时间：2022-05-02 11:33:51
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了1篇机械创新设计论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
一、大学生机械设计课程教育背景
我们国家的领导人早在上个世纪，就提出了重要的一点:“创新是一个民族进步的灵魂，也是一个国家兴旺发达的不竭动力。”在现代化的大学生机械创新设计的教学过程中，教师可以运用多种机械设计和制作手段方面的创新，展开丰富多样的大学生机械设计教学活动，全方位提高学生的学习能力和学习水平，激发学生展开工程设计和实践探索的决心。机械创新设计(MechanicalCreativeDesign)要求设计者在机械设计的过程中，兼顾设计的新颖性、创造性，体现制作发明的实用性。为了提高大家对于机械创新的兴趣，学校可以常年性举办创新设计(MCDchampionship)大赛，通过评选“创造之星”的方式，给予参赛选手一定的现金奖励，提高大学生群体的参与热情，增强广大学生群体参赛的积极性。可以针对学生的学习水平展开一系列考量工作，为大学生量身设计一套符合自己已有能力的机械制作课题计划。
二、提高学生机械设计创新能力的方法
(一)从多种渠道出发，培养学生的实际动手操作能力
为了培养学生的创新能力，必须要加强机械设计方面的理念创新工作，普通高等院校的机械创新设计相关负责人，应该安排一些具有教学经验的机械课老师作为能力培训人员，在日常的工作中，机械课教师还应该从多种渠道出发，培养学生的实际动手操作能力。在课堂外，机械课教师可以通过多种形式的补充教学，提高学生的创新水平。在机械创新设计的过程中，老师一定要重视学生知识迁移能力的培养，通过互联网搜索引擎搜集机械创新设计的年度最佳作品的相关设计细节，并且将这些科技作品图片使用办公软件加以编辑和处理，从而做成PPT，可以很好的帮助学生适应与相关领域的各种动手设计操作。除了这些之外，学校应该为学生的知识迁移能力的培养，提供更多的材料储备，机械课教师可以组织学生经常性地去参加一些考察活动，带领学生去参观博物馆和高精尖时代技术运用的现代化科技展览，帮助学生了解现今时代的现今机械设计运用和各种创新性发明，可以给学生的实际动手操作过程提灵感支持。
(二)重视对于学生组织的培养工作
社团组织是普通高等院校开展机械设计等相关技术普及的“前沿阵地，”只有从根本上重视对于学生组织的培养工作，才能够为学生营造一个完美的动手操作平台。学生参加了学校的机械设计相关组织之后，既可以锻炼自己的团队协作能力，还能够更好地培养自己与人沟通能力，为以后组织更好的科技研发社团关系打下良好的基础。为了满足学生对于当今社会机械产品的思考和创新需要，学校领导还可以联合院系骨干教师和学生社团组织的负责人，召开人才培养的相关联合研发会议。通过成立专门性的组织，开办院系内不得额机械创新设计培训班，学生在课后培训班中，可以学习到更多的理论知识，使用到更多的模具基本设计材料，进行学生基本能力的培养。让学生在学校平台中找到一个发挥自己“光”和“热”的良好组织。除了这些以外，培养学校内部的机械创新设计组织，挖掘学校有发明创造潜力和特殊长处的学生，及时发现学生身上的闪光点。
(三)加大师资力量建设，对学生设计活动提供技术支持
学校领导可以安排担任过机械设计创新方面的社团组织负责人，进入“校企合办”的组织中进行学习，可以提高学校与机械公司联系的紧密度，不仅可以开阔学生的眼界，在今后求职的过程中，有过此种经验的学生往往也会更加具有优势，他们更加具备团队意识和集体思维能力。各种各样的学生机械组织和发明制作社团活动，对于高等院校学生综合素质的提升有很大的帮助。因为，学校的课堂教育往往是不够全面的，所以，学校可以培养诸如“机器发明创造”等类似的兴趣社团，鼓励学生将所学的知识点与实际的操作相结合，激励学生的学习兴趣。除此之外，学校还应该鼓励学生参加学校内部的各种机械设计“小发明”等相关社团组织，加大对各类科技研究社团组织的资金投入，加大骨干师资力量对于学生设计活动的技术支持，抽调学校实验室的常任教师为学生讲解，从而加强对于大学生科研小组等社团组织的扶植力度。
三、结束语
由于学生的动手能力和创新能力，是支撑大学生在未来的职业发展中的重要能力，机械设计也是进行产品设计和工程项目构件改造的重要技术支持，是广大的大学毕业生从事不同维修操作的理论基础保障。因此，机械课教师可以帮助学生做出科学的学习计划，实现机械设计规划的良性发展，通过实际动手能力的锻炼，开发学生自身的潜能和知识迁移能力水平，实现学生个人能力的发展和提高。
作者:王艳飞 窦东阳 单位:中国矿业大学化工学院
1．我国机械创新设计和制造
一般情况下，创新设计先后经过抽象思维、逻辑思维、全面分析和最后决策四个环节。抽象思维主要是是通过设计人员充分发挥创新思维和智慧，提出新颖的有可能实施的想法，是创新设计必备过程。有了抽象思维过后再将想法具体化，考察其逻辑性和可行性，结合有关的科学理论知识、原理进行进一步的新颖的、可行的、具体化的机械设计。而全面分析则包含了创新设计过程中所涉及的所有可能性，综合考虑技术的可行性、成本与性价比，最后设计出新的可以满足人们生活和生产需要的机器或者其他产品。
1.1我国机械创新设计过程
机械创新设计的目的在于改善机械本身的功能、性能或者以更低的经济成本制造满足生产生活需求的机械。目前，我国技术专家认可的机械创新设计过程一般可分为四个部分，一是根据具体需求确定机械设计的基本原理，二是机械结构的优化和改进，三是机械尺寸设计和参数优化，四是机械运动性能及动力参数优化。机械创新设计与普通的机械设计并没有实质性的差异，主要的区别在于机械创新性设计注重发挥人的主观能动性和创新能力的突破，在充分的调动人的积极性的同时创造出更加符合使用者需求的机械工具。
