源設計中應用

隨著機械工程設計的材料加工技術和能源獲取技術不斷被發現，機械工程設計人員在產品動力系統設計上的選擇也不斷增加，設計人員可以充分發揮自己的創造性思維、觀念和方法，將各種新的潔能源作為機械產品的動力能源運用到機械產品設計中。現代的電動汽車與傳統的燃油汽車相比，其本身就不會排放出污染大氣的有害氣體，同時也減少了硫和其他微粒污染物，降低對環境的污染。電動汽車可以在用電低峰期充電，提高電能的利用率和經濟效益。

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1.1.1楦體外觀設計消極數據顯示，對于大部分童鞋企業的設計師而言，直接使用客戶提供的款式楦體，已經成為一種行業慣例。童鞋楦體的開發，由于制作成本和設計人才的匱乏，更新速度和創新意識更是遠遠落后于款式的更新速度。大部分童鞋廠出于成本的考慮，會套用用過的舊楦頭，或重復使用相同的楦頭。而家長在選購童鞋時，更關注產品的顏色、面料、款式等，這種消費取向也造成設計師對楦體外觀開發產生消極情緒。

1.1.2工藝形態設計落后與成鞋設計市場相比，童鞋市場中產品的審美與消費都還在成長階段，設計師在童鞋產品面料形態的需求和設計上缺乏經驗，無論是在款式新工藝處理模式上，還是新工藝設計形態的創作上，與國際品牌相比都存在明顯差距，沒有形成完善的工藝設計技術數據平臺。就國內制皮行業而言，高質量、高飽和的面料色彩工藝制作、加工、呈現形態以及不同質地、觸覺的肌理感、多體編織單體穿搭等都還是皮革材料還在攻克的技術難題。

1.2外觀款式設計手法陳舊國內童鞋市場，鮮有大師級的概念性作品出現，也沒有在國際上有影響力的童鞋設計大師出現，沒能打造知名的國際童鞋品牌，甚至少有個性鮮明的產品設計。根源在于很多童鞋設計師并沒意識到童鞋是需要有積極的原創意識的，沒有真正了解到兒童的消費需求，也沒能深入地研究兒童的消費心理，造成童鞋產品的款式設計觀念陳舊。

1.2.1幫面的分割設計缺乏美感童鞋設計師因為極少受過系統的美學體系訓練，對童鞋產品款式設計中點線面的基本構成形式沒有足夠的駕馭能力，缺乏對常規形態的突破，造成產品幫面分割的設計觀念陳舊。而在國際童鞋品牌的設計中，卻是普遍重視設計構成的運用，設計師在構成基本元素的組建領域會花更多的時間考慮，通常會為構成選擇打破常規設計的界面，帶來幫面的變更性創新設計，使產品能源源不斷地給兒童消費者帶來新鮮感，保持消費的上升狀態。

1.2.2色彩搭配缺乏專業精神童鞋產品的外觀配色是極其專業的配色領域，設計師不但需要掌握色彩構成、兒童色彩心理學等專業知識，對色彩的性情更要有清晰的了解，而且對色彩的運用和搭配手法要具備較強的駕馭能力。而國內童鞋設計師僅憑經驗和慣性進行配色是不科學的，設計師在第一時間尋覓不到國際流行色，也就無法創新色彩設計模塊，就導致配色不專業。現在很多童鞋企業已經意識到這個問題，他們通過外貿公司對產品進行深度配色。

1.3外觀形象缺乏象征性調查表明，大部分4～9歲的兒童對動漫中的虛擬卡通形象帶有濃重的迷戀色彩，這種情況會一直延續到十二三歲，至此有部分群體才會慢慢進入到偶像階段，有的甚至到成人后依然保留有特殊情結。而女童喜愛的芭比娃娃、白雪公主，男童喜歡的蜘蛛俠、奧特曼等都來自于國外市場。國內童鞋市場沒有自主創造代言式品牌形象的意識，卡通圖案上設計都是品牌間的相互抄襲，部分外觀形象粗制濫造，毫無象征性可言。童鞋產品中圖案設計的缺失，使得企業只能購買國外的卡通形象版權，資金受到牽制，也是中國童鞋發展不穩定的重要因素。

1.4外觀功能研發單一雖然國內部分大中型童鞋企業已經開始關注到產品的功能性研發，會發光的童鞋、可以唱歌的童鞋、帶輪子的童鞋等都陸續面世，標志著童鞋功能時代的開啟。但童鞋產品的功能性研發，無論從數量還是質量上來說，都不能滿足市場的需求。新產品的研發周期長，實驗程序煩瑣復雜，在成本投入上存在著很大的壓力，成為企業抗拒的重要原因。從國內童鞋市場的大局觀來說，功能性的開發還是遠遠不能滿足市場需求，沒有形成層次分明的功能開發領域。

2童鞋產品外觀創新策略

2.1加快技術更新速度作為世界上最大的制鞋國和出口國，政府機構應當更加完善匹配制度，加強高校與行業企業的聯系，構建平臺加速產品技術研發的速度。雖然國內數十家鞋研發機構定期在童鞋楦型設計上做數據調整，國外也有投資公司參與舒適形鞋底和環保類項目研發，但其規模遠不能滿足市場需求。參照國外職業教育模式，要改變行業的現狀，必須要加強高校鞋類設計專業與行業尖端研發機構的合作，帶動一定范疇內的研究力量，全面動員，長效、系統地研發符合兒童消費者腳步生理結構的舒適形鞋楦數據。而高校專業與企業的聯合，則可以引導設計類人才更直觀地關注工藝等具體研發形態，研究比較種類差距，形成數據研究，為工藝創造的除舊推新獻計獻策。行業研發機構的技術研發優勢應與高校穩定的研究體系、教育傳承模式相結合，基礎研究中需要極其嚴格的數據采集，需要對研究對象進行長時間持續的跟蹤調研和一定研發資金匹配等。高校與行業企業的相互扶持，優勢互補，在根源上解決了高素質童鞋設計師的規模培養，最大限度上實現了未來國內童鞋產品外觀原創創作的可能性。

2.2創新設計理念與設計手法

2.2.1材質拓展童鞋產品材質的多樣化開發，是改變產品形態造型單一的有效舉措。例如，在童鞋雨鞋產品中的透明材質，不但可以與里面的鞋襪形成色彩造型的多樣化，成就不同的形態造型效果；而且塑膠透明材質在童鞋產品中的一體成型既節約了成本，也在產品的防水性方面取得了新的進展，使商品的用途更加多元化；再如近年來隨著懷舊主題的回歸，帆布、棉麻的面料經過專業處理后回到了產品的銷售視線；經過專業處理的布類面料不但加強了耐磨度與抗污性，而且降低了產品的成本，提升了童鞋產品的舒適度和環保性，結合各種有趣的人造皮草打造不同形態，都是不錯的材質拓展設計的實驗。

2.2.2裝飾再造設計師在童鞋產品中，應通過對面料的黏合、熱壓、車縫、補、掛、繡等工藝手段形成面料立體的、多層次的設計效果，可以豐富面料本身形態的變化，實現產品裝飾再造的目的。拼接、縫合、環繞等設計手法，延伸產品仿生形體特征，擴大設計的空間，豐富設計效果；在童鞋產品上印刷圖案、電腦刺繡圖案、水洗油鞣圖案、手工繪制圖案等創作，對產品的整體設計有著積極的再造影響；各種裝飾物件加入海綿體等混合材質的設計，創作出立體化及半立體化的處理效果，與平整的幫面形成了強烈對比，可以極大地豐富設計對象的物體呈現性；前期市場能有效開發符合兒童審美情趣的活潑可愛型鞋珠鞋花鞋飾等裝飾配件，也有助于大幅度地推進產品的層次變化。

