中職機械專業(yè)教學融入專利知識的探索研究

金鵬飛

隨著科技的迅猛發(fā)展，新的技術不斷涌現(xiàn)，AI智能、大數(shù)據(jù)、5G技術等正在逐步且全面地改變著人們的生活，給人們提供各種便利。這些完全有別于傳統(tǒng)行業(yè)的新型儀器設備，需要具有跳出常規(guī)的創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力的人才能進行設計、發(fā)明、制造。

“經(jīng)濟要發(fā)展，教育必先行?！睂τ谥械嚷殬I(yè)學校機械專業(yè)來說，教育的目的不僅僅是培養(yǎng)初級的技術工人，更重要的是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的現(xiàn)代技術工作者。教師要在專業(yè)課授課過程中創(chuàng)新教學方法，對于學生的一些創(chuàng)意想法，要有意識地進行引導，保護他們的創(chuàng)意。

然而，在我國現(xiàn)行的中職教育教學中，對于如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識以及保護學生的創(chuàng)意，卻鮮有行之有效的教學方法。專利是目前為止保護創(chuàng)意最有利的武器，專利是體現(xiàn)創(chuàng)新的一種科研成果。筆者以國家級中等職業(yè)教育改革示范學?！鹕绞许樀聟^(qū)鄭敬詒職業(yè)技術學校機械專業(yè)學生為研究對象，來嘗試解決困擾我們的問題。本校的機械專業(yè)是廣東省教育廳確立的重點建設的“雙精準”專業(yè)。將專利知識引用到中職機械專業(yè)主干課程《機械基礎》的日常教學中，結合生活中的一些實例，在深入研究機械專業(yè)教學現(xiàn)狀的基礎上，提出教學中存在的主要問題，及如何在專業(yè)課程的教學中有機地融入專利知識，并利用專利知識進行創(chuàng)新教學。

一、機械專業(yè)教學現(xiàn)狀

近幾年，機械專業(yè)設計軟件在常規(guī)教學中的應用大大提高了課堂教學的效果。特別是零件三維建模設計、機構模擬裝配、零部件動態(tài)設計模擬、裝配件力學分析等，這些新型的教學手段都有利于教師把機械專業(yè)知識輕松且高效地傳授給學生，教學效果非常不錯。但按照這種授課方式培養(yǎng)出來的人才還是存在以下問題。

1.創(chuàng)新意識有待提高

由于現(xiàn)行的中等職業(yè)教育模式的局限性，機械專業(yè)課程教學方式還是以課堂講授現(xiàn)有知識為主。授課教師只要完成課程教學大綱和政策規(guī)定的教學任務即可，而學生也只需要完成一定量的作業(yè)和參加一次期末考試，即完成了一門課程的學習任務。這樣的教學模式很傳統(tǒng)，基本上是授課教師講什么，學生就接收到什么，但在培養(yǎng)學生開拓性思維及創(chuàng)新能力方面明顯不足。

2.學以致用理念缺乏

注重理論教學的機械專業(yè)課程體系，注定了學生對機械專業(yè)課程的學習多停留在完成學習任務的低端層次上。在課程學習的過程中，缺乏創(chuàng)新及實踐機會，久而久之，忘記學以致用的根本，出現(xiàn)高分低能的現(xiàn)象。比如《機械基礎》齒輪傳動一章中，學生除了知道教材中列舉的幾個齒輪應用場合，竟然聯(lián)想不到更多的實際應用齒輪的場合。

3.實踐創(chuàng)新意識淡薄

對于中等職業(yè)學校的學生來說，動手實踐不僅能加強對理論知識的理解，而且是培養(yǎng)創(chuàng)新能力和動手能力的重要方式。隨著社會的進步，各種新型的教學方法和教學用具已經(jīng)被發(fā)明出來，比如STEAM、3D打印、三維掃描、開源機器人等，這些新型的方法和教具都可以大大提高學生的動手實踐能力。但在現(xiàn)有的教學活動中，限于各種實際的條件，為學生創(chuàng)造活學活用知識、舉一反三實踐的機會較少。

4.專利保護概念缺失

中等職業(yè)學校的學生對于自己的一些創(chuàng)新性想法完全沒有保護的意識，對于專利知識的認識都特別膚淺。常常認為自己的想法完全不值得保護，只有那種特別體現(xiàn)技術含量和高精尖的產(chǎn)品才值得申請專利保護，或者認為自己的創(chuàng)新性想法已經(jīng)被別人發(fā)明出來了，也就沒有必要進行專利保護了。這其實是一種對專利的誤解。專利保護的不是物品的功能，而是實現(xiàn)這個功能的方式。申請專利保護，不需要做出真正的實物。只需要有一個創(chuàng)新性的想法，也可以申請專利，因為我們的創(chuàng)新性想法是一種智力成果、知識財富，它可以轉換成實際的價值。

