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基于机械创新设计竞赛的学生创新能力培养模式构建与实践
时间:2021-10-30 09:55 | 栏目:机械加工工艺论文 | 浏览:次
硕士论文网第2021-10-30期，本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇机械加工工艺论文文章《基于机械创新设计竞赛的学生创新能力培养模式构建与实践》，供大家在写论文时进行参考。
韦衡冰，邓小林，严超龙，梁 静 梧州学院 机械与材料工程学院
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摘 要：分析了全国和广西机械创新设计大赛的特点，总结梧州学院机械类专业学生参赛的成功经验，讨论了地方性应用型高等学校在教学资源短缺的情况下，机械类专业以参赛为载体的学生创新能力培养模式的构建方法，论述了该模式的结构要素和特点，指出了模式构建和运行的重点环节以及保障措施。
关键词：创新能力；机械创新设计大赛；培养模式；机械类专业学生
引 言
随着中国建设创新型国家战略的实施，自主创新能力的提升越来越受到重视。如何提高大学生创新能力正成为教学改革研究的热点。关于如何提升机械类专业学生创新能力的教学改革和研究已有较多文献报道，主要有：关注人才培养方案的改革；研究实践教学环节的改革；注重实验实践平台和产学研平台的搭建；从课外科技活动的视角探讨创新能力的培养。学科竞赛活动已成为高等学校专业教学重要组成部分，其对人才培养的作用越来越受到重视。前华中科技大学校长杨叔子曾指出：机械创新设计大赛很重要，应从国家战略高度认识机械创新设计大赛的意义和重要性。目前，关注以学科竞赛为载体培养机械类专业学生创新能力的文献不多。较多是介绍了学科竞赛与大学生创新能力培养的关系，并未提出较完整的模式。有的文献提出的方法和模式对基础条件要求较高，在教学资源比较短缺的地方高校难以复制。近年来，梧州学院在全国和全区机械创新设计大赛中成绩优异，处在广西高校前列。梧州学院已把参赛活动作为机械类专业教学重要组成部分，并形成了一种以机械创新设计大赛为载体学生创新能力培养模式，本文论述该模式的构建和实践。
１ 机械创新设计大赛的特点和模式构建依据
模式的构建必须以机械创新设计大赛的特点为依据，以提高创新能力为目标。
１．１ 参赛作品的设计与制作过程与真实研发过程相似
首先，机械创新设计大赛作品的创意和设计必须以应用需求为出发点，这与机械产品研发的过程相似。再者，虽然参赛作品离真实产品还有很大距离，但也体现出了某些基本功能，制作过程需要了解和掌握真实的工程方法和生产工艺。因此，参赛作品的设计及制作过程与研发中的创新活动有高度相似性，这就为利用科研平台、学生参与科研项目作为本模式主要内容提供了合理根据。
１．２ 竞赛体现了面向实际需求的理念
从第二届大学生机械创新设计大赛开始，每届大赛都有一个主题，如第二届（２００６年）竞赛的主题是：“健康与爱心”，内容为“助残机械、康复机械、健身机械、运动训练机械等四类机械产品的创新设计与制作”。第三届大赛（２００８年）的主题为“绿色与环境”。内容为“环保机械、环卫机械、厨卫机械三类机械产品的创新设计与制作”。第六届大赛（２０１４年）的主题为“幻·梦课堂”；内容为“教室用设备和教具的设计与制作”。这些主题既反映了社会现实的需求，又突出了面向未来。这就要求学生既要了解社会和行业的发展态势，又要具有超前思维。这些特点正是机械类专业应用型、创新型人才的特征，在本模式的内容和运行方法中都有所体现。
１．３ 竞赛体现了学生综合运用知识水平
从目前竞赛题材的选题趋势分析，要取得好成绩，参赛作品往往要是机电一体化，甚至是光、机、电一体的综合制作。学生既要熟练掌握本专业知识，还要集成应用机械、电工、电子和自动控制等跨专业的知识。学生知识结构的重构以及跨专业知识的扩张是本模式的重点内容之一。
１．４ 竞赛作品是团队成果
竞赛以小组参赛，在竞赛和训练过程中各成员必须高度协作配合。竞赛小组的活动不仅是小组成员之间的互动，更是在教师引导下专业教育的延伸。竞赛活动必须突出教师的主导作用和学生主体作用，必须在有效的组织机制下运行，这些也体现在本模式的内容和方法要素中。