2.2.3樣式創新童鞋產品樣式設計比成鞋簡單，較少采用水洗、油鞣、壓花、鏤空等傳統工藝處理，也鮮有現代工藝制作的介入，造成了視覺審美上的匱乏。其實，童鞋產品借鑒成鞋的幫面分割體系，重建了幫面的設計體系。比如在產品設計中縮短幫面長度，加大弧度處理，簡化裁斷手法，使其符合兒童腳部生長規律和審美情趣；或選用鴕鳥紋、鱷魚紋、蛇紋等名貴皮料，加工面料的顏色，采用粉嫩色系，呈現兒童的萌態；不同材質的混搭與不同顏色的拼接，都能夠使鞋面造型呈現多元化，豐富裝飾效果；或吸收輕紗、絲綢、蕾絲等成鞋常用元素，改良其花色和樣式，創造出符合兒童消費者的心理特點的設計；再如條紋、圓點、英格蘭格以及愛心、圓點等高頻率出現的圖案，奶牛紋、斑馬紋等動物紋路，在形態上進行兒化處理，都會有意想不到的效果。

2.3創造經典形象兒童消費者更傾向于產品的外在顏色和感觀形態，特別是幼童對卡通造型極有興趣。國內動漫起步較晚，缺乏有號召力的卡通形象，但隨著“喜洋洋”等國產動畫主體創作的成功，也為童鞋企業的卡通形象設計提供了空間。很多童鞋企業都意識到自身對產品外觀圖案創作的力不從心，粗糙的動畫形象不但不能贏得市場，還很可能適得其反。在國外，圖案藝術家們本身具有的高層次的原創設計能力和對圖案理解的純粹的創作意識形態經常被著名的童鞋企業所借用，形成良性渠道，共享優勢資源，攜手創作兒童消費者真正喜歡、能夠喜愛和接受的主題化童鞋產品，打破企業普通設計師被常態化的設計思維。國內有影響力的藝術家，如插畫設計師、圖案設計師、漫畫家都具備創作單體卡通設計，卻沒有渠道介入到童鞋產品的款式設計的圖案形態中來，設計行業之間搭建良好的交流、溝通、共建、分享式平臺已經迫在眉睫。

2.4創新外觀結構國民的消費理念日益理性化，童鞋產品外觀的創新性設計已經成為吸引消費群體新的熱點。如何在保證產品的完整性基礎上，從不同的實用角度開發童鞋的實用功能，成為設計師新的研發課題。童鞋產品創新外觀結構除去舒適性結構需要極其專業的技術人才，長時間的實驗周期，非常嚴密謹慎的科學實驗，實驗單位成本高昂，小規模企業不能夠承受等以外，還有各種形式的可懸掛、可拆卸、可拼接、可變裝、易于攜帶、便于儲存、具備部分玩樂功能的外觀創新形項目等，朝著低成本多功能的技術開發方向，為童鞋的設計指出了新的設計契機。后者是普通設計師就能開發的，更適合中小型童鞋企業進行實用性的結構功能性開發。

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二、機械創新設計教學開展的策略

1.更新傳統教學觀念

隨著高新技術的發展，機械工程以及機械制造等行業也發生了較大變化，以計算機為代表的高新技術向機械行業滲透，現代的機電產品向著機電一體化的方向發展，這就需要對傳統的機械課程進行調整。所以，課程設置方面需要建立以科學技術應用為輔助的科學體系，加強機械類專業教學的系統規劃。在機械創新設計教學中，不同學校在系統教材的編寫方面都做了大量的工作。從理論教學到實踐教學，從課內教學到課外教學，都需要編寫相應的教學大綱。在課程內容、課程設計、課程實驗等方面創新內容，改變傳統的教學思想和教學方法，將傳統教學中以理論知識的傳授為主的教學方式改變為以創新能力培養為主的教學方式。

2.加強學生創新能力的培養

學生創新能力的培養是機械創新設計教學的關鍵，也是提高教學質量的基本條件。一方面，學校實驗室的規劃要以機械類應用型人才培養為依據，加強實驗設備經費的投入，可以通過為企業服務的方式獲得企業的支持，加強資源共享。另一方面，在實驗內容的安排和選擇方面，改進陳舊的實驗內容和實驗手段，加強創造性實驗和綜合性實驗。實驗教學中發揮學生的主動操作能力，教師對學生的實踐操作進行指導。同時，廢除由教學人員包辦，學生觀察記錄式的教學方法，加強現代教學方式的應用。

3.建立創新設計教學實驗室

對于學校普遍存在的機械創新設備缺少的現狀，應該加強虛擬儀器技術的應用，建立機械創新虛擬實驗室。虛擬實驗室不僅能夠幫助學生消除因實驗設備缺乏帶來的影響，還能夠減少學生因盲目操作對機械設備造成的損害。采用機械仿真運動分析方法能夠獲取重要的實驗信息。

4.加強機械設計教學成果的創新

在機械創新設計教學中，創新理念、創新思維以及創新設計方法都是教學的重要環節，學生只有參與創新設計實踐，才能夠加強基礎理論知識的應用，以此解決實際生活中的問題，培養學生的創造能力。因此，機械創新設計實驗教學對學生理解課程教學內容，學習教學知識有重要作用。學生只有自己動手進行機械拆裝和創造設計，才能夠根據自己的思維方式和設計理念設計出不同結構形式的作品，使同一類型的作品擁有不同的運動功能和運動性能。由于學生之間的個體差異性，每個人的設計作品都具有獨創性，其設計作品也有多種形式。教師在完成課程教學任務的同時也必須完成設計創作工作任務，需要對學生的作品給出相應的考核成績。

加強機械創新設計教學改革對創新型人才的培養有很大幫助，能夠鞏固學生的專業知識，增強學生的學習興趣，有利于挖掘學生的創新設計潛能，最終培養學生分析問題和解決問題的能力。為此，教師應該更新傳統的教學觀念，加強現代科學技術在教學中的應用，通過多樣化的教學方式提高學生的實踐能力和工程意識，使機械實驗教學取得良好的教學效果，使學校工科教學上升到一個新的臺階。

參考文獻： 

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中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0180-03

Reform and Practice of the Mechanical Principle Course Based on the Innovative Talent Training

Wang Min Luo Xiaolin

（College of Mechanical Engineering， Guangdong Polytechnic Normal University， Guangzhou Guangdong ， 510665， China）

Abstract： As a backbone professional basic course of machinery majors，the mechanical principle course has a pivotal position in training students’engineering practice and innovation ability.With science innovation center and off-campus practice teaching base as linkages， the teaching reform and practice of the mechanical principle course were promoted and the students’ project practice ability and innovation ability were cultivated through restructuring the teaching content， optimizing the teaching means， constructing piecewise practice teaching and strengthening the construction of innovative teachers.

