机电产品创新设计课程研究

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1引言

“机电产品创新设计”是机械专业课程的一门任选课。该门课在许多本科院校中进行了开设,同时该门课也是一门新兴的课程。该门课程讲述了创新设计的基本理论，以及如何把创新的理论应用到机电产品的创新之中，以培养学生的创造性素质为目标。该门课的课程体系共包括三个大部分:一、创新设计理论基础。这部分的主要内容是对创造性思维和创造原理的介绍。如发散思维、直觉思维、逆向思维等创造性思维方式。二、创新设计技法。该部分讲授了一些比较成熟的创新设计技法,如仿生创新法、反求设计创新法、类比创新法、功能设计创新法、移植技术创新法等,在机械设计及在工程中的实例应用。三、机电产品创新设计实例。这部分内容主要介绍运用创新思维方式所开发出来的新型机构、结构和机械以及企业应用创新的典型案例,阐述了创新的过程和思路,启发学生的创新意识,激发学生的创新欲望。该门课程是关注创新能力培养的课程，假如使用常规的教学方法，可能不利于创新能力的培养。本文在该门课程中引入项目教学法，来进行课堂教学、实验教学、考试考核方法等一系列的探索。要求学生以4人左右为一个小组，每组做出一个具有创新性的机电产品。

2项目教学法引入到课堂教学过程中的探索

把项目教学法引入到课堂教学中，是通过对若干个具体的机电产品创新案例的描述，引导学生对这些案例进行讨论，并在讨论的过程中获取理论知识与工作技能。教师要认真地选择和组织教学材料，要从大量的资料中选择出合适的案例，并将案例编写成适合于教学的结构形式，以方便学生学习。在项目案例的课堂教学中，要利用各种产品的实物、模型辅助教学,利用CAI课件、电视录像片等现代化多元教学手段,进行生动形象的教学,增强感性认识,激活课堂教学,促进学生的创造力的滋生和激发。为了更好地融入到创新的环境中，为了让同学们有更加直观的印象，本课程项目教学法的课堂教学地点大部分位于机械创新实验室，而不是教室。湖南人文科技学院机械创新实验室有许多创新性的实物模型。每一个创新性实物，都是一个非常好的项目案例。例如，机械创新实验室里面有打火机的外观创新实例，有众多不同外观的打火机外形，有手枪形状的，钥匙形状的，拐杖形状的，火把形状的，等等。面对实物，结合创新理论，同学们就可以更好地理解创新理论。面对这些奇奇怪怪的创新物体，创新的灵感也可能不知不觉地进入到同学们的脑海中。

3项目教学法引入到实验教学过程的探索

“机电产品创新设计”课程，仅仅进行理论教学是远远不够的，只有通过机电产品创新设计实践，才能加深学生对理论教学的理解，从而学会运用所学知识。但是由于各高校都存在着学生人数多、课时有限、机械创新设备台套数少的问题。针对这些问题，本人在实验教学方面进行了如下探索。1）把项目教学法引入到实验教学中，要求学生制作一个具有创新性的机电项目,很自然地打破了原有课程实验相对独立的封闭的学科界限。以机械创新为主线,将“理论力学”“机械原理”“机械设计”及“机械创新设计”等课程中的有关内容整合在一起，加强了以上各个学科的理解。同时，机电项目也需要进行电路设计与程序编写，也加强了学生对“电工技术”“电子技术”“单片机原理”等电子类课程的理解。2）对高校普遍存在的机械创新设备台套数少的现状,应用虚拟仪器技术,在机房电脑上安装机械设计、电子设计相关软件，建立机电创新虚拟实验室。使学生能在计算机上对所设计的机构进行运动仿真，对所设计的电路与程序进行仿真。一方面解决了由于硬件设备少而带来的影响,另一方面,考虑到学生的盲目动作带来的时间浪费,以及误操作造成的设备损坏。使用AutoCAD、UG等软件可以完成基本的机械设计。可以规划总体布局，标定零件尺寸等等。使用机构运动仿真还可以了解各部件运动的速度，各部件的运动之间是否存在相互干涉，以及机构运动的轨迹曲线等。在电子设计方面，可以在电脑上设计电路图，规划PCB板，还可以使用Proteus软件对所设计电路进行仿真，校验设计是否合理。同样可以在电脑中编写程序，调试程序。总之，根据各个项目的需要，在机电创新虚拟实验室可以完成相应的机械设计与电子设计。3）实物制作主要在机械创新实验室与实习工厂进行。由于资金的限制，只要求学生做出简单实物。鼓励利用木头、塑料等材料来制作实物。对于简单的加工制作，可以在机械创新实验室进行，对于复杂的制作，在实习工厂进行制作。目前在我国大部分二本院校中，理论课程偏多，而动手实践偏少。而根据以往的观察，部分学生对课堂的理论学习兴趣不大，但是对实践动手却很感兴趣。在本人该门课程的实验教学中，曾经遇到一些学生，学业成绩很一般，但是在实验室制作实物时，下课了依然沉浸于实物制作中，久久不愿离去。

