高職《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程教學(xué)體系研究

陳凱

摘要：《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》是高職院校機(jī)械專業(yè)的專業(yè)拓展課，介紹機(jī)械功能原理、機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)并聯(lián)系實(shí)例加以分析和引導(dǎo)，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。本文以我院機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)為例，對(duì)高職《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程的專業(yè)定位、培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程等進(jìn)行研究，為提高教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量提供研究參考。

關(guān)鍵詞：高職;機(jī)械;創(chuàng)新設(shè)計(jì);教學(xué)

0? 引言

在“工業(yè)4.0”、“中國(guó)制造2025”的大背景下，高職教育的目標(biāo)是為社會(huì)和企業(yè)發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)、強(qiáng)技能的實(shí)踐應(yīng)用人才，從而為社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步注入活力，因此有效推進(jìn)高職教育改革與創(chuàng)新便成為了一項(xiàng)值得深入分析的問(wèn)題。高職機(jī)械專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐中，積極增設(shè)《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程，有助于更好地順應(yīng)時(shí)代專業(yè)教育及學(xué)生成長(zhǎng)需求，從而推動(dòng)職業(yè)院校教育創(chuàng)新。通過(guò)《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》的引入和實(shí)踐，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，從而提升其在課程教學(xué)中的獲得感，這有助于幫助學(xué)生提升專業(yè)素養(yǎng)，同時(shí)還可以強(qiáng)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，有助于順利完成高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)。

1? 《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程在高職機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系中的定位

我院機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)與襄陽(yáng)龍頭產(chǎn)業(yè)（汽車及零部件制造業(yè)）對(duì)接，遵循教育規(guī)律和職業(yè)能力形成規(guī)律，積極組織學(xué)生參加世界技能大賽、全國(guó)高職院校職業(yè)技能大賽、全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等賽項(xiàng)。校企聯(lián)合根據(jù)機(jī)械加工工藝、生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)施及設(shè)備自動(dòng)化改造升級(jí)、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)等崗位的任職要求，共同分析和設(shè)計(jì)職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，堅(jiān)持“校地企協(xié)同，課證崗融通，工學(xué)創(chuàng)一體”人才培養(yǎng)模式，打造技術(shù)技能人才培養(yǎng)高地。在“校地企協(xié)同，課證崗融通，工學(xué)創(chuàng)一體”人才培養(yǎng)模式下專業(yè)能力逐層遞進(jìn)培養(yǎng)，分四個(gè)階段進(jìn)行，即基礎(chǔ)技能培養(yǎng)階段、專項(xiàng)技能培養(yǎng)階段、綜合技能培養(yǎng)階段、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)階段。而《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程則歸屬于第四階段，該階段主要是通過(guò)靈活運(yùn)用基礎(chǔ)技能和專項(xiàng)技能對(duì)綜合技能進(jìn)行更深層次的能力培養(yǎng)階段，以工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造和全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽主題作為教學(xué)案例，開發(fā)創(chuàng)新能力課程，以學(xué)生為主導(dǎo)，校企教師共同指導(dǎo)，通過(guò)在機(jī)房實(shí)訓(xùn)中心、校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地和校外實(shí)訓(xùn)基地實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，達(dá)到能勝任行業(yè)企業(yè)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)等崗位的標(biāo)準(zhǔn)，并具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)，掌握創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)技能。

《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》是機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)的必修拓展課。其目的是使學(xué)生建立起合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和能力。本課程通過(guò)闡述機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新，綜合、歸納發(fā)明創(chuàng)造過(guò)程的一般技術(shù)和方法，介紹功能原理的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)并聯(lián)系實(shí)例加以分析和引導(dǎo)，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，開拓創(chuàng)新視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高其創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。要能夠開展本課程的學(xué)習(xí)首先要求專業(yè)學(xué)生已掌握《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《機(jī)械制圖》、《AutoCAD》、《液壓與氣動(dòng)》和《機(jī)械CAD/CAM》等先修課程。

2? 《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)

在開展《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程的過(guò)程中，必須首先對(duì)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和具體學(xué)情加以分析和認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)之上構(gòu)建系統(tǒng)化的教育目標(biāo)，以此來(lái)提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐技能的緊密結(jié)合，為后續(xù)進(jìn)一步的創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。所以在制定機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的時(shí)候，應(yīng)該有效遴選理論性和實(shí)踐性并重的應(yīng)用實(shí)例，以此來(lái)填補(bǔ)教材大綱中過(guò)于晦澀的理論內(nèi)容，這樣就可以使教學(xué)內(nèi)容富有實(shí)踐性和創(chuàng)新性，從而拓展學(xué)生的視野和知識(shí)面。