Key Words： Innovative talents； Mechanical principle； Educational reform

《機械原理》作為機械類及近機械類專業的一門主干專業基礎課，承擔著培養學生機械系統整體運動方案設計的重要任務，在培養大學生工程實踐及創新能力方面具有其他課程所無法比擬的優勢。但該課程內容缺乏關聯性、系統性，學生無法從整體上順利完成系統的運動方案設計，也無法從機械產品綜合設計的角度理解該課程所述知識的真正用處。并且由于課時壓縮及學生整體素質的下滑，使得學生普遍反映該課程內容枯燥難懂，機構運動費解難明，于是產生了嚴重的厭學、畏難情緒，期末考試不及格率大，學生的創新意識、創新能力培養更無從談起。

多年來，研究人員結合機械原理課程理論教學和實踐教學兩大模塊，通過合理整合教學內容，優化理論教學；改進教學方式、方法；改進作業方式；構建分段實踐教學模式；鼓勵、支持學生參加科研活動及各種科技競賽；強化創新型教師培養等方面的改革，以期激發學生學習興趣，提高學生自主學習能力。近年來初見成效，學生學習主動性提高，不及格率明顯降低，學生在各級各類有關機械創新的大賽中也獲得了較好成績。

1 重組教學內容，優化理論教學

為培養學生的分析能力、綜合能力及創新設計能力，研究人員將《機械原理》課程按照“機構分析”“機構設計”和“綜合設計”的模塊進行劃分，如圖1所示[1]。機構分析模塊主要內容包括：機構的結構分析、平面機構的運動分析、平面機構的力分析、機械的效率與自鎖、機械的平衡、機械的運轉及其速度波動的調節等，通過該模塊的學習提高學生分析問題的能力。機構設計模塊主要內容包括：平面連桿機構及其設計、凸輪機構及其設計、齒輪機構及其設計、齒輪系及其設計、其他常用機構、工業機器人機構及其設計等。綜合設計模塊主要內容為機械系統的方案設計[2]。學生通過對機構設計及綜合設計模塊的學習，在結合自身實踐經驗與理論知識的基礎上，實現機械系統的設計，從而培養了學生的創新思維及綜合設計能力。

2 改革教學方式、方法，優化教學手段

近年來，由于專業基礎課學時受到不同程度的核酰所以在有限的課堂教學時間內，教師基本需“滿堂灌”才能完成教學計劃，學生完全是被動地接受。這種單一的灌輸式填鴨式教學方式，嚴重束縛了學生的創新意識。為改進這種現狀，機械原理課堂教學過程中加強啟發式、討論式及案例式等先進教學方式的應用[3]，并借助現代信息技術，采用“多媒體課件+黑板+教具”三位一體的教學手段，強化大學生進行自主學習和自我教育的能力，培養學生的創新意識及創新能力。

課堂講授過程中，采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學手段，充分發揮各自優勢，提高教學質量。首先，采用多媒體教學不僅能節省板書時間，而且可根據教材內容，將文字、圖片、聲音、動畫等結合起來，使教學更形象、生動，激活課堂氣氛，提高學習效果。特別是機構的運動等一些難以用語言來描述的教學內容，采用多媒體教學具有突出的優勢。其次，將一些機構的實物模型和教學用具帶入課程輔助教學，使原本枯燥、抽象的教學難點變得形象生動。比如在講授齒輪時，將齒輪模型帶入課堂，針對實物進行講解，學生更容易接受[4]。最后，教學過程中，授課教師也要注意板書教學的合理運用。講解課程習題的具體運算過程時，使用板書教學效果更好。比如用矢量方程圖解法求解機構的速度和加速度時，采用板書教學，雖然耗時，但教學效果好。

3 構建分段實踐教學模式

構建以培養學生的工程實踐和創新能力為目標的分段實踐教學體系[5]，主要包括實驗教學、課程設計和科技創新三部分[6]，如圖2所示。實驗教學除包括“機構運動簡圖測繪”“齒輪參數測定”等一些驗證性實驗外，增設開放性實驗室，學生可利用課余時間在實驗室進行機械創新設計；課程設計中鼓勵學生采用計算機進行輔助設計及三維建模、分析、優化，并動手制作實物樣機模型，以提高他們的綜合分析能力及實踐能力；以機械創新大賽和工程訓練綜合能力競賽為契機，積極鼓勵學生參加各級各類競賽，激發他們的學習積極性、主動性和創造性。

（1）增設開放式實驗，構筑學生創新實踐平臺。

把示范性、驗證性的實驗，變為設計型、綜合型的實驗，并實行開放式教學，為學生進行科技制作提供必要的工作條件[7]。在W院現有大學生科創中心的示范作用下，爭取創建機械創新設計實驗室，組建機械創新小組、機械設計小組等。

（2）改革課程設計，鼓勵學生創新。

對“機械原理”課程設計的題目、內容及考核方法進行改革，探索基于項目形式的課程設計教學模式[8]。課程設計過程中，以學生為主，教師只做適當的引導；課程設計成果也不再局限于設計說明書和圖紙，鼓勵學生采用計算機軟件（比如Pro/E、3Dmax、UG等三維設計軟件）設計自己所提出的方案，繪制虛擬的三維造型，并通過軟件對方案進行模擬仿真。

（3）以機械創新大賽為契機，強化學生創新能力。

積極鼓勵并組織學生參與各種機械創新大賽，如國家機械創新大賽、省機械創新大賽、校機械創新大賽，使學生在競賽中鍛煉交流，有意識地更新和夯實基礎知識，培養學生的自主意識和創新能力。同時，學院也制定了相關政策，鼓勵學生參與到教師的科研項目中，學習教師在科學研究過程中的經驗與成果，以強化學生的工程意識和工程素質，并通過幫助教師解決實際問題，鍛煉學生的工程能力和創新能力。實踐證明，讓學生參與各項科技創新競賽是培養學生創新能力的最有效途徑。機電學院的學生在近幾年的國家級、省級機械創新設計大賽中均獲得較好的成績：第四屆“機械創新”比賽全國總決賽二等獎；第五屆“機械創新”比賽廣東省賽二等獎3項；第六屆“機械創新”比賽廣東省賽二等獎3項。

4 加強基礎作業，增加課程小論文

機械原理教學過程中除完成常規習題作業外，適當布置幾篇小論文。例如：在講授機械原理緒論部分涉及到機械發展的歷史，雖然這不是機械原理課程的核心內容，但了解機械發展的歷史對學生進一步學習相關課程是有幫助的，故該部分內容可布置相應的課程論文。讓學生完成課程小論文，一方面可培養學生撰寫科技論文的能力，另一方面又能夠使學生從被動學習轉化為主動學習，學生在進行相關資料檢索、整理、分析的過程中，既加深了對機械原理課程的了解，又能從中體會到機械原理課程的奧妙與樂趣，從而激發學生學習的興趣。

5 加強創新型師資建設，促進創新型人才培養

俗話說“嚴師出高徒”，所以，創新型人才的培養關鍵在教師，只有建立一支創新型指導教師隊伍，才能培養出合格的創新人才。本著“請進來，走出去”的原則，建立專任教師和兼職教師相結合的高水平師資隊伍。一方面聘請企事業單位具有豐富經驗的工程技術人員出任兼職教師，開設專題講座，講授專業概論、學科前沿，指導學生實踐實習、課程設計和畢業設計等教學環節。另一方面，更為重要的是制定相關激勵政策，鼓勵教師主持參與教研和科學項目研究，組織教師到企事業單位或科研院所學習、培訓、工程現場實踐等，以提高教師自身的工程實踐能力和創新思維能力。教師在教科研中形成的新思想、新方法，及創造的新成果會潛移默化地滲透給學生，進而激發起學生們的創新精神和創新欲望。只有教師的教學能力和創造性思維能力活躍起來，才能保證創新教育的順利開展，促進創新型人才的培養。