1.2我国机械创新设计的特点
机械创新设计主要包括四个特点：一是多学科知识交叉运用，互相融合，互相渗透；二是机械创新设计中，数字并非主要思考因素，而是应该充分结合过往经验和相关的理论知识，合理判断和提出可行的新的设计方案；三是机械创新设计不仅需要理论知识和经验，同时也十分注重灵感、想象力、创造力的作用，因此应该最大程度发挥四者的作用；四是凡是设计创造类等实践活动都需要不断重复、尝试，从中吸取经验，多级选择最佳方案。在机械创新设计过程中，只有完全领略和充分展现以上四个特点，才能做出优秀的创新设计。
2.我国机械创新设计思维
机械创新设计思维对于机械创新设计来说意义重大，只有通过不断的改革创新和开拓进取，勇于突破现有的固定模式和局限，采取新的方法、体制、设计才能使自身在飞速发展的时代中保持领先，走在时代的前沿。
2.1机械创新设计思维的涵义
创新设计思维就是指在原有的科学理论知识、原理以及过往的设计和经验中设想出新颖的、更能满足审美或者实用需求的设计方案。而对于机械设计人员来说，创新无疑是自身最核心的竞争力，通过提高产品的性能、降低产品的成本以及缩短生产时间来提高机械设计的性价比。在机械创新设计过程中，首先应该有创造性思维，在前人的基础上提出更加优化的观念，并将这些优化的观念付诸实践，从而创造出新的不一样的机械设计。创造性思维具有多维多向性的特点，强调联想、灵感和感觉，并不是依靠固定的逻辑思维推理出来的，而是激发于机械创新设计人员的大脑。
2.2机械创造性思维的三大特征
2.2.1自由性
机械创造性思维最大的特征在于自由，创新是自由的，思想是自由的。机械创新设计人员可以在结合有关客观科学理论的基础上完全自由凭借自己的想象、灵感、直觉设计出新的机械，而不必有太多的思想束缚。在当今变化赶不上计划的经济时代，思维的自由符合现代社会发展的需要。而在机械设计工作中，要不断地有新的进步的成果，就必须突破原有的事物，消除固定思维的束缚，自由地翱翔在创新设计的天空中，只有不断突破和创新才能设计出更令人满意的成果。
2.2.2多向性
每个人的思维方式都不一样，具有多向性的特点。而在机械创造性思维中，同样具有多向性的特点，设计人员可以从不同角度去观察和判断问题，并且设想出完全不同视角的方案。设计的美妙恰巧在于它的多样性和多向性，没有固定的设想方向，任意一个方向都可以是设计者们延伸的目标。多向性思维与创造力是相辅相成、密不可分的，一个机械产品的设计过程中一定有过多向性的设想，从中择优进行实践得出最后产品。因此，多向性思维是机械设计中十分重要的一点。
2.2.3独创性
独创性即设计出跟别人不一样的产品，提出不一样的理念，突破原有的固定模式，创造出新颖的进步的成果。独创性是机械创新设计的目标，创新的目的在于独创，拥有别人没有的想法和成果。因此，在机械创新设计过程中，要学会从新的切入点思考问题，掌握不同的设计方法，敢于向原有的观点提出新的看法，从而设计出具有独创性、新颖的机械产品，更好满足生活和生产的需求。
综上所述，在机械创新设计的路途上还有很长一段路要走，在创新设计的过程中对于机械创造的创新思维非常重要，在遵行已有的设计基础上，需要更长远更有想象力的思维去推动机械创新设计的发展。
作者:石建单位:中国特种飞行器研究所
摘要：结合机械类专业教学资源现状，针对高职机械创新人才的社会需求，研究适应服务于生产第一线的产品设计改进和技术革新人才的培养方案，探讨机械设计基础与机械创新设计相结合，融教学、考证、竞赛为一体的网络教学资源平台的结构组成要素，初步设计形成《机械创新设计教学资源库》网站框架。为学生课内外自主学习和教师组织教学及课后a指导，构建良好的学习与交流平台。
关键词：高职；机械创新设计；网络教学资源；人才培养
作者简介：徐跃增，男，副教授，研究方向为机电一体化技术教学。
机械创新设计能力，是机械工程类专业核心能力的重要组成部分。机械设计创新是人类物质文明进步的源泉。中央关于构建社会主义和谐社会若干重大问题的决定指出：“注重增强学生的实践能力、创造能力和就业能力、创业能力”，为高等职业教育改革与发展指明了方向。探究机械创新设计能力培养方案与网络教学资源库建设有着十分重要的现实意义。
一、机械创新人才培养的重要性
创新是一个国家的灵魂，目前国家大量需要的是高素质综合性人才，尤其是具备较强创新能力的人才。衡量机电产品的好坏，创新点是重要的指标。机械类专业学生的创新能力往往体现在机构功能与结构实现的创新点上。国力的竞争越来越明显地表现在科技创新能力和创新人才的竞争。
当前，大学生的科技创新活动和各类大赛很多。受到了各院校的普遍重视。正如周济同志所指出，机械很重要，没有机械就无所谓工业；创新很重要，没有创新就没有发展；设计很重要，设计决定着产品的成本、功能和使用寿命。如何提高机械创新设计能力的相关研究越来越多。
国外对创新人才的理解比国内更加宽泛，大都是在强调人的个性全面发展的同时突出创新意识、创新能力的培养。应该注意的是，世界主要发达国家对人才的创新意识、创新精神、创新思维、创新能力的重视已有很长的历史，近年来更显突出。国内从20世纪80年代中期开始倡导培养创新型人才以来，有关创新型人才培养的学术研究不胜枚举。但是，对于什么是创新型人才，大家的观点并不一致；对于如何培养应用型的生产一线创新人才尚需进一步探索。
二、网络教学资源建设的必要性