２ 模式的基本结构
与一般人才培养模式类似，梧州学院以参赛为载体的机械类专业学生创新能力培养模式的基本结构（见图１）主要包括：目标要素、内容要素以及方法要素三个方面。
２．１ 模式的目标要素
竞赛活动的直接目的是夺取好的名次，获得荣誉，这也是学生参赛的原动力。但竞赛本身不是目的，通过竞赛提高人才培养质量才是根本目的。本文认为通过竞赛和培训活动，提高学生的专业知识水平的实践动手能力，加强工程素质是基本目标，进而提高学生的创新能力是主要目标。
竞赛活动的直接目的是夺取好的名次，获得荣誉，这也是学生参赛的原动力。但竞赛本身不是目的，通过竞赛提高人才培养质量才是根本目的。本文认为通过竞赛和培训活动，提高学生的专业知识水平的实践动手能力，加强工程素质是基本目标，进而提高学生的创新能力是主要目标。
２．２ 模式的内容要素
模式的主要内容包括创新能力培养途径和专业知识重构两个方面。有学者认为创新能力由创新基础、创新才能、创新意识与创新方法构成，其中每一项又有多种相关因素。本文进一步总结后认为与创新能力相关因素主要由创新动力、
知识基础和能力基础构成。知识基础主要包括社会知识、基础知识、专业知识和跨专业知识。因此，在模式构建中要有意识地对学生知识结构进行重构。能力基础主要包括观察能力、思维能力、实践能力、知识集成应用能力、信息获取和处理能力等。创新动力主要来自对社会需求的敏感性，即创新意识，再加上完成创新活动的意志。如何使这些要素有机地结合促使创新能力提高，贯穿模式构建全过程。
２．３ 模式的方法要素
方法要素主要包括竞赛活动的保障条件和运行机制。竞赛的保障主要是通过培训平台环境构建和教学资源整合进行。运行机制则是由学校、二级学院和专业教研室制定的有关竞赛活动的组织管理方法，过程管理以及相关的质量考核评价方法等组成。
３ 模式构建和运行的关键环节和保障措施
３．１ 重构学生的知识结构
知识是创新能力的基础，学生的知识体系应包括：社会知识、基础知识、专业知识和跨专业知识。有针对性地对学生的知识体系进行重构，对学生知识获取的渠道、方法作必要的导引和安排，这对于提高学生的创新能力有重要的意义。注重对学生社会知识学习的引导。机械创新源头是社会需求，学生对社会环境没有较高的敏锐性和较强的观察能力，是难有创新的灵感的。学生没有创新的冲动，缺少创新的入口，与社会知识贫乏，对社会需求不敏感，对行业情况不了解有关。安排和督促参赛学生与社会和行业接触，提供他们更多的到行业、企业参观调研的机会，引导学生关注国家发展战略和相关行业发展态势。在专业知识层面，仅有原来的课程知识是不够的，必须对与竞赛相关性高的课程内容作一定的扩张。要特别注意课程教学与竞赛活动的整合，尤其要将课程教学的实践环节与竞赛活动结合起来，如将创新设计竞赛与课程设计、毕业设计、综合工程训练等环节相结合。在课程教学中有机融合创新设计实践的内容。竞赛的特点之一是注重知识的综合运用，为了使学生有足够的知识储备，要对参赛学生的课程进行必要调整，补充一些跨专业的知识。机械系统的创新和功能扩展高度依赖于电子、信息和自动控制等技术。因此，包含有单片机、嵌入式系统、ＥＤＡ、程序设计、变频调速、控制原理等相关知识的课程就有必要要求参赛的学生选修，教研室应创造条件开出相关课程。
３．２ 强化学生的创新意识
创新意识是创新的原动力，缺少创新冲动的学生，专业知识再丰富也难提高创新能力。因此，如何强化学生的创新意识是本模式的一个关键环节。创新意识来自对专业的热爱，对自己专业有浓厚兴趣的学生，必然会主动观察和思考与专业有关的现象和需求，这是创新意识的源泉。在选择参赛学生时，要避免只看学生的考试成绩，要更多关注学生的兴趣面，关注学生对动手实验实践的激情。一个热爱自己专业、对实验实践有饱满热情的学生，一定是一个有创新潜质的学生。引导学生关注社会，关注本专业领域和相关行业的现状和态势，只有真正理解专业知识的价值，才会有在本专业领域应用知识、施展才华的冲动，这是创新的原动力。
３．３ 充分发挥科研平台和科研项目的作用