6 結語

《機械原理》課程在培養學生機械綜合設計能力、創新能力和解決實際問題的動手能力中占有十分重要的地位。采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學手段，保證教學效果。以機電學院大學生科技創新中心為紐帶，鼓勵學生參加各級各類大學生科技創新競賽；鼓勵學生參與教師的教學和科研項目，以多元化的實踐模式促進學生工程實踐能力和創新能力的培養。以校外大學生實踐教學基地為依托，加強創新型師資建設，開展創新性教育，提高學生運用現代科學技術解決工程實際問題的能力和實踐動手能力，促進創新型人才培養。

參考文獻

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篇（7）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2012）07-0253-02

0引言

機械設計課程是機械專業的重要技術基礎課，它在學生學好專業課程和培養實際設計能力等方面起著重要作用。其教學目標是使學生掌握常見零部件的基本知識，初步建立機械零件和簡單機械系統設計的能力。近年來，我校機械設計課程經過省、校、院各級教改項目、精品課程建設，已經取得了一定的教改成果。本文結合筆者的教學實踐，談一些體會。

1針對教學內容特點，合理組織教案[1，2]

1.1 以工程設計過程為背景機械設計課程基本概念多，邏輯性差，缺乏系統性，實踐性強。因此，不少學生在學習中感到比較吃力，沒有頭緒，抓不住重點。為解決這一問題就需要教師在組織教學活動中，充分理解教材內容的特點，合理組織教案。在教學內容的組織方面，我們追求教學內容新、課堂教學信息量大，注意將學生的能力培養和素質教育結合起來。在課堂教學以及實驗教學中，設置了很多啟發點，激勵學生的學習積極性。具體方法：①以工程設計過程為背景，以掌握通用零部件設計能力和創新能力培養為主線，從整體和系統的角度，將課程知識體系整合為“機械設計總論”、“連接零部件的設計”、“機械傳動設計”、“軸承設計”和“軸系部分設計”五大模塊，體現學生設計能力培養的循序漸進性。②在強調和培養傳統設計能力的基礎上，結合具體章節（如齒輪傳動、蝸桿傳動及軸設計等）介紹現代機械設計的方法，旨在開闊學生的視野，提高學習興趣。③對傳統內容精簡壓縮，簡化公式演繹推導，重結論、重應用。

1.2 突出工程觀點機械設計課程是一門實踐性很強的課程，而學生缺乏實踐經驗和感性認識，因此我們充分利用實驗課、課程設計等實踐環節，培養學生應用工程觀點提高分析問題和解決問題的能力。實驗課在傳授知識和技能方面有著理論課無法替代的作用，它的特點是觀察目標明確、清晰，原理結構易懂、有針對性，可動手操作等。我們要求學生仔細觀察、分析，并將實際結果和有關原理進行分析、對比和歸納總結。如動平衡實驗、螺栓組連接實驗等幾個驗證性實驗，目的就是驗證理論知識，培養實驗動手能力，同時提高學生應用工程觀點分析問題的能力。課程設計是本課程及相關課程知識的一次綜合運用，是學生第一次較全面的設計訓練，是對學生設計思想、設計方法和設計能力的一次鍛煉和檢查。在此過程中，前一階段教學中存在的問題會顯露出來，因此這是系統培養和強化學生工程觀點的一次難得的機會。

1.3 將單個零部件的設計與整機設計結合起來在實際的工業應用中，零部件往往不是單獨使用的，它們要相互連接、配合形成系統進行工作。因此，機械設計課程教學的目標決不僅僅是為了能夠進行單個零部件的設計，而是面向實際機械系統的設計。但目前國內高校機械設計課程的內容在編排上都是以零部件進行分塊講解，各個零部件之間沒有很好地建立有機的聯系，學生在學完整個課程之后雖然能夠進行單個零部件的設計，但面臨整機設計中的零部件之間相關問題設計往往無所適從。為此，我們在教學中每講到某一個零部件的設計時總要抽出一定的時間詳細介紹一下該零部件與其他零部件之間的關系、設計中如何進行相互協調等。

2合理使用教學方法與教學手段

2.1 采用多媒體教學，提高教學效果學校在多個校區建立了設備先進，條件優越的多媒體教室，能保證全校機械設計課程的多媒體教學。從2000年開始研究利用信息技術進行教學手段和教學方法的改革，進行多媒體課件的研制工作，完成了《機械設計基礎》、《機械工程基礎》、《機械設計》三門課程的多媒體課件，所用素材內容豐富、經典生動，學生反映良好，使用方便省時高效；使教師授課空間由二維的黑板擴展到了更真實、自然的多維空間，為改革傳統的教學方法和教學手段提供了新的發展機遇。

2.2 多樣化的課堂教學幫助學生掌握重點、克服難點理論課加強啟發式，采用多媒體和黑板相結合，并輔以配套電子版教材，幫助學生聽課與復習；習題課通過抓住典型習題，舉一反三，以點帶面；討論課以實際工程為背景，使學生在分析能力提高中理解重點；實驗課充分發揮開放實驗室的作用，使學生在自主動手能力提高中突破難點。

2.3 建設“機械設計”省級精品課程網站利用校園網提供的網絡教學平臺, 為學生提供了教學課件、學習指導、復習思考題、練習題等大量的學習資源，節省了學時，提高了教學效率和教學質量，也培養了學生的自學能力。

3開放主題的小論文，培養學生主動獲取知識的能力

由于學時的限制，在講授機械發展史等內容時，只能給學生一些很粗淺的認識。我們嘗試讓學生對這部分內容進行自學，并且給學生獲取比教材上內容更豐富和具體的知識的途徑，要求學生以“各種機械的發展史”為主題寫成學習小論文。學生通過查閱相關資料，對各種機器的相關技術及發展有了較深入的認識，并完成了諸如“機器人的發展”、“抽油機的發展”、“聯合收割機的發展”、“輪式拖拉機的發展”等小論文的寫作，并編輯成冊，培養了學生主動獲取知識的能力。

4工程實踐能力和創新能力的培養[3-4]

以機械設計課程體系的教學內容為背景，以強化設計型、綜合型和加強學生動手能力培養為目標，我們將原“機械設計”的實驗環節從課程中剝離出來，于2006年構建了單獨設置、學分單列的機械設計實驗課程,并新編了“機械設計實驗指導書”和“機械設計實驗教學大綱”，按五大模塊體系設置了5個實驗項目，其中：創新設計型實驗1個，綜合型實驗3個，驗證型實驗1個。對每個實驗項目規定了難度等級，要求每位學生至少完成3個實驗項目，其中包括2個必做項目和1個選做項目，便于因材施教和培養學生個性發展。

為進一步提高本科生科研能力、創新能力和實踐動手能力，進一步激發學生的科技創新熱情，依托西南地區較早建立的機械創新設計實驗室，我校每年都舉辦大學生機械創新設計大賽，學生可根據自身的興趣愛好和創新需求自由申請項目，也可申請參加教師從現有教學、科研、生產和管理研究課題中細化出來的項目或企業界設立的項目，學校給予經費支持，機械基礎教學部配備指導教師。近幾年來，學生的科技創新活動如火如荼的進行，優秀作品曾多次獲得四川省“挑戰杯”、全國“挑戰杯”、全國大學生機械創新設計大賽獎項以及全國機器人足球錦標賽冠、亞軍。