基于高职生机械创新设计能力的培养，重于能在生产一线岗位上解决实际应用问题。机械创新设计核心能力的培养涉及范围较大，课程内容主要包括：《机械设计基础》、《机械创新设计》、《机械工程制图》、《计算机绘图》、《机械制造基础》、《工程力学》、《机械制造工艺及夹具》等多门学科，具有很强的理论性、设计性和实践性，而且具有信息量大、发展速度快、应用广泛等特点。大量的知识内容都渗透着工程实际应用背景，更需要超前的创新设计理念。目前虽然采用了多媒体教学方式，与传统的粉笔加黑板教学方式相比，教学效果有所改善，然而高职生缺乏机械创新设计的感性认识，难以理解和消化吸收信息量庞大的课堂灌输内容，尤其是大量的课外时间开展自学难度较大。高职的学生学习主动性不够，渴望有比较直观应用的学习资源。
随着计算机科学技术的迅猛发展，现代教育技术以多种形式展示媒体化、智能化和全球网络化的发展特性，为培养机械创新设计人才的教育环境提供了基础，有效地促进了教育教学手段的变革。网络教学资源库的建设，有助于拓宽学生获得知识的途径，开阔了教学视野。为课堂教学创造了图文并茂、虚拟仿真、知识与趣味交融的学习环境，促进了学生的感性认识形成，激发学生的主动学习积极性，提高了机械创新设计的兴趣；为课后消化课堂知识、自主机械创新设计学习，课外竞赛辅导，学科发展动态，技术标准查询，师生互动交流、学习效果自我测评，紧密校企合作，提供了广阔的实践和创新的自由空间。有助于学生根据自己所需获取相应资源，大大节省了个人查询资料的时间，学习效率明显提高，加快了机械思维能力和创新设计能力的形成。
三、网络课程教学资源的构建
教学资源，是指构成教学活动各要素及实施教学的必要而相对比较直接的条件。教师、学生、教材是基本的教学资源，还有一些教学资源，如图书馆、实验室等，这些属环境资源，还有教学设备、设施资源、媒体资源等。至于课程教学资源，其内涵极为丰富，教材只是课程资源其中的一个内容。还应该包括，在课程设计、编制、实施和评价等整个课程发展过程中可利用的一切人力、物力及自然资源的总和。
网络教学资源是指经过数字化处理，可以在网络环境下运行的，可以实现远程异地共享的教学和学习材料。其涵盖的内容十分广泛，有多媒体课件库、教学素材库、网络课程、数字化图书馆、教师教学设计思想、专业相关课程资源库等多个方面。
以学生为主体，以建构主义为理论基础，以现代教育理念为指导思想，以机械创新设计为主线，结合专业人才培养方案的培养目标要求和特点，借助基于Web的网络教学平台、多媒体制作工具和网络编程工具，构建更能适用于高职的机械创新设计课程教学资源体系框架，见图1。
课程资源库可以单独建立网站，也可以涵盖在某专业资源库中，应根据现有网络资源而定。本课程资源库拟在机电一体化技术专业网络资源库下构建。其中，师资队伍栏目：主要展示主讲教师的风采和课程教学团队建设状况。教学研究栏目：主要课程标准、教学改善、教学论文、发明专利等教学研究进展。课程建设栏目：主要内容有课程定位、课程建设目标、教材建设开发、工学结合、典型机构的仿真动画演示。
网络资源栏目是学生学习的核心内容。主要包括：课程教学整体设计、单元设计、教学课件、电子教案、课程设计指导、竞赛指导、推荐辅导材料等直接学习素材，也是课程优质资源的重要组成部分，见图2。
课程资源库的使用效果通过课程评价栏目（自我评价、校外专家评价、学生评价）、成果展示栏目（教师成果和学生成果）来检验，学生的课程学习考核是通过师生教学互动和反映学习过程的考核来实现。网络资源库可以通过教师作业、学生作业提交、教师作业批改、学生网上学习、网络资源库根据不同学生的学习情况，自动形成课程考核成绩。丰富的试题库也可以通过网络进行计算机考试，实现无纸化考试。
四、网络课程教学资源建设的内涵
为了建构有利于培养创新人才的教育环境，使学生便捷快速有效地学习和查询各自需要的资源，在素材的选择和内容的组织时，既要满足专业人才培养方案，又要符合高职生的学习习惯，精选课程相关核心内容的系统框架，并且将机械创新设计课程教学资源构成的重点放在优质资源的提炼上。
人才培养方案是实现人才培养目标的纲领，是蕴藏在教学资源建设中的“灵魂”，必须研读精确。课程教学整体设计和单元设计的目的是要准确叙述本课程的能力目标，然后确定相应的知识、能力和素质目标等。这也是完成课程教学目标的保障。学生可在学习课程之前从网络资源中获取课程相关的重要信息。
课件的制作，则要紧紧围绕课程整体和单元设计进行规划，内容丰富、案例翔实、语言简洁易懂是最基本的要求。课件的设计应从可教性、易用性和艺术性等方面入手，利用多种媒体要素，动静有机结合，集视频、图文、音像为一体，设计出符合学生心理的、阅读流畅的高质量课件。对机械创新设计课程的典型机构和不易理解的机械原理，应尽量通过仿真、动画的形式展现在资源库中。有助于学生理解和掌握机构演化的方法，激发学生进行机构创新设计的兴趣。
针对课外科技活动和机械设计等相关大赛，建立创新设计实践库、优秀作品展示库和创新设计知识拓展等知识模块。吸收历届机械创新设计大赛、“挑战杯”科技作品大赛、计算机辅助设计竞赛等项目成果。开辟学生社团活动专栏，宣传学生自己设计、制作和比赛过程的相关录像。促使学生课程学习钻研主动性的提高，激发学生的创新思维、参加机械创新设计大赛的积极性和取得成就的自信心。创新设计知识拓展模块主要包括：机构创新设计、传动部件和轴系零件设计等素材，针对教学单元设计的创新讨论试题库，历届竞赛信息，新标准与机械学科前沿发展和最新科研成果。
五、课程资源库的建构与应用特点
1.依托专业资源库和相关精品课程，避免优质网络资源重复建设，突出机械创新设计主题。为课程设计指导、机械设计大赛及相关证书的考核鉴定提供相关素材资源和专题辅导。
2.加强实践教学环节的资源建设，开辟校企合作、工学结合专栏，快速链接校内外实训实习基地，共享企业相关资源。