之所以會出現(xiàn)上述的問題，除了受授課內容、教育制度等客觀因素影響之外，沒有適合的、創(chuàng)新性的教學方法也是一個關鍵性的問題。好的教學方法有利于激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和能力，能夠培養(yǎng)出適用于現(xiàn)代化建設的創(chuàng)新人才。筆者接觸專利多年，嘗試利用專利的創(chuàng)新特性，結合生活中的真實案例，把相關專利知識融入到機械專業(yè)教學中，以求培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

《中華人民共和國專利法》于1985年4月1日正式實施。該法對專利的定義是人們對創(chuàng)造性智力成果、商業(yè)標志及其他具有商業(yè)價值的信息依法享有的權利。專利權的特點主要體現(xiàn)在三個方面：專有性、時間性和地域性。主要包含三個部分：發(fā)明專利、實用新型專利和外觀專利。

二、專利知識的應用對策

專利知識在機械專業(yè)教學中的應用主要是把教學中相關的機械知識涉及的專利特性分析出來，再利用這些專利特性把相關實例串聯(lián)起來，進行區(qū)分學習。舉一反三，使學生掌握專業(yè)知識的同時，體會專利特性，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。具體應用包括分析教學內容、搜集相關實例、篩選特色案例、嵌入案例教學、激發(fā)學生創(chuàng)新等共5個步驟。

1.分析教學內容

以《機械基礎》教學為例，其內容主要是機械機構的學習，學習常見的各類機械機構，并掌握其運動規(guī)律。

如凸輪機構教學，主要是讓學生學習凸輪機構的組成及工作原理，特別是要掌握從動件的等加等減速、簡諧運動規(guī)律曲線的作圖方法，具體應用就是用不規(guī)則的凸輪外圓曲線來控制從動件的運動，從而得到時間不等的簡諧運動規(guī)律。

再如齒輪傳動教學，齒輪傳動主要用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，其圓周速度可達到300m/s，傳遞功率可達105KW，齒輪直徑可從1mm到150m以上，是現(xiàn)代機械中應用最廣的一種機械傳動，也是鐘表、發(fā)動機等高精密儀器必不可少的一種傳動方式。一部完整的儀器，是由多種機構的組合構成。根據(jù)組合方式、運動規(guī)律的不同，就能申請不同的專利。

但是，各門專業(yè)課是不同的，其專利的側重點也不一樣，可以根據(jù)教學內容適當調整專利的側重點，有針對性地進行專利挖掘。只有把教學內容分析到位，才能因材施教，然后搜集生活中的典型實例融入教學中。

2.搜集典型實例

根據(jù)教學內容分析，可在專利查詢官網(wǎng)上搜索相關知識涉及的創(chuàng)新實例，防止侵權。搜集實例包括兩部分：與專業(yè)知識相關的產(chǎn)品實例及具有相關專利特色的不同類型專利。

例如，現(xiàn)在學校里最常用的課桌椅，我們在專利網(wǎng)上查到有一種折疊式課桌椅，具體功能是：用于教室上課和午睡，包括課桌和課椅，課桌包括桌面、桌柜、桌底座和桌面支撐件，桌柜和桌底座固定連接，桌柜設于課桌的左側或右側，桌面與桌柜用桌面鉸鏈連接，桌面可繞桌面鉸鏈轉動;課椅包括椅架、靠背板、坐板、定位連桿、枕頭或托板，它們互相活動連接。上課時，桌面繞桌面鉸鏈轉動到水平位置，坐板繞鉸鏈轉到水平位置，午睡時，桌面繞桌面鉸鏈轉動到近似豎直位置，靠背板和坐板或者靠背板和托板繞鉸鏈轉到相互成鈍角的交角，供人體躺臥，本發(fā)明在不增加課桌椅占地面積的前提下，實現(xiàn)了課桌椅用于躺臥的功能，給中小學生提供了一種舒適、健康的午睡設施，解決長期困擾學校和家長的學生睡午覺難的問題。

這就是一個非常典型的即將授權專利的實際案例。在實際教學中，如果想引用課桌類的案例，就需要規(guī)避掉這個專利，以免發(fā)生侵權行為。

3.篩選特色案例

特色案例是向學生提供一段生活中常見的背景資料，然后提出問題，在問題中要求學生分析給定的資料，依據(jù)一定的理論知識，或做出決策，或作出評價，或提出具體的解決問題的方法或意見等。