5加強師資隊伍建設

機械設計課程教學組鼓勵和支持青年教師在職提高學位，實行指導教師責任制，安排富有教學經驗的老教師在教學和科研上對新進教師進行指導和幫助，實行一對一的傳、幫、帶，并訂有明確具體的培養計劃，幫助他們提高教學能力，過好教學關。要求新進教師必須經過聽課、輔導答疑、批改作業、指導實驗、指導課程設計、試講、點評、講近機類課程等階段后，才能講機類課程。經常開展有關本課程的教改與建設、教材建設、教學方法與手段運用以及老教師示講、試講等教學法活動；鼓勵青年教師在教學方法、教學手段等方面勇于創新，創造條件鼓勵教師參加各種學術會議。鼓勵青年教師積極參與本課程組主持或參加的校級及省教育廳立項的課程建設與教改研究項目。另外，加大引進具有豐富實踐經驗的高級工程技術人才，把不同經歷的教師融為一個有機整體，使教師間共同磋商，相互學習，取長補短。

6結束語

經過幾年的實踐，我校機械設計課程的教學取得了較好的效果。機械設計作為專業技術基礎課，課程內容多且實踐性強，需要積極探索各種教學方法和手段，緊密結合工程實際，培養學生的工程意識和創新設計能力。

參考文獻：

[1]朱維兵.加強機械基礎系列課程建設的思路和構架[J].高等教育研究(成都)，2004，20(2):71-72.

篇（8）

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1009-0118（2012）-03-0-02

隨著普通高中的擴招，職業學校特別是中等職業學校生源數量下降，學生整體素質滑坡，個體差異也較大：不同年度入學新生成績總體呈下降趨勢，同一年度內入學新生的成績差距也很明顯，即使同一個專業、同一個班級學生的個體差異也很大。因此，在這種情況下要進行教學改革，細分教材，細化教學目標，針對不同層次學生，制定不同的教學目標和要求，采用不同的教學方法。

一、以培養創新能力為主線，改革課程內容和課程體系

教學體系的改革要保證學生創新能力的培養，尤其是建立以培養學生的工程意識和創新設計能力為主的新體系。機電產品的設計一般要經過產品的規劃、方案設計、技術設計、施工設計等幾個階段。學生通過機械基礎系列課程的學習，不僅要掌握這些階段所需的基本理論知識，還應掌握其現代設計的基本方法與創新設計的基本思路。因此，需要明確各課程在培養學生工程意識和綜合創新設計能力方面的任務。如畫法幾何及機械制圖課程注重培養空間形象和創造性構形的設計能力；工程材料及機械制造基礎課程注重培養工程意識和實踐動手能力；機械原理和機械設計課程注重培養創新設計的能力等。

各門課程要根據自身在系列課程中的地位和作用，從培養創新能力出發，對教學內容進行重組和優化。如在工程制圖教學中穿插形體設計、構件設計等內容；機械原理課程由傳統的以機構分析為主轉向以培養學生綜合能力為主，突出執行系統設計的思想，加強機械運動方案設計的內容，強化機電一體化思路，介紹氣、液、電驅動的機構和機電一體化的執行機構，以開闊學生的思路。

二、加強機械系統整體觀念，以工程實踐為目標，改革實踐教學體系

（一）實踐教學體系和內容的改革

過去的教學體系重理論，輕實踐，加之教育經費投入不足，實驗較少，效果較差。經過多年探索，我們更新了實踐教學內容，完善了實踐教學體系，增加了實驗課學時，改善了過去教學的不足之處。比如，為培養學生的工程實踐能力，配合機械制圖課程零件圖和裝配圖教學，我們開設了“典型機器拆裝及分析實驗”。通過實驗，使學生對某些機構有了感性認識，對公差配合工具使用和裝配工作的一般規范有所了解，增強了學生的工程意識，提高了學生學習機械的興趣，為零件圖和裝配圖的學習打下了良好的基礎，使學生順利地從純幾何構形過度到機械零件構形設計。

（二）課程設計與實踐教學新體系

工程意識和創新能力的培養，關鍵在于將許多學科知識與經驗綜合應用，強調實踐性，重視解決問題。為了提高這一環節的教學效果，我們對原課程的“大作業”和“課程設計”等環節進行了以下改革。

1、增加“幾何造型與構形設計”

為了培養學生的空間形象和創造性構形的設計能力，工程制圖將教學重點從制圖方法轉向工程設計思想和創新意識的圖形表達，啟發學生學會觀察生活實際中接觸到的常見物體的構形和表達方法，并要求學生設計出具有創意的作品，將幾何體的截交線、相貫、組合體構形等上升到實際應用中，真正將工程設計與工程制圖結合在一起，培養學生創造性思維和用圖形表達設計思想的能力，為后續的產品造型設計奠定基礎。

2、增加“零件金工工藝設計”

該設計用一周的時間完成兩項內容，一是單工種的工藝設計。將鑄造、鍛壓和切削加工工藝分開進行，以考察學生對某一工種的工藝設計掌握的情況。內容包括材料加工方法的選擇，零件的結構工藝性分析，主要工藝過程和工藝參數的確定和計算，工藝圖的繪制和工藝卡的編制。二是綜合性工藝設計。讓學生完成一個零件從毛坯到成品的全部工藝過程設計，來考察學生綜合運用工藝知識的能力。內容包括毛坯成形工藝的確定，材料的選擇，工序及工藝的確定，機加工方法的確定，工藝參數的計算，工藝圖的繪制及工藝文件的編制等。

3、改革機械設計課程大作業

針對原課程側重于典型零部件分析的機械設計大作業，我們改為以設計為主的簡單機械設計訓練。如千斤頂的設計，學生通過調查、查閱資料，設計出了多種千斤頂的方案：汽車用千斤頂、圓錐螺旋千斤頂、蝸桿螺旋千斤頂、單一螺旋千斤頂和壓力機等。通過千斤頂多方案的設計比較，學生不僅掌握了傳動方案的設計方法，開闊了眼界，同時培養了創新設計的能力。

4、將機械原理、機械設計的課程設計整合

將機械原理、機械設計的課程設計整合，通過一個有生產背景的實踐課題，以設計對象為主線，使學生通過原理方案的設計、執行機構的設計、傳動方案的設計、結構設計等過程，加深對機械系統的整體認識，加強設計中的工程意識，這樣就培養了學生的綜合創新設計能力。

三、進行創新性教育，營造培養創新能力的環境

機械創新設計課程改變了以教師為中心的教學方式，讓學生積極主動地參與教學的全過程。在導學上下功夫，注重學習方法的指導，教會學生思維方法，突出教學方法的多樣性，努力嘗試將問題教學法、情景教學法、范例教學法、探索教學法引入課堂；教師向學生講授創造性思維、創造原理、常用創新技法、機械創新設計方法及創新設計典型實例分析等內容；讓學生了解機械領域發展的現狀和趨勢，找出有創意的機械產品進行分析；激發學生對周圍所熟悉的問題或物品進行分析、探索，提出改進的思路，如“不影響別人的叫醒裝置的設計”“自行車的改進”等等；對典型的有創意的產品進行拆裝實驗，分析其創新點，總結創新的思路和方法；完成小論文、研究報告、創新作品。學生對這些問題充滿好奇和求知欲，因此會積極地去發現問題、提出問題、解決問題。學生在這種環境中充分發揮自己的想象力，激發創新設計的興趣和欲望，提高了創新設計的能力。