3.相关专业、相近课程共享。与本科院校相比，高职专业设置及课程设置更为具体，更接近于职业岗位的需求。
4.在课程资源库建设的经费来源上，不同的高职院校差异甚大。因此，如何在少投入的基础上构建满足课程教学目标的资源库是一个现实的问题。本课程网络资源库是在最少资金投入的情况下构建的。
5.课程资源库建设的目的是为了学生应用，特别是课后学习。因此，整个课程资源的框架构建是以学生为中心，而不是为了参加评审。
6.整个网络课程资源库是一个动态更新的教与学平台，支持资源快捷更新。既能满足在校学生学习，又适用于毕业生和企业青年职工自学，力争达到通过网络资源的学习能起到无师自通的效果。
网络课程教学资源库的建设是一个长期的过程，机械创新设计技术发展迅速，课程教学资源库建设需要紧密结合时代的发展需要，不断积累、提升和更新内容。科学技术的迅猛发展，使机械创新人才的需求剧增，促进了教师教学方法和手段的改革。通过网络课程教学资源的建设，丰富了教学内容，进一步完善了教学手段。构建全方位的立体化开放式教学模式，不仅为在校学生提供了自主学习的环境，也为毕业后再学习，以及企业从事机械创新设计的新职员提供了良好的学习平台。网络课程教学资源的构建，必将为提升机械创新人才培养质量和步伐产生深远的意义。
摘 要：τ谝桓龉家来说，创新是不竭的动力，是民族发展的基础，只有具备创新的意识和思维，才能在具体的的实践工作中提高我国的综合国力。机械是一个国家富强的重要标志，对于机械结构设计来说需要具备很强的创造性。在机械结构设计中，需要时刻注重改革和创新，只有这样才能达到最优化设计，才能获得最符合规范的设计效果。
关键词：机械结构设计；创新设计；应用
0.引言
当前，对于机械结构的创新设计已经得到了较为广泛的关注，创新是为了对机械进行更好地利用，同时也是为了将其实际效能发挥出来。对于机械结构创新设计来说，一般其思维都较为统一，且以变元法为主，因为这种方法使用简单，在创新设计中利用逻辑化的思维可以对可变元素进行系统化的梳理。对于机械结构设计来说，它是一项非常具有创造性的工作，在设计机械结构时需要时刻对其进行改进和创新，这样才能让设计达到最优化效果。在本文中，主要论述了变元法在机械结构创新设计中的应用，以期能得到更好的机械结构设计效果。
1.变元法
在机械创新设计中变元法的应用较为广泛，该法是从德国引进的，它同时还被赋予了创新的精神，将变元法应用在机械结构设计中就是创新的重要标志。变元法系统化和逻辑化地梳理了设计中的一些可变元素，便于更加有效和可靠地进行设计创新。在应用变元法前，工作人员需要首先分析和研究好机械结构设计的基本框架，这样才能确保最优化的机械结构设计。对于变元法来说，它对产品的设计定义具有极好的诠释作用。论证过的变元法可以对关键点进行有效调整，便于改变原先设计中的弊端，以便提供更好的设计方案，将变元法自身的优势发挥出来。
1.1材料变元和其数量
在机械设计中会涉及很多的原材料，这些材料种类繁多，同时每种材料的价值不一，功能也各不相同。如果从另一个角度来考虑，原材料的加工工艺差别性也较大，有效加工后才能符合某种需求，并成为理想地达到参数要求的材料。还有部分材料是不能加工的，需要对材料实施变元法才能达到要求。比如，设计刚性材料，要想达到设计要求一般会使用增大面积的方法，让其成为理想中的感性材料。铁性材料可以通过将隔板增强等措施来进行调整。这些例子都是通过变元法来实现的，也就是说变元法通过变量的形式将一种或是多种变量改变，但是并没有改变结果，属于全新的设计模式。加工面和工作面是机械结构原理的两个重要基本元素，此外还包括产品本身和产品整体等。产品性能可以通过这几种元素进行衡量，操作人员在实际的工作中需要调整好这些产品元素，这样得到的产品原件才能达到理想效果。
1.2位置和工艺变元
所谓的位置变元指的是将元件位置改变，以此来优化设计。比如，在焊接部分元器件的过程中操作人员需要选择好焊接位置，确保焊接位置靠近中心轴，避免元器件出现变形，或是有不规则扭曲现象出现。所谓的工艺变元指的是在机械结构设计过程中需要严格把好施工工艺关，同时结合好图纸将最优的工艺产品设计出来，同时借助先进工艺技术的帮助，开发和设计元器件，一旦出现问题要及时对其进行调整。
1.3 尺寸变元
所谓的尺寸变元指的是将元器件的形状改变，以此来达到最优化，也就是将元器件的长宽高3个基本参数改变。比如，泠冲压压弯曲技术，因为材料是能进行弹性变化的，但是需要在泠冲压之前先变形，同时还要考虑到和计算相关的参数，只有这样才能使得材料在变元后充分发挥作用，如图1所示。
2.机械结构创新设计的关键点分析
在机械结构设计中设计人员需要重点考虑好防腐性能，在选择材料和零部件的过程中需要考虑到如图2所示因素的影响作用，另外，还需要考虑到如下元素：
设计防腐设备：机械设备需要给予其完善的空间，特别是需要确保其处于干燥的环境中，淤积介质千万不能出现，这样可以有效减少设备的腐蚀。
结构间隙腐蚀：在设计结构过程中，一般都会出现结构盲区，这些盲区位于眼睛看不到或是手触摸不到的地方。这些区域很容易沉淀物质，这些物质不仅能损害机械设备，同时还会对设备造成腐蚀，设备的使用年限会大大降低，主要体现在如下方面：焊接点、铆接结构和容器衬板结构等。设计人员在设计这些部分时一定不要出现间隙结构，从而将结构质量提高。如果上述问题不能得到解决，就需要将密封间隙增加。如果上面的设计不能达到要求，可以将间隙进行合理扩大，使得设计质量得到保证。
避免直接接触金属：在结构设计中尽量不要直接接触金属，这是因为金属容易出现腐蚀现象，所以需要将不同的金属隔离出来。
不要出现高浓度梯度：从某种意义上讲容易出现沉淀物或是冷凝物，这样会导致局部势差出现，从而使得设备的腐蚀速度增快。
