机械创新设计实验选修课的探讨与实践

实验教学不仅是为了传授科学知识、验证科学理论、掌握实验操作的基本技能，而且是通过实验培养学生的设计思维、开拓意识、创新能力、科学素质和动手能力。传统验证性实践教学已无法满足学生创新性能力培养和综合素质提高的要求，只有形式丰富的实验选修课可以更好地实行个性化教学，充分发挥学生主观能动性，培养创新和实践动手能力。

1. 开设实验选修课的意义

目前我国在机械设计方面还从事常规设计，而发达国家早已开始创新设计研究，并从原来固有模式中走出，设计人员常常用新思路、新原理、新功能设计出新的产品。高校作为培养我国未来建设者的坚强阵地，加强大学生创新设计能力，挖掘创造性思维尤为重要。美国麻省理工学院的独立活动期间开设机器人课程，进行为期4 周的特别学习，学生根据自己的需要选择性的参与课堂学习来补充知识。国内也有许多高校开设有机械创新设计实验选修课，如东南大学开设机器人创意组合选修课程（64 学时），面向全校学生，其中优秀的学生与学生作品直接参加机械创新大赛和机器人比赛；浙江大学开设机械创新设计选修课，作为院选课。在大环境下，我国高校发展的趋势：培养职业技能型人才。从小范围讲，我校人才培养的定位：应用型本科人才，而《机械创新设计实验选修课》的开设志在提高学校学生的专业技能，跨专业综合运用的创新实践能力。因此本课程的开设就显得更加重要。

2. 课程建设

《机械创新设计实验选修课》是建立以机械电子工程及自动化专业基础的面向全校工科专业本专科生的实验课程体系，该课程体系注重趣味性、自主性、实践性、创新性、可持续性。结合我院专业特点，研究了该课程的实验项目内容如下。

表2-1 学时分配表

课程分为7 个章节，每章节依托实验项目完成理论知识的储备与实践操作。首先通过各机构实物的认知实验、机构模型测绘实验、机构运动创新设计方案实验项目的学习帮学生了解机器的组成，初步认识机械原理，熟悉杆组概念及机械传动的基本知识，进一步理解机构的运动特性。然后利用轴系拆装实验、减速机的拆装实验、综合实验台中带传动性能测试实验等实验项目使学生了解机械设计中将原动机和工作机联系起来的传动装置，而传动装置的类型、传动系统设计及其特点是机械专业的重点也是难点，在本实验选修课的教学中将采用深入浅出、抛砖引玉式教学方式，激发学生的创造性、开放性的学习思维与自主的实践操作。最后利用慧鱼创意组合模型，学生自主设计实验系统、独立装配机器、独立编写控制程序，进行创新设计训练，它将对机械传动、传感器技术、接口技术及程序编制等知识综合应用。课程成绩评定由创新作品报告、自主实践过程、课堂趣味性讨论与平时考勤四部分组成，每部分占有不同的权重，并设计明确的考核指标。

图1 机械创新设计选修课成绩评定权重图

3. 教学方式

本实验选修课采取网上预习，课堂授课为辅、学生实践操作为主，课后自主实践的教学理念。在校园网站里建立有该选修课程的授课内容，学生可随时登录网站了解实验项目，提前预习。每次课堂授课时间为三学时，一学时用于理论知识的讲授，其余用于学生实践操作。根据实验室固有仪器设备，在课程开设时5-6 人/ 组，使用一套实验设备，各成员间可根据知识结构和特长进行明确分工与任务分配，既有利于个性化教学，又有利于学生团队意识与动手能力的培养。

4. 教学效果与反响

该课程经一学期的开设，统计发现90% 学生来自机电与自动化学院机械电子工程、电气工程、自动化三个专业，大二、大三年级学生约占80%，展示出了较强烈的创新热情。大一年级则求知欲比较强，大多抱着试一试，看一看的心态选报了该课程。通过24 学时学习与实践，学生们的设计能力、实践动手能力均得到相当的提升。多学科多专业的交流与结合，培养了学生的团队协作精神。为参加各种省级国家级创新比赛奠定了良好的基础。课程结束后同学们纷纷表示收获颇丰，并希望今后多开设类似的选修课。

结束语

机械创新设计实验选修课作为理论课程体系的延伸，重在巩固理论知识结构、培养学生发散思维、锻炼学生实践动手能力。对学生而言，既能从中涉猎各种机械结构、了解机器的组成，更能使学生在学习自己本专业知识的同时激发其创造性思维，将机械与电气、自动控制多学科专业融会贯通，将其培养成社会所需的高科技复合型人才。