本課程教學(xué)從知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)三個(gè)方面來(lái)達(dá)到對(duì)機(jī)械專業(yè)人才創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

2.1 知識(shí)目標(biāo)

要掌握機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，基本知識(shí)和基本理論首先是基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，能夠幫助學(xué)生掌握及了解機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)、研究范圍、框架設(shè)計(jì)、發(fā)展趨勢(shì)等;能夠掌握必要的創(chuàng)新技術(shù)方法，并善于運(yùn)用本課程所重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)技術(shù)——例如原理方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)（即功能設(shè)計(jì)法，設(shè)計(jì)目錄和評(píng)價(jià)系統(tǒng)）、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)（即機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)的原則，機(jī)構(gòu)的選擇，機(jī)構(gòu)的構(gòu)型）、結(jié)構(gòu)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)（即結(jié)構(gòu)方案的變異設(shè)計(jì)，提高性能的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的宜人化設(shè)計(jì)、新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)）等，在不同的問(wèn)題情境下，結(jié)合需要選擇不同的方案，從而找到最優(yōu)解。

2.2 能力目標(biāo)

本課程的教學(xué)除了基礎(chǔ)知識(shí)和理論的學(xué)習(xí)外，作為高職院校學(xué)習(xí)，專業(yè)技能的培養(yǎng)是重中之重，尤其根據(jù)我院“以賽促學(xué)、以賽促教”的精神，機(jī)械專業(yè)學(xué)生對(duì)于專業(yè)知識(shí)和技能掌握的如何不是以考試作為唯一標(biāo)準(zhǔn)，而是更加側(cè)重于通過(guò)參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽等比賽來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)于專業(yè)技能掌握的成色。因此，對(duì)于本課程的能力目標(biāo)，要求學(xué)生能根據(jù)具體的設(shè)計(jì)案例，從實(shí)際需要角度出發(fā)，選擇創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法;能進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì);能合理選擇機(jī)構(gòu)類型;能優(yōu)選出最佳的設(shè)計(jì)方案。

2.3 素質(zhì)目標(biāo)

作為高職院校學(xué)生，通過(guò)本課程的培養(yǎng)，應(yīng)達(dá)到以下職業(yè)素養(yǎng)：①求實(shí)精神——通過(guò)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生踏實(shí)工作、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的工作作風(fēng)。②創(chuàng)新意識(shí)——通過(guò)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的求知熱情、探索精神，以及敢于創(chuàng)新的精神。③工程素質(zhì)——通過(guò)學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)用制造技術(shù)基礎(chǔ)的理論知識(shí)逐步形成綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的科學(xué)素養(yǎng)。④價(jià)值效益意識(shí)——通過(guò)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的教學(xué)，逐步增強(qiáng)學(xué)生的價(jià)值效益意識(shí)。⑤質(zhì)量意識(shí)——通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生牢固樹立產(chǎn)品制造的質(zhì)量意識(shí)。

3? 《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)思想

在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中基本的表達(dá)方法給予分析之后，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例的滲透，讓學(xué)生對(duì)此有更為深入的認(rèn)識(shí)，從而有助于更好的解決實(shí)際問(wèn)題，提升初步的知識(shí)運(yùn)用能力。務(wù)必要掌握科學(xué)的規(guī)律和創(chuàng)新思維，積極開動(dòng)腦筋，實(shí)現(xiàn)思維訓(xùn)練和邏輯延展，從而更好地實(shí)操設(shè)計(jì)出新型的裝置，并對(duì)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3.2 教學(xué)模式

推行任務(wù)驅(qū)動(dòng)“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式，采用項(xiàng)目教學(xué)、場(chǎng)景教學(xué)和崗位教學(xué)，使學(xué)生在企業(yè)真實(shí)的崗位標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求下學(xué)習(xí)、運(yùn)用和鞏固專業(yè)理論，訓(xùn)練崗位技能，提高職業(yè)素養(yǎng)。通過(guò)真實(shí)案例，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，由淺入深的設(shè)計(jì)和選擇工作任務(wù);行動(dòng)過(guò)程中以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，圍繞“學(xué)生為主體”的教學(xué)思想設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境，按照“任務(wù)導(dǎo)入——新知識(shí)學(xué)習(xí)——方案制定——方案優(yōu)化——方案實(shí)施——檢查評(píng)估”組織教學(xué)，學(xué)生在完成任務(wù)過(guò)程中掌握理論知識(shí)、尋找解決問(wèn)題的答案、總結(jié)技能經(jīng)驗(yàn)等。學(xué)生在學(xué)習(xí)情境中采用“小組討論法”，自主控制學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，分工協(xié)作完成工作任務(wù)，掌握完成工作任務(wù)目標(biāo)所需要的知識(shí)和技能。