在机械结构的设计中，需要将最小面积规范体现出来，这样才能将表面积最大限度地减少，通过分析实验数据知，球体结构是最好的选择，圆柱体是仅次于球体结构的选择。
3.最优化结构设计方案
对于设计方案来说，它会直接影响到机械结构的实际使用效果，所以在设计方案的选择中需要高度重视，或者是设计出多种方案进行相互的对比和筛选，将最佳方案选择出来，在对设计方案进行合理分析之后，评价好设计方案，在评价过程中需要采用科学、合理的评价方法，一般使用较多的是模糊综合评判法。在综合评定时需要考虑到安全性、经济指标、社会效益、维修性和可操作性等评价因素的影响。如果是考虑到社会效益的影响，需要考虑到设备是否会经常出现故障等；如果是经济指标，需要从成本和人员两方面来考虑；如果是可操作性，需要从施工工艺方面来考虑，主要是从施工技术是否成熟等方面来考虑。所以，综合上面的因素考虑，在机械结构设计中，需要根据设备的特点对结果进行不断的优化，这样不仅能对机械设备进行调整，同时还能对设计结构进行改进。对于结构中的一些关键性的结构和零部件要建立起数学模型，这样才能对其进一步进行优化设计。因为模型能将结构特征真实反映出来，为结构设计的改进和完善提供必要的参考依据，这样才能综合性优化。随着我国当前经济发展速度的增快，我国的综合实力的重要衡量参数就是机械设备，所以需要对机械设备的结构设计进行不断的创新，这样才能不断完善好施工技术。随着我国当前科技创新的发展，机械结构设计也被不断地进行优化，测控设备的方法也得到了不断的优化和发展，设计人员的设计思路也需要与时俱进，不断将自身的创新意识提高，同时不断引进新的设计理念，使得机械设备结构设计得到不断地完善和发展。
结语
在设备的使用和更新过程中机械结构设计起到了非常重要的作用，它在很大程度上促进了我国国民经济的发展。对于机械设计来说找到适合的新方法来替代旧方法是当前需要解决的重点和难点，需要设计人员具有较强的实际操作技能和操作意识，同时不断优化结构设计，将机械结构设计的思路和理念提高，只有这样才能提高机械结构设计的质量，实现我国的强国之梦。
摘要：人类在进入工业化时代以来，我们生产生活的各个方面都越来越多的依赖于机械设施。随着21世纪工业化及机械化的快速发展，世界各国之间对于机械的创新设计及研究十分关注，机械的创新设计往往会带来创造性的机械设备，甚至会引领某个时期各领域的发展。一个工业企业的机械创新设计能力也直接关系到气压的长期和核心竞争力，更是关系到社会的发展和人民的生活质量的提高。因此，加大对于机械的创新设计及研究投入具有十分重要的政治意义、经济意义和民生意义。本文主要对机械创新设计的概述、当前的研究及发展方向进行简要概述和讨论。
关键词：机械；创新设计；研究
随着时代的发展，很多传统的机械已经渐渐的不能满足于我们生产生活的更高需求，传统机械在诸多方面如能源消耗、产生的污染等方面的弊端也使得人们急于研究出现代化的机械来代替传统机械设备。一个国家的生产力水平的提高是依靠技术上的创新获得的，现代化机械中高新技术所占据的比重越来越大，为推动企业发展、国家综合国力的提高，我们应该注重机械创新设计、加大研究投入、提高机械设备中的高新技术比重，使所生产的机械更加的具有竞争力。
1机械创新设计
1.1机械创新设计的概念
机械创新设计（Mechanical Creative Design，MCD）这一概念是指在充分发挥了设计者的创造力，以及利用人类已经有的现有成熟的科学理论、技术方法，继而进行具有创新性的构思和设计，设计出具有创造创新性、更加经济实用的机械设备。这一活动主要从两个方面进行，一方面是对生产生活中已有的机械设备进行改造以提高其经济性、稳定性等，另一方面是为满足现代化生产生活的一些新需求从而进行的开创新的机械设计，这一过程一般更为困难。设计上额创新是实现机械产品创新的基础，因此，创新设计显得尤为重要。
1.2 机械创新设计技术
机械创新设计技术是一门需要具有开创性思维的设计技术和方法，这一技术与机械系统设计、计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、摩擦学设计、有限元设计结合形成了现代化的机械设计方法，并相互借鉴来共同进行机械创新性设计。
2 机械创新设计的发展方向
2.1智能化及自动化研究
随着人工智能技术问世，人们对于人工智能技术产生了越来越大兴趣，现代化的机械设计中，人工智能的融入将会对机械工业的发展带来很大的推动力。除了尚在发展人工智能技术之外，目前已经发展到一定程度的自动化技术更是引起来工业领域的广泛兴趣，自动化技术在机械创新设计中的应用，使得创新设计出的机械设备多具有更高的生产效率，也更加的安全可靠。为适应现代机械对自动化及智能化的需求，需要我们发展研究自动控制软件、数据库的完善。
2.2数字化研究
现代化的机械设计更加注重数字化的描述，我们在机械创新设计过程中不仅要注重设计对象中确定性变量的数字化描述及数学模型建立，而且更要注重非确定性变量的数学描述及数学模型建立。这样更有利于机械运作过程中我们对于机械运作状态及各项指标的实时掌握。例如最新的CAD技术，很好的促进了机械设计过程的数字化，也为机械设备产品的概念化和实物化创造了条件。
2.3虚拟化设计及仿真虚拟实验研究
虚拟化设计及仿真虚拟实验是一种集合了计算机、智能技术、光电传感技术及多媒体技术等技术为一体的技术。这种虚拟化设计系统可以为机械设计者在设计各阶段提供工具，并通过系统提供的工具进行评估，这种技术可以为设计者提供模拟的仿真环境来对机械设备的装配操作、运行、控制进行模拟和评估，这样能够降低设计成本，也能够帮助实现对一些独特的设计的模拟和评价。