參考文獻：

篇（9）

2機械設計類課程教學及課內實驗

課程教學及課內實驗教學環節分為機械原理和機械設計兩個部分，每部分。含課內實驗，課程內容及培養目標如下：機械原理課程是一門培養學生機械機構運動設計與分析的技術基礎課，主要研究機構的結構分析、運動分析和動力分析，常用機構設計的基本理論和方法，機械系統傳動方案的規劃與設計，其主要任務是培養學生：第一，理論聯系實際的學風，設計實踐能力和創新精神。第二，掌握機構運動方案設計的能力。第三，具有機械系統運動簡圖的繪制，計算機輔助機構分析和設計的能力。機械原理實驗教學是機械原理課程教學中的實踐環節。在實驗中通過安排部分課程基本理論的驗證性實驗，使學生進一步加深對課堂教學內容的理解。通過增設一些綜合性、設計性實驗，培養學生基本知識、基礎理論與實際項目需求的理論知識應用能力，同時培養學生創新意識和能力。通過設立較多的選修實驗，促進學生的個性發展。機械設計課程是一門培養學生機械設計能力的技術基礎課，在教學內容方面著重掌握機械設計的基本知識、基本理論、基本方法和創新思維，通過對本課程的學習，使學生掌握常用機構和機器中各種通用零件的基本理論和基本知識，初步具有機械結構方面的分析、設計能力，同時注意培養學生正確的設計思想和嚴謹的工作作風。機械設計實驗教學通過設立部分驗證性實驗，使學生進一步加深理解課堂教學的內容；通過設立一些綜合性、設計性實驗，培養學生理論聯系實際的能力及機械結構設計的創新意識和創新能力；通過強調學生參與實驗的全過程，培養學生的動手操作能力；通過設立較多的選做實驗，滿足學生的求知欲，促進學生的個性發展。

3基礎設計能力培養

機械設計課程設計是機械設計基礎類課程的重要實踐性環節，通過對機械傳動裝置和簡單機械的設計，使學生綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論和實際知識，熟悉機械設計的一般規律，掌握機械通用零部件及簡單機械的設計理論及設計方法。培養學生理論聯系實際的正確設計思想，樹立工程意識，培養獨立分析和解決工程實際問題的能力，為畢業設計和以后從事工程設計工作打下良好的基礎。課程的教學目的：第一，學習機械設計的一般方法、步驟，掌握機械設計的一般規律。第二，學會從機器的功能要求出發，合理選擇傳動機構的類型，制定傳動設計方案，正確計算零件的工作能力，確定它的結構、形狀、尺寸及材料，并考慮制造工藝、使用、維護、經濟和安全等問題，培養機械設計能力。第三，進行機械設計基本技能訓練，例如計算、繪圖，運用標準、規范、手冊、圖冊和設計資料，以及使用經驗數據和處理數據等。第四，通過編寫設計說明書，提高學生文字表達能力，掌握撰寫技術文件的有關要求；培養學生運用計算機撰寫論文的能力。第五，訓練學生用CAD繪圖的能力。機械綜合課程設計是形成機械裝備設計能力的重要實踐性教學環節。內容以車床或銑床的主傳動系統設計為主線，以所學過的機械制造裝備的基礎知識為支撐，完成主傳動系統設計、操縱裝置布置、工程分析計算等環節的訓練。其目的是在相關先修課程學習后，進行機械結構設計綜合訓練，使學生掌握機械系統分析和設計的基本步驟和方法，培養和鍛煉學生綜合運用所學知識解決實際工程問題的能力。

4創新設計能力培養

學生創新設計能力培養包括機械產品創新設計與仿真和機械創新設計與制作兩個環節：機械產品創新設計與仿真是學生以項目組的形式自主開展的為期一年的研發與制作項目，在學院的統一命題下完成一項任務。提高學生自主學習、問題求解、團隊協作、項目管理、綜合創新等方面的能力和素質。機械創新設計與制作是結合學生已有的知識儲備，充分發揮學生的創新設計思維，通過機構綜合模擬現實自然界生物的動作行為，并輔以相應的控制系統達到機構的協調運動。在教師的啟發和指導下，學生以組為單位自主地進行相關內容科技文獻檢索、方案設計、虛擬仿真、繪制加工圖紙、撰寫設計說明書并進行答辯，通過工程實踐培養學生靈活運用所學機械設計知識的能力。

篇（10）

近年來，我校開展以創新設計為手段的促進大學生創新能力培養的改革，通過機械CAD/CAM專業教學實踐，創造性地將學生在計算機輔助設計方面的傳統優勢與創新設計相結合，在落實素質教育與創新能力培養方面，找到一種切實可行的途徑，培養的學生具備了較扎實的創新設計能力。通過創辦CAD協會及積極開展創新設計教學活動，創造一種極具吸引力的學習氛圍，通過舉辦創新設計競賽，為學生進行創新活動提供實踐的舞臺，極大地促進了我校機械CAD/CAM專業學生創新能力的培養。但現階段的教學工作欠缺厚實的物質基礎和實踐條件，還不足以形成一套系統的運行管理機制，經費使用方面也欠缺保障，跨部門的組織工作難以協調，雖然在教學中已形成創新的風氣，但未能上升到教學模式的層次，受益面有限。

創新型人才是建設創新型國家的關鍵所在，培養學生的創新能力已成為當前教育教學改革的重要目標，尤其是創新精神和實踐能力的培養已成為當前課程實施必須思考的問題。我校機電系在培養學生學習能力的基礎上，對學生創新精神和創新能力的培養進行了積極的探索，以韶關學院省級重點實驗室——現代設計與制造重點實驗室為依托開展創新人才培養模式的研究與實踐，取得了一定的成效。

整合實驗室資源，

建立創新設計實踐基地

實踐教學是培養創新人才和提高學生動手能力的重要環節，實踐基地建設則是實現實訓和實習教學目標的重要保證。以前，學校的實驗室按課程的開設情況進行單獨設立，實驗內容分散且有相互重疊之處，學生為完成實驗而實驗，尤其是驗證性實驗所占比例偏大，綜合性和設計性實驗相對偏少，學生思維方式僵化，教學效果不理想，不利于學生接收最新的科學文化知識和培養適應社會挑戰的能力，不利于提高學生的綜合能力，更不利于學生創造性思維的開發。

通過認真的分析和研究，我校將現有的實驗室資源進行有機的整合并投入大量的資金，建立了以省級重點實驗室為核心的創新設計實踐基地。該實驗室既建立起與專業培養目標相適應的實踐教學體系，同時又是培養學生操作技能和創新能力的實踐基地。它包括現代設計實驗分室、現代制造室、測試與分析室及機電一體化室，完成了機械類專業從設計、制造、測試、分析及機電一體化等相關學科實驗教學。建成的重點實驗室年均可接納學生、教師2000多人次，可同時容納教師、學生100多人進行實驗和科研工作。尤其是引進了大量的現代實驗設備，如快速成型機、加工中心、ANSYS分析軟件和測試儀器、特種加工設備和常用CAD/CAM應用軟件，以適應不同年級及不同層次學生的實驗需求。在實驗教學過程中，為了培養學生創新思維，我們更新實驗課程，壓縮演示性實驗，增加動手操作性實驗，將演示性、驗證性實驗向綜合性、設計性實驗轉變；打破單一課程的局限，把設計與制造有機結合，開設CAD/CAM一體化數控編程和數控加工實驗”。

省級重點實驗室的建成提供了良好的創新實驗基地，也為培養學生創新能力提供了良好的實踐基地。通過技能培訓和科技創新培訓，圍繞先進實用設計制造技術開設各類工程實用技能培訓，培養學生適應設計與制造技術的工程應用能力；通過設立學生科技創新協會并組織參加校內外的各項課外科技活動和競賽，培養學生的創新能力。