3.3 教學(xué)單元設(shè)計(jì)

本課程采用模塊化教學(xué)，主要分為4大模塊，每一個(gè)模塊里包含具體的學(xué)習(xí)任務(wù)：

3.3.1 模塊1——機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)

本模塊闡述機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)所需要的思維基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)，包含創(chuàng)新思維和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)兩部分學(xué)習(xí)任務(wù)，這也是創(chuàng)新人員必備的基本能力素質(zhì)。技術(shù)基礎(chǔ)包含前導(dǎo)課程如《機(jī)械制圖》、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《互換性與測(cè)量技術(shù)》、《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》等，這些課程的基本知識(shí)理論會(huì)是本課程的鋪墊;思維基礎(chǔ)則指的是創(chuàng)新思維，要進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)，常規(guī)的思維方式顯然是不夠的，需要我們還要學(xué)會(huì)運(yùn)用發(fā)散思維、逆向思維、直覺(jué)思維等創(chuàng)造性思維。這些思維可以通過(guò)很意識(shí)有針對(duì)性的訓(xùn)練得到培養(yǎng)和強(qiáng)化，有助于提高分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。

3.3.2 模塊2——機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法

本模塊是課程教學(xué)的核心內(nèi)容之一，包括：創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等學(xué)習(xí)任務(wù)。創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的學(xué)習(xí)是很有必要的，因?yàn)楦呗氃谛Ｉ赡軆H僅只有輪崗實(shí)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，并不完全具備豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)仿生設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)、TRIZ等創(chuàng)新技法的學(xué)習(xí)，為構(gòu)思機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案和具體的機(jī)構(gòu)打好基礎(chǔ)。而機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案、機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、機(jī)電控制等創(chuàng)新設(shè)計(jì)的任務(wù)則是典型的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，學(xué)生通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，了解真實(shí)的設(shè)計(jì)過(guò)程是如何貫穿的，每一個(gè)環(huán)節(jié)是如何確定方案的，有助于為后面設(shè)計(jì)課題的實(shí)施打好理論基礎(chǔ)。

3.3.3 模塊3——機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例

結(jié)合我院高職學(xué)生歷屆參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的獲獎(jiǎng)作品，尤其是獲得國(guó)獎(jiǎng)的項(xiàng)目案例，來(lái)學(xué)習(xí)具體的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程。通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，才能讓學(xué)生更好的理解如果自己作為參賽主體，怎么去理解、掌握、應(yīng)用這些知識(shí)和技能，更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.3.4 模塊4——機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課題與實(shí)施

本模塊為實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)與后續(xù)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程（機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程實(shí)訓(xùn)）有機(jī)結(jié)合，通過(guò)在本模塊中擬定的創(chuàng)新設(shè)計(jì)課題，以全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的實(shí)施過(guò)程為模板，確定實(shí)施方案、完成UG三維建模和AutoCAD二維工程圖、編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書，并在后續(xù)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，完成項(xiàng)目作品的制作與裝配。完成的作品可以參加學(xué)?？萍脊?jié)、校賽等競(jìng)賽活動(dòng)，獲獎(jiǎng)的作品擇優(yōu)推薦，再經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)與工藝改良，形成參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的作品。經(jīng)過(guò)這一系列的流程，實(shí)際也是學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)一步的系統(tǒng)化再學(xué)習(xí)的過(guò)程，有助于加深理論理解，并能學(xué)以致用，在實(shí)際課題中培養(yǎng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手實(shí)操能力，符合高職教育規(guī)律，提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。

4? 結(jié)語(yǔ)

高職院校機(jī)械專業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)類課程教學(xué)體系的建立既要有職業(yè)教育注重學(xué)生技能實(shí)踐的特點(diǎn)，同時(shí)也不能忽視高等教育對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)。將兩者有機(jī)結(jié)合，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類競(jìng)賽為導(dǎo)向，通過(guò)項(xiàng)目化的任務(wù)模塊，對(duì)接實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)能力。在全國(guó)重視大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的大環(huán)境下，相信《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》這門課程一定能夠在職業(yè)院校機(jī)械專業(yè)課程體系中成為不可或缺的一環(huán)，從而進(jìn)一步提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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