4项目教学法应用到本课程考核中的探索

对于“机电产品创新设计”这门课程，国内外的学者纷纷在课堂教学、实验教学上面做了很多探索。然而，也不能不说是遗憾，对该门课程进行考试改革的却几乎没有看到相关论文。对于这样一门关注创新的课程，假如使用传统书面考试的形式，更多的只能考查学生的记忆能力，而不能发挥学生的创造性，不利于提高学生的动手能力，背离了该门课程的核心思想。因此，本人对该门课程的考试方案进行了一些探索。考试是课程学习的指挥棒。考试不进行改革，课堂讲授方法的探索也罢，实验教学的探索也罢，终究难以获得理想的效果。唯有改变考核方式，才能让这门课程回归到其培养创造性的初衷。把项目教学法引入到“机电产品创新设计”课程中，要求学生做出一个具备创新性的机电产品来进行该门考试的考核。让学生想出一个具有创新性的机电产品设计方案，并做出实物，这样既能够让学生对本课程的知识得以灵活应用，也能够充分发挥学生的创造性。考核的评分方案设计如下：对于学生的每一个创新性机电产品项目，根据机械仿真设计、电子仿真设计、实物制作、创新性四个方面分别进行计分。例如，总分100分，其中机械仿真设计25分，电子仿真设计25分，实物制作25分，创新性占25分。对于没有顺利完成的，要求其重新进行设计制作，不再进行传统的书面考试。

5项目教学法实施效果

2013年上半年，本人对湖南人文科技学院2010级机械设计制造及其自动化专业的本科生进行“机电产品创新设计”课程授课，就已经初步实施项目教学法。2014年、2015年、2016年又持续进行了项目教学法在“机电产品创新设计”课程中实践的探索。接连几年的探索与研究，已经获得下列成果：1）摆脱了传统书面考试形式，极大地发挥了学生的创造性。每个学生或个人，或成组上交了设计文档，并制作了简易实物。之中充分体现了学生的创造性。2）部分学生积极性异常高涨。自从课程改革的消息传达给学生后，有的学生甚至花费了两三个月去努力寻求新的想法与创新点。曾经有一个学生想出了一个自动导盲犬的点子，他说，他为了一个这样的想法，思索了很长时间，并且不断对这个想法进行完善。还有个学生告诉我，她想了很多个方案，但是总是觉得创新性不够。她是班上的学习委员，经常擦黑板，有一天坐公交车，突然从公交车的关门机构里面想到了自动黑板擦的点子。3）学生的动手能力得到了提升。部分同学花费了很多时间进行机械结构的设计与绘图。例如有个学生使用UG软件画出了一个三维动作的机器臂，这些都促使其对仿真软件有了更一步的熟悉。在软件绘图与实物制作过程中，学生的动手能力获得提升。

6结论

把项目教学法引入到“机电产品创新设计”课程中，摆脱了传统书面考试形式，极大地发挥了学生的创造性。部分学生积极性异常高涨。在仿真设计中，在真实实物的制作过程中，学生的动手能力获得较大提升。创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。一个没有创新能力的民族难以屹立于世界民族之林。培养具有创新意识和创新能力的大学生是大学的职责。“机电产品创新设计”课程正是一个培养创新能力的课程，“机电产品创新设计”课程的教学方法和考核方法也需要不断的探索、创新与改进，引入项目教学法也仅仅是探索该门课程改革的一小步。我们还需要建立课外的创新能力培养体系，更好地激发学生的创新激情，使学生能够学以致用，为将来更好地适应工作岗位打下良好的工程基础。

作者:张 斌 李碧波 陈 卫 单位:1.湖南人文科技学院能源与机电工程学院 2.湖南大学电气与信息工程学院

参考文献

[1]尹海燕,孟艳平.普通高校机械创新设计教学方式的探索[J].现代阅读,2012(7):55-56.

[2]周万春,郑旭.提高《机械创新设计》课程教学效果的尝试与探索[J].中州大学学报,2010,27(4):82-84.

[3]何亚银,王瑾.机械创新设计课程教学研究与实践[J].中国现代教育装备,2009(5):87-89.