建立一支新型的教師隊伍

高校能否為國家培養出合格人才，關鍵在于教師，在創新人才培養過程中，更需要有一支高水平的教學與科研相結合的師資隊伍，還要有一支結構合理的“雙師型”教師隊伍。如果一名高校教師只能單純地從事教學，不能開展科研活動，不僅本身的學術水平難以提高，在教學上也會因為知識狹窄而影響教學水平的提高。

近年來，我校機電系教師積極參加各項科研活動，組織各類科技學術講座，增強學生參加科研和創新活動的意識，有效促進學生創新能力的提高，并且開辟了第二課堂，開展社會實踐活動，吸收學生參加教師的科研工作，建立大學生科研工作基地，真正起到培養學生工程實踐能力和創新能力的作用。

加強“雙師型”師資隊伍建設是提高大學生動手能力的關鍵所在。一方面積極引進人才，另一方面根據專業特點，要求現有的專業教師積極參加產品設計和開發活動，提高自身的實踐能力，鼓勵教師到廠礦企業生產一線進行專業訓練，提高工程技術應用能力。通過幾年的努力，我校機電系已有4名“雙師型”教師，優化了教師隊伍結構，為學生實際動手能力和創新能力的培養提供了可靠的保障。

進行創新技能培訓

教育模式應適應社會的發展和時代變化的步伐，過去長期實行的專才教育模式培養出來的畢業生越來越不適應現代社會的需要。同時，社會對畢業生的評價標準也發生了變化，越來越歡迎知識面寬、創新能力強、適應能力廣的復合型人才，其中創新能力強是復合型人才的關鍵，它需要具有多面性的知識體系和扎實的基礎知識。為此，機械設計制造及自動化專業本著“加強基礎，拓寬專業，重視實踐，培養創新”的思路，有針對性地對學生進行“對口”人才培養，增加了校內公選課和選修課的比例，為學生個性發展提供了更多的時間和空間。定期開設創新技能知識講座，積極開展第二課堂活動，先后成立了“CAD協會”和“電子協會”，定期不定期地舉行各項交流活動。同時，舉辦各種職業技能培訓班，對成績合格者頒發相應的職業資格證書。這些形式多樣的創新型技能培訓，大大提高了大學生的適應能力和創新能力。

以競賽為中心，

加強創新能力的綜合培養

學校成立了CAD協會并積極開展創新設計教學活動，創造一種極具吸引力的學習氛圍，通過舉辦創新設計競賽，為學生進行創新活動提供實踐的舞臺。將培養手段與培養目標緊密結合，極大地促進了機械CAD/CAM專業學生創新能力的培養，使學生的創新能力水平得到了很大的提高。通過CAD協會和電子協會鼓勵學生科技創新，經常性地舉辦校內創新競賽，讓更多的學生積極參加創新活動，增強學生的創新意識，開闊學生的知識視野，并定期組織學生參加廣東省和全國的創新設計大賽。經過幾年的不斷努力，我校取得了驕人的成績。在廣東省和全國的多次創新設計大賽中，我校獲得省級一等獎4項；在廣東省第七屆“挑戰杯”課外科技競賽中獲自然科學類二等獎1項；廣東省“高校杯”軟件設計競賽獲獎3項；廣東省機械創新設計競賽獲獎12項；在中南地區港澳地區首屆大學生創新設計與制造大賽中，2005年獲得廣州賽區3項一等獎，選送到廣西參加中南六省選拔賽獲得2個一等獎；在2003年全國大學生電子設計競賽中有2組獲廣東賽區三等獎。CAD協會的比賽作品有9項獲得了國家專利，是同類院校中的佼佼者，反映出我校在學生創新能力培養方面已初見成效。

建設開放性實驗室，

形成新的實驗教學管理模式

對實驗教學進行改革，既保留了優良的驗證性實驗，又更新了實驗內容，增強綜合性、設計性及創新性實驗。這樣，不僅開拓了學生的知識面，而且培養了學生的創新思維和創造意識。但常規的實驗教學管理模式已不適應要求，尤其是綜合性、設計性實驗和創新性實驗的開設，往往需要大量的時間和精力，不像一般的基礎性實驗按實驗指導書的規定完成即可，它需要付出創造性的勞動，對優選出來的創新作品需立項并進行制作，以參加更高層次的創新設計競賽。現代設計與制造重點實驗室對高年級學生及有項目參加創新競賽的學生開放，學生可以自主選擇時間進入實驗室，在教師指導下進行研究性實驗和創新性實驗，從而提高學生的創新能力和創新水平。這種實驗管理模式的意義還在于：（1）實驗室開放不僅對學生技能訓練，而且對培養學生的創新意識、創新精神和開拓能力具有重要作用；（2）實驗室開放內容貫徹了“因材施教、講求實效”的原則，根據不同層次的學生和要求確定開放內容，內容包括：設計性、綜合性、研究性和創新性實驗；小發明、小制作、小論文等課外科技活動實驗；（3）較好地實現學生參與教師科研，使學生的創新能力培養落到實處。加強了對學生實驗素質與技能、創造性思維方法和嚴謹治學態度的培養；（4）提高了學生的團結合作精神，通過開展“開放實驗交流答辯會”等活動，促進學生實驗小組之間的溝通，分享實驗成果和心得體會，培養學生的口頭表達能力；（5）提高了學生的成就感，學生參與開放實驗項目取得優異成果者，可向教務處申請學分。學校每年評選一批在培養學生創新能力培養方面成效突出的開放實驗項目作為優秀項目，對參加者和指導教師實行獎勵。

建立開放性實驗室，是實驗教學模式的一種改革，也是實驗教學改革的方向，其思路是鼓勵學生在課余時間參加開放式實驗、創新實驗、科研和各類社會活動，提高實驗教學水平，進一步加強素質教育，提高學生的綜合創新能力，培養創新人才。

面向21世紀科技進步和社會主義現代化建設的需要，機械設計及自動化專業的學生需要具有創新品質和發展能力，掌握專業基礎知識、應用能力和基本技能，培養在制造行業生產一線從事機電產品設計制造、技術運用與改造、運行管理和經營銷售的高級應用型工程技術人才和創新人才。通過創新實踐基地建設與創新人才培養實踐，系統地對創新人才培養方法及培養目標進行積極的探索。幾年的實踐表明，創新實踐基地建設對創新人才培養起到了非常積極的作用，學生的專業素質和創新能力、適應能力得到了較大的提高。

參考文獻

篇（11）

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）04C-0176-02

我國高等教育正在逐步實現由傳統的應試教育向現代的綜合創新型素質教育轉化。工程訓練作為學生的動手實踐能力的教育培養體系，其內涵也從傳統的“學習工藝知識、提高動手能力”朝著“增強工程實踐能力、培養創新精神和創新能力”方向發展。基于此，國內許多高校已相繼建立起規模大、師資水平高、設備先進的工程訓練中心。但中心建設應當采取什么模式，工程訓練教學應該進行哪些創新改革，這仍是有待探索與研究的課題。本文立足培養學生工程實踐能力和科技創新能力，將工程訓練與科技創新制作相結合，對工程訓練教學體系、內容和方法等進行改革，并結合桂林電子科技大學工程訓練中心的教學實踐進行進一步探討。