2.4计算机辅助创新设计系统
计算机辅助创新是一种集合了现代设计方法学、本体论、语义处理技术、发明问题解决理论及计算机软件等为一体的现代辅助设计系统。这一系统能够很好的将多个领域的学科知识综合起来，开拓了机械设备设计开发者的思考空间，在一定程度上能够帮助开发设计者打破常规思维获得创造性设计。
3 结语
面对新时期的新的竞争与挑战，机械创新设计的发展直接关系到机械设备的发展水平，也会直接影响到一个企业的核心竞争力和长久发展，更会影响到整个社会生产生活水平，国家的经济发展速度和整体工业化水平。创新设计是机械设备不断提升的唯一方法，是现代机械发展不可或缺的部分，合理的创新设计能够带来更好机械设备，使其更具竞争力。因此我们需要对当前的机械设计方法及形式上的一些不足进行改进与完善，通过交叉学科知识的学习培训及思维模式的训练帮助设计人员开拓思维空间，进而提高机械创新设计的研究和发展，从而促进工业发展，提高我国的经济发展速度和综合国力。
摘 要：本文结合《机械创新设计》课程的教学体会，针对《机械创新设计》传统课程教学模式中存在的主要问题，提出了“三融三改”教学模式，阐述了“三融三改”教学模式的具体执行方案，并对如何激发学生的创新创业能力，提高《机械创新设计》课程教学效果进行了积极有效的探索。
关键词：《机械创新设计》；大众创业；万众创新；教学模式；中国制造2025
2015国务院先后印发《中国制造2025》规划和《关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》，这两大举措相互促进，《中国制造2025》战略重点之一就是要提高国家制造业的创新能力。实施《中国制造2025》，实现制造业由大而强，将会给大众创业、万众创新带来更多机会。高职教育连接产业和教育，在创新创业中担任不可替代的角色。在双创背景和国家政策推动下，高职院校机械类专业应以创新为重点对相关课程进行改革，培养适合社会经济发展的创新型高技能人才。
《机械创新设计》是一门培养学生创新思维和创新能力的专业基础课，具有基础性、灵活性、实践性、创新性等特点。本文通过探索“三融三改”教学模式，促进课程与双创有机结合，改变传统的教学模式，探索培养学生创新设计能力的新途径，提升学生的理论水平、实践能力和职业素养，增强教师的专业能力和技术水平，对于完善整个课程体系以及提高学生的双创意识和能力有重要意义，有利于“中国制造2025”的顺利实施。
1 当前《机械创新设计》课程教学存在的问题
1.1 教学与市场脱轨
由于政府缺少对校企合作针对性的政策和经费支持，企业出于商业机密或安全方面的考虑，很多学校校企合作并不彻底；同时多数教师缺乏生产一线的实际经验，学生对企业工作流程和岗位职责知之甚少，无法做到学校和企业无缝对接。而本课程设计首要确定的是主题，所有的理论设计和操作实践都以主题为方向。多数任课教师对市场的敏锐性已经淡化，仅凭经验和搜集信息来确定主题常脱离市场，所开展实践往往没有实际意义。
1.2 理论与实践脱节
多数高校以机械设计课程代替机械创新设计课程，机械设计课程内容以介绍手册使用、计算公式为主，课程设计机械化。开设有机械创新设计课程的高校中，课程内容重视基础知识等，以理论讲授为主，缺少实践锻炼；涉及实践的高校，多使用传统验证型实验室，学生只是对已有知识进行验证，实验是成熟的、不变的，限制了学生思维的拓展与发散，或以虚拟实验，模块化实验代替设计实践，无法预测和解决实际操作中的问题，成果无法验证。
1.3 技术与创业脱离
大部分高校没有将创新创业教育纳入主流教育、融入专业课，大多以选修课或讲座的形式进行，没有形成完善的学科体系，从而导致创新创业边缘化。本课程也同样缺少实践与社会需求的对接，技术创新无法真正应用到创业上，评价模式以针对课程内容的考试为主，学生缺乏对社会需求分析以及成果的可行性分析验证，导致很多成果没有价值，无法服务社会。
2 “三融三改”教学模式探索与实践
三融三改模式结构如图2.1所示。
2.1 校企合作与课程相融合，改变教学内容
把工学结合作为课程选题的重要切入点。通过去企业参观实践，顶岗实习，让学生进入企业，了解企业工作流程和需要，把新知识、新技术、新工艺和新方法加以选择提炼，发掘顺应市场主题，在专业教师的指导下分小组开展设计创新与实践；或通过联系企业家进学校，邀请企业能工巧匠担任“第二课堂”教师，教师下企业锻炼等方式，争取企业相关项目为课程的主题，成立由专业教师和学生M成设计创新小组，按企业标准进行项目设计与创新。通过发掘校企合作，使课程主题更具针对性、实用性、前瞻性，更具有企业个性和职业特色。既培养学生的技能，提高动手动脑能力，也能提高敬业精神以及综合职业素质。
2.2 创新工作室与课程相融合，改进教学方法
创新工作室是指在指导老师管理下供学生使用的机械创新产品设计、制作空间。创新工作室中备有全套的通用设备，如通用车床、铣床、3D打印机等。学生可以根据制定的主题，以团队作为学习单元，对知识进行选择、整合，自行设计实验过程和实验内容，随时对新的想法进行实验和验证，教师担当教学顾问的角色。在创新工作室中学生摆脱了纯粹空想和空对空的设计模式，能够充分发挥学生自主探究的广度和深度，发展学生的想象思维能力，拓展想象力，对学生自我发展有着巨大的作用。
2.3 竞赛与课程相融合，改革教学评价
将大学生机械设计竞赛引入《机械创新设计》课程中，组织学生以团队作为参赛单元，制定主题，设计流程，展示成果，通过学生互评，选出相对优异的70%由指导教师评估，指导教师选出优秀的40%交由企业评定，企业最终选出10%作为入选作品，经专家评价，选两到三个团队参加大学生机械设计竞赛，获奖作品也可以进行校外创业。教师通过对学生的跟踪观察进行过程性评价，并结合成果评估作为学生最终成绩。除去学生的自评、教师的评估，还包含企业、专家及校外机构对项目的评估，使得不同能力层次的学生都得以参与其中，开拓学生视野、看齐行业标准，并获得合理和全面的评价。