以科研平台作为参赛培训依托是梧州学院大学生参赛的一个特色。实践证明，利用科研平台的设备和空间进行大赛的培训，非常有利于学生个性和创新潜力的发挥。智能显微设备广西工程技术研究中心，梧州学院机械设计、人工宝石设计与测试、图像处理与智能系统、行业软件广西高校重点实验等科研机构都已成为参赛的培训平台，学生进入这些科研平台，参与科研平台的日常科研活动已成为常态。科研平台丰富的教学与科研资源，为机械创新设计大赛的培训提供了有力的支撑。科研项目是科研平台凝聚科研团队的核心，学生进入科研平台除前期必要有一段时间适应和熟悉科研环境外，必须参与到真正的研发项目。研发项目和教学实验最大的不同在于创新性，学生参与科研项目直接参与创新活动，直接感受到创新环境、创新思维和方法。因此，以科研项目为载体，学生以小团队形式参与到教师主持的科研项目为学生创造了直接的创新环境。科研平台能够以项目为载体聚集参赛学生的前提是有较丰富的科研项目，近年梧州学院上述各科研平台项目比较饱满，特别是有较多的面向地方应用的研发项目，这为科研平台支撑参赛活动创造了基础条件。学生参与科研项目使教师的科研活动也得到了人力支持，多年来的实践表明，大多数面向应用的研发项目，学生掌握一定的知识和开发工具后，能够发挥良好作用，有的重复性工作量大的科研项目，如 ＣＡＤ 绘图、三维建模仿真等，可直接由学生完成。事实上，梧州学院近年参赛的作品，相当一部分创意来自科研项目，这些作品有的是科研项目的简化，有的是科研项目的一个部分。梧州学院近年申报的多项专利就是学生在竞赛活动中参与科研项目师生共同取得的成果。学生参与科研项目是一个新型的教学相长方式。
３．４ 发挥好教师的主导作用
竞赛的组织和运行过程，教师都必须起主导作用。能够充分发挥教师主导作用，首先要有良好的机制，从制度上保证教师指导学生竞赛活动的付出得到充分肯定，教师在指导竞赛中所取得的成绩成为教师职称晋升，评先评优的重要依据，教师在指导竞赛活动中的贡献有可行的绩效评价方法。梧州学院已经建立并正在完善一个由学院、二级学院和专业教研室构成的不同层面的教学评价体系，其中包括了对参赛指导教师业绩评价方法。发挥好教师指导作用的另一个方面，是建立导师制度。梧州学院还没有硕士点，因此导师制度主要是针对本科生。本科生数量庞大，要真正体现导师制的优势，必须对学生有所选择，重点针对优才学生的培养，对参赛学生的指导能很好体现导师特点和优势。学生进入科研平台参与科研项目已成为竞赛培训的一种组织形式，因此科研项目主持人，学科带头人和学科方向带头人、科研平台骨干理所当然应该成为学生参赛小组的导师。由于学生本身参与科研活动，对教师的研发项目有贡献，能充分发挥教师的积极性和主导作用。这是地方性高校教师数量不足情况下的有效做法。
３．５ 对模式运行提供有效保障
首先要保证平台条件，这是竞赛活动的空间和物质基础，学院和二级学院在建设学科平台、实验教学中心和工程实训中心时就要有针对性地考虑竞赛活动的需要。机械创新设计大赛无论是竞赛作品制作本身，还是长期的准备训练，都要不断消耗物质和经费。没有基本的设备、经费保证，就不能保证效果，更谈不上模式。其次是组织机制保证，必须建立起长效机制，机制主要包括相关的制度系统和运行管理方法。学校层面有关参赛的制度主要是从学校层面对竞赛奖励和资助制度。更为重要的是二级学院和相关的教研室要建立相应的制度，如参赛学生遴选制度、培训平台的准入制度、仪器设备的使用制度、参与教师的工作量计算办法等。没有这些制度系统支撑，仅凭部分师生的热情不能保持一种创新教育模式的持久运行。
４ 结 语
提高大学生创新能力是国家的迫切需要，对以培养应用型人才为目标地方性高校，机械创新设计大赛等竞赛活动是创新能力培养的重要载体，并可发展为一种教育模式，成为专业教学体系的重要部分。在教学资源短缺的地方性高校，要有效地发挥竞赛这一载体对人才培养作用，必须充分整合教学和科研资源，形成一个结构和运行良好的模式。梧州学院以机械创新设计大赛为载体学生创新能力培养模式突出了对学生培养创新意识的养成，从重构知识结构、利用科研平台和科研项目、发挥教师主导作用等主要环节着手进行模式的构建，通过加强基础条件和优化组织管理机制保障模式运行。经过多年来的实践和改良，该创新能力培养模式已产生良好效果。
参考文献：
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韦衡冰，邓小林，严超龙，梁 静 梧州学院 机械与材料工程学院
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