一、改革工程訓練教學體系、內容和方法

（一）改革教學體系

桂林電子科技大學工程訓練中心建立在原金工中心基礎之上，原教學體系從金工實習單純的實踐教學操作，發展為工程認知訓練、基本加工工藝訓練、先進制造技術訓練、創新實踐訓練、自命題創意訓練等系列化的教學體系。

（二）改革教學內容

首先，由基本技能訓練向集知識能力素質和創新精神為一體的訓練方式轉化，由單機技術技能訓練向部分實現局域網條件下的技術集成訓練方向轉化，由較單一知識和技能訓練向綜合性創新實踐教學的方向轉化。

其次，開發新的實訓教學內容。為激發學生的實習興趣，提高學生的創新能力與動手能力，達到良好的實習效果，桂林電子科技大學工程訓練中心開發研究制定了新的加工實訓教學內容。對于機械類的學生，由指導教師向學生分組布置創新設計制作的任務。在完成既定的實習內容后，留出3～5天時間讓學生分組自主進行產品的總體方案設計。方案經教師認真審閱修改通過后，進行草圖設計。待所有零件加工、裝配圖紙經教師審核后，則進入制作階段，學生按設計要求在各工種指導人員的協助下獨立加工。實習期間沒有完成的內容可利用實訓中心開放時間完成。1～2月后由中心教師組織學生答辯，并設立獎項。

以上改革的實施大大激發了學生的實習興趣和創造熱情，并提高了其獨立分析問題與解決問題的能力。同時，教師在整個過程中教學能力和水平也得到提升。

（三）改革教學方法

桂林電子科技大學工程訓練中心改變原來“零件生產”的教學方法，革新為“工程產品”教學方法，鼓勵學生自行創新設計，培養學生的創新意識和能力，為學生營造一種真實的工程氛圍；同時通過訓練過程中的合作來培養學生的團隊精神及組織、管理能力。此外，中心教師拓展多媒體教學、網絡教學、綜合訓練、創新設計、自命題創意等多方位的教學方法，充分利用網絡系統，結合數控技術和網絡技術實現遠程設計、網絡傳輸、數字化制造等現代制造理念。

二、構建全方位的開放式工程訓練教學模式

工程訓練中心有豐富的教學資源，而校內許多學生在進行創新實踐及科技活動時卻找不到合適的場所和設備，中心和學生課外活動沒有形成合理的運行機制，從而造成一方資源閑置，而另一方卻無設備可用。現代工程訓練中心不僅應成為大學生進行基礎工程訓練的平臺，同時也應成為他們開展創新實踐、課外科技制作和參與科研活動的平臺。構建開放型工程訓練體系，正是達成這一目標的有效手段。工程訓練的開放可歸結為以下幾個方面。

（一）訓練時間的開放

訓練時間的開放，包括訓練時間點開放和訓練時數開放兩層含義。理想狀態下，訓練時間點開放即學生在任何時間點，包括晚上、周末和節假日，都能進訓練室參加訓練；訓練時數開放即學生可以根據自身需要任意延長或縮短訓練時數。

（二）訓練內容的開放

訓練內容的開放從廣度和深度兩方面入手。訓練廣度的開放主要是指最大限度壓縮必修訓練項目，同時盡可能增加選修訓練項目，提高學生選課的自和自由度。訓練深度的開放主要是指對訓練內容進行分級，如設立基本級、中級和高級三個等級，再由學生根據專業要求和自身條件選擇合適的等級參加訓練。

（三）訓練方法的開放

工程訓練中心的教學設施不可避免地存在生產性不足、先進性滯后的局限，這在一定程度上限制了訓練的效力。訓練方法開放就是不僅采用傳統的現場訓練手段，也采用現代的訓練手段如多媒體教學、遠程視頻教育和仿真訓練等。這些現代的訓練手段不僅成本低，安全可靠，而且不乏直觀性和吸引力，還可以彌補工程訓練中心現場訓練中的不足。

三、合理利用和開發軟硬件資源，為工程訓練教學改革提供良好平臺

通過對桂林電子科技大學工程訓練中心現有的設備及相關教學內容進行分析可知，在實習學生人數3000余人的情況下，合理利用和開發現有資源以適應教學內容和過程十分重要。對軟件資源進行開發，是盤活硬件教學資源的基礎，因此，桂林電子科技大學工程訓練中心建立了工程訓練網絡課程，供學生遠程學習。通過合理的人員和設備的配置，對實習學生進行多批次、滿員額的調整和改革。除對現有的實習學習方式進行創新，教師還積極輔導學生參與各級機械創新設計大賽、“‘十一五’大學生創新性實驗項目”開發等，以工程實踐學習的角度，通過貼近具體生產實際的研究和指導，最大限度地開發和完善教學內容。這些都在軟硬件建設方面對中心的長遠建設和發展起到潛移默化的促進作用。

四、學生科技創新制作實例

桂林電子科技大學工程訓練中心創立了創新設計項目以啟迪學生的創新靈感，同時與本部電子實習中心合作，發揮各自在機械和電子方面的強項，讓學生進行真實產品與虛擬產品的開發設計，并讓學生自己動手，將創新思想與實踐相結合，制作出機械或機電綜合產品。以下是學生團隊機械創新作品——多功能擔架（救援變形金剛）的制作過程：

第一，調研選題。選題主要由學生自主進行，教師提供一些選題方向供學生參考。學生制作完成創新項目申報的ppt等后進行答辯，介紹該作品詳細設計思路、原理及創新點，專家和教師組成的評審團認真分析后給出意見和建議，確定其可行性。

第二，設計階段。一是進行機構優化設計與機構動力學分析。使用相關編程語言對機構變形的關鍵結構尺寸進行優化設計。運用工程力學、高等數學、機械原理知識，設計并校核各構件結構尺寸，獲得電動機和減速器的相關參數。二是對產品進行三維造型。使用CAD軟件對作品進行三維造型后，通過其運動仿真模塊實現虛擬樣機的運動仿真，再次驗證該方案的可行性。

第三，加工制作。加工制作主要由學生完成，指導教師負責指導，個別難度大、精度高的加工件由指導教師完成。本階段同時完成產品的安裝和調試。

第四，論文寫作與答辯。將上述從方案論證到最后產品加工完成的全過程寫成論文，結合該作品拍攝視頻文件，并進行文字、圖像剪輯，配合論文和實物讓專家和學生更好地了解該產品。

綜上，完成一個具有一定復雜性和難度的機械產品科技制作，對學生而言，不僅僅是將所學的專業核心課程知識進行了綜合應用，而且極大提高了綜合能力。此科技創新制作作品已在第四屆全國機械創新設計大賽上取得二等獎。通過這個過程的鍛煉，學生自信心增強、科技創新制作興趣濃厚，同時也熟悉了機械產品制作的流程，了解了自己的不足，明確了個人今后的學習方向和發展方向。

五、結語

通過工程訓練教學改革的實踐，可總結出了以下幾點經驗：一是應改變原有“零件生產”的教學方法，革新為“工程產品”教學方法，培養學生的創新意識和能力。二是工程訓練基地在提供正常教學服務的同時，還應為學生進行創新實踐、科技制作、畢業設計以及個人業余學習提供全方位的服務，即實施全方位的開放式工程訓練教學模式，最大效能地利用工程訓練中心的資源。三是積極組織學生以項目的形式參與制作創新產品，并積極參加各級機械創新設計制造大賽，以提高學生工程實踐能力和科技創新能力，為國家培養更多更優秀的創新應用型人才。

【參考文獻】

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