3 结语
《机械创新设计》与双创结合是实践教学的重要延伸和深层次要求，本文以培养高素质创新创业人才为核心，以“大众创业、万众创新”、“中国制造2025”两大战略为引领，以校企合作、创新工作室、技能大赛三大平台为抓手，研究教学方法、教学管理、教学评价三大要素，探索“三融三改”教学模式并初步实践，推进课程与双创的有机结合，让学生在实践中适应社会并服务社会，为“中国制造2025”的顺利开展不断输送新鲜的血液。
摘要：以机械制造与自动化专业为例，打破传统教学模式，在教学中融入“机械创新设计大赛”项目，形成“竞赛+项目”的实践教学模式。教学模式改革主要表现在人才培养模式改革、课堂教学模式改革、优化师资队伍、多元化考核体制这四个方面。从而较好的培养了学生的创新意识，增大了学生今后取得创新成果的机率。
关键词：机械创新设计大赛；实践创新教育；竞赛+项目；教学模式改革
0前言
以武汉城市职业学院机械工程与电气自动化学院机械与自动化专业为例，传统的老师讲学生听的单一的教学模式不能很好的提起学生的学习兴趣，将竞赛融入教学，以“竞赛+项目”实践教学模式改革现有的教学模式，打破了传统实践教学中师传生受的旧框框，变被动实践为主动参与，教师不断地激励学生，极大地激发了学生的学习热情和实践兴趣。让学生在“竞赛+项目”中掌握知识、技能与方法的同时引入了竞争机制，整体牵引学生自主实践水平迅速提升。
1改革创新人才培养模式
本专业采取工学交替的人才培养模式，基本实现了学校与企业实践相结合，工作与学习的相结合。学生三年学习期间，采取分段递增式教学模式。这种分段式工学交替的人才培养模式，使学生社会实践能力得到了较大提高，学习期间就能感受到企业文化的熏陶，也解决了企业对生产力需求的问题，但是，由于学生技能知识有限，而企业需要完成生产工作任务，通常安排学生在流水线上工作，学生无法掌握关键岗位关键技术；另外学生掌握的专业知识点与企业要求有差距，无法满足关键岗位技术要求，只能被分配到流水线生产岗位；再有不同的企业岗位要求也不同，而学生的培养模式却是一样的，所以学生不能满足企业对技术人才个性化的需求。
针对一些企业个性化的需求研究开展实施“订单式”人才培养模式，进一步深化了校企合作关系，在现有的课程体系中，加入企业定制课程，消除了学校与企业要求不一致的问题，同时学院与企业对学生实现共管共育。“订单式”人才培养模式，可最高程度的实现学生零距离上岗，大大提高了企业对学生的满意度。本专业开设了富士康、三一重机、瑞升科技、柯达等订单班。
机电学院同时成立了大学生创新活动中心，丰富学生的业余生活，让学生走出寝室，放弃成瘾的网络游戏，为学生提供了一个培养兴趣爱好、实现理想，团队合作的平台。
2改革课堂教学模式
“竞赛+项目”实践教学模式是把以往机械创新设计大赛项目融合到现有的教学中，并结合现代行业实际的工作过程和工作环境，重新整合专业课中的教学内容，完成理论和实践的教学工作。这种教学模式打破了传统的教师讲授，学生听课的模式，强调了以学生为主体，老师为主导。在这种“竞赛+项目”的实践教学模式中，因为融入了机械创新设计大赛的醒目内容，因此不仅老师要教设计，学生也要学设计，由学生团队分组完成项目，学生的团队协作能力也得到了提升。
本专业主干课程《互换性与测量技术》、《机床夹具设计》、《机构设计与零部件应用》、《机械制造工艺流程编制》都进行了“竞赛+项目”教学模式的改革。把课程中知识点重新进行梳理归纳，把机械创新设计大赛项目与知识点进行整合，形成以一个个子项目，以项目式教学模式，同时以竞赛的形式实施各个项目。经过多年的探索，现在机械制造与自动化专业已经形成了《互换性与测量技术》、《机床夹具设计》、《机构设计与零部件应用》、《机械制造工艺流程编制》这些课程项目引领式新课程标准。
3优化师资队伍，提升教师创新指导能力
2013年聘请楚天技能名师1名，2014年12月企业兼职教师初级、中级、高级企业技术人员资源库50人，至2014年6月鼓励教师利用假期进行下企业挂职锻炼，组织教师进行骨干教师培训等等。在教学团队建设过程中注重教师创新创业指导能力的提升，教师不仅积极参机械创新设计大赛，同时在指导大赛过程中尽可能将参赛作品转化为国家实用新型专利。
4校企共建多元化考核体制的改革
4.1打破传统试卷考核改革为过程考核
课程考核形式不再是传统的考卷式，一卷定结果，而是注重任务过程中考查学生动手能力、问题分析处理能力、沟通交流能力、安全意识等；评分环节加入学生自评、互评。整个课程考核评价比例为：过程评价（40%）和目标评价（60%）。
4.2顶岗实习引入企业评价
顶岗实习是本专业不可或缺的教学环节，同时顶岗实习也是在学校、企业、学生这三个主体方共同参与、共同管理的结果。学校和企业出发点、需求点不同
因此对学生要求和评价也不同，以前都是由学校单方面实施评价，为了让学生更好的贴合行业企业，这时我们需要对顶岗实习实施有效的评价制度，因此引入企业评价是非常有必要的。在顶岗实习期间让学生了解企业文化和企业氛围，同时又能具有针对性的提高学生技术技能和综合素质。
4.3创新创业活动、技能大赛，引入社会评价
创新创业活动、技能大赛体现了学生的综合能力，以机械创新大赛为例，是同行专家对机械创新作品的评价。
5提供一个范例