特色案例的篩選和分析，考查的是高層次的認知目標。它不僅能考查學生了解知識的程度，而且能考查學生理解、運用知識的能力，更重要的是它能考查考生綜合、分析、評價方面的能力。

例如，新聞上報道，在大雨天，路人走過雨水已到小腿的街道的時候，因為看不到水下的情況，有時會不慎落進下水道里，幾無生還的希望。而在下雨前，下水道井口是有井蓋的，為什么還會導致行人落進下水道里呢？針對這個問題，我們可以引導學生首先分析是什么原因導致了水道井蓋不見，該如何解決這個問題。其次提出嘗試利用所學的凸輪機構知識，對現(xiàn)有的下水道井蓋進行重新設計。

4.案例嵌入教學

利用網(wǎng)絡資源和信息技術，在專業(yè)課的教學中引入生活中常見的案例，并加以分析。引導學生利用已掌握的專業(yè)知識解決生活中的實際問題，并且把解決問題的技術方案申請專利，加以保護。此種教學方法，既使學生已掌握的專業(yè)知識得到了實際應用，從而更理解了專業(yè)知識，也使學生具備了專利保護的意識，可謂一舉多得。

如鏈傳動一章的學習中，我們可以引入這樣的案例：學生現(xiàn)在用的課桌，都是四腳直接放在地面上的，如果想移動課桌的話，只能搬起課桌走。而有的同學，特別是男生，比較懶，不愿意搬動，就直接推。桌腳與地面摩擦，發(fā)出刺耳的噪音。為了避免這個問題，筆者引導學生對現(xiàn)有的課桌進行改進，利用鏈傳動的原理，解決了這個問題，同時申請了專利。

在這個過程中，教師和學生一起分析改進機構的構件組成和運行原理，辨別出這些措施是實用方法的改進，還是創(chuàng)造性的應用。在分析的過程中，學生既掌握了鏈傳動一章的專業(yè)知識，又明白了鏈傳動的實際應用場合，最主要的是使學生有了專利的保護意識。

5.激發(fā)學生創(chuàng)新

借助案例，利用頭腦風暴法讓學生進行討論，如課桌椅如何改進才能避免上述問題？用我們已經(jīng)學過的知識可不可以解決這個問題？用齒輪傳動、液壓傳動、帶傳動等傳動方式可以解決嗎？還是需要幾種傳動方式的相互配合才能解決？提出這些引導性的問題后，學生可以進行分組討論，把能想到的解決方案都列出來，再分頭做實驗或查資料進行論證，而后再次進行集體討論，挑出可行性比較高的一種方法，可以利用軟件進行電腦模擬驗證。如果電腦模擬的條件不足的話，可以試著做一個實際但簡易的原理運行機構來驗證這種方法的可行性。如果驗證結果成立，至少第一步對專業(yè)知識的實際運用已經(jīng)很好地完成了。在這一步完成的基礎上，可以試著寫專利申請書。此時，就進行到了第二步，真正穿插融入了專利知識，如果是完全的自主創(chuàng)新，則可能是一項發(fā)明專利。即使不能申請到發(fā)明專利，也可以申請實用新型專利（兩種專利可以同時申請）。

在整個教學過程中，不僅開發(fā)了學生的創(chuàng)新意識和專業(yè)知識實際運用的能力，而且有助于學生養(yǎng)成觀察生活、發(fā)現(xiàn)問題的能力，從而將靈光一現(xiàn)的想法應用于實踐的發(fā)明。

三、結語

迄今為止，機械專業(yè)發(fā)展了幾百年，相對來說，算是比較成熟的專業(yè)，但創(chuàng)新仍然是其發(fā)展的重要因素，而教師的創(chuàng)新性教學有利于促進培養(yǎng)創(chuàng)新型的人才。

將專利知識融入機械專業(yè)的創(chuàng)新性教學活動中，從大的方面來說，不僅可以讓學生掌握本專業(yè)的相關知識，更促進了學生的專利保護意識，最主要的是懂得了什么是侵權行為，從而提高全民的專利保護意識。從小的方面來說，提高學生的創(chuàng)新意識，能無形中促進學生提升舉一反三、活學活用的能力。特別是很多方法都是靈光一現(xiàn)的，而這些好方法和妙主意需要進一步的研究和實踐，最終使學生成長為適應我國高速發(fā)展的實踐型創(chuàng)新人才。

當然，創(chuàng)新教學的應用需要科學的課程體系、完善的教學制度和創(chuàng)新型校園文化等相關因素支撐，更需要良好的教學評價體系和管理機制相配套。

責任編輯陳春陽