在开展研究之初便有良好的领头羊意识，努力将实践创新教育做成一个样板，目前在本专业积极筹备拓展“以创新大赛为载体，融合项目驱动”实践教学模式在其他课程中的应用，现已开展该教学模式的课程有《互换性与技术测量》、《机械制造工艺》、《机床夹具设计》等，可为本院其他专业提供一个范例，带动高职院校学生自主实践，勇于创新。
摘要：通过总结多年指导学生参加机械创新设计大赛的经验，指出大赛指导教师应在选题、组队、信息检索、知识综合、科技写作、实际动手、意识培养等7方面给学生进行指导，为更多教师参与机械创新设计大赛的指导提供一些参考。
关键词：机械创新设计大赛；选题；指导
0 引言
教育创新、培养创新人才是现代高等教育改革的新要求，西安工业大学的卓越工程师计划与教改实验班试点正是适应这一形式的教学改革。学生的创新能力是通过动脑思考和动手实践，将理论知识与实践相结合，从切身体验中逐步发展起来的[1]。大学生的课外创新活动，在创新人才的培养中具有发展学生个性的特殊功能，开放实验室建设，为学生的创新能力的培养搭建了一个重要平台。
全国的各项赛事对培养大学生的创新能力起到了不可低估的作用，给了学生一个展示创新能力的舞台。大学生机械创新设计大赛[2]为工科大学生提供了一个很好的锻炼平台，使大学生综合素质得到了提升，社会竞争力增强，为就业和创业打下了良好基础[3，4]。
高校大学生参加各项赛事是一项辛苦又富有挑战性的工作，由于缺少从事科技创新工作的经验，在选题、计划、参赛、团队协作等方面遇到困难，这些需要指导教师的悉心指导[5]。对于指导教师来说，通过指导学生竞赛，可以和本校学生培养师生友谊，可以跟兄弟院校同行强化联系，也可以提高教学前瞻性和科研水平，同时也提高了自身成就感和自豪感。如何吸引和指导大学生通过参加大赛，培养学生创新能力，成为指导教师的必修课[6，7]。笔者通过多年来组织参加各项赛事和指导学生参加多项赛事，根据自身的体验，针对大学生机械创新设计大赛得出了几点体会，希望能对同行有所启发。
1 指导学生围绕大赛主题进行作品选题
全国大学生机械创新设计大赛从第二届开始设定大赛主题，学生提交的作品必须符合大赛主题。指导学生选题时应注意充分发挥学生的主观能动性和兴趣爱好，学生的选题也许会存在一些问题，但千万不要轻易否定学生以免打击他们参与创新活动的积极性。一个作品从构思到成形，要经过差不多一年的时间，在这个过程中，学生有能力发现最初的不足，指导教师可以在原理上、技术上提供建议，使作品实现预定功能。
2 指导学生以项目为基础组队
机械创新设计大赛是对学生综合素质的考验。从知识结构上来讲，不仅涉及到了学科基础知识，比如《机械制图》等，也涉及到了一些专业性较强的知识，比如加工制作；从技术层面上来讲，涉及多个学科领域，比如工业设计、控制、电子、液压、机械等；从实施角度来讲，不仅包括费的使用，也包含作品的讲解和展示；从执行角度来讲，除了考验学生的专业能力之外，还考验学生的团队协作精神。基于此，我们在组建团队时最好以大三学生为主组队，因为大二学生虽然热情度很高，但是所学专业知识有限，恐难以胜任，而大四学生虽然具备了足够了专业知识，但是由于面临毕业等诸多压力，很难将更多的精力投入其中，因此，最佳的安排便是组队时遵循自愿的原则尽量选择大三的学生，大三学生级具有了比大二学生更扎实的专业知识，也没有面临大四学生的毕业压力。
通过指导学生以项目为基础组队，不仅能够提升学生们的专业素养，更重要的是在推进项目顺利开展的过程中还能够培养学生们的组织能力和团结协作精神。
3 指导学生利用信息检索工具，提高信息检索能力
在设计方案论证过程中，指导学生根据自己的设计选题进行文献资料检索，了解自己的选题是否有人做过，如果产品已经生产出来，可考虑其还存在什么问题，由此确定所选题目的可行性。有的学生学习了《信息检索》课程，能够较熟练地上网查阅文献，但在机械创新设计大赛方面的文献是有限的，如何把文献资料和自己的作品相结合，指导教师应该给项目组予以指导，使学生能够得到熟练应用网络和纸制图书资料，快速而准确地获得所需信息能力的培养和锻炼。
4 指导提高对专业知识的综合运用能力
机械创新设计需要用到多方面的专业知识，首先学生必须清楚各类加工工艺，了解其利弊；其次学生还应该清楚各类材料的性能和价位，科学合理地选用材料。
在设计方案确定后，应着手绘制零件图和装配图。参赛选手必须有一定的绘图能力，在作品设计制作过程中，学生的设计图纸不仅仅给教师看，而是要直接进入生产环节，所以图纸必须是能经得起实践检验的。这就要求参赛的学生必须认真细致地绘制图纸，如此整个赛程下来，参赛学生的绘图能力一定能够得到大大提升。
从方案设计到作品的加工制作，需要用到多门专业知识及专业技能，比如“电工、电子技术”、 “机械制造工艺”、 “互换性与测量技术”、 “机械设计”、 “机械原理”、 “工程材料”、 “材料力学”、 “理论力学”等。学生们通过参加机械创新设计大赛能够有效提升自身综合运用各类专业知识的能力。
指导教师要在技术上指导学生完成上述课程内容的学习及知识积累，在整个项目运行阶段作好“领路人”和“护送者”。
5 指导学生依据大赛要求进行文档整理，提高科技写作能力
在参赛作品完成后，还要书写完整规范的设计说明书，录制作品介绍视频。设计说明书要符合科技文章的写作要求，既能清晰、透彻地说明设计意图、机构的工作原理，又要言简意赅。在答辩时学生应能够清晰、准确地回答出评委教师提出的各种问题，要有一定的语言表达能力和应变能力。
指导教师在这个过程中要对指导学生学习相关技术文档写作，学习制作PPT，学习视频录像的录制与影视文件的制作技术。
还要指导学生掌握一些必要的答辩技巧，在参赛答辩时应理顺设计思路，认真组织语言，编写答辩提纲，还要有针对性地对评委教师可能提出的问题作必要的准备。这个过程锻炼并提高了大学生的科技写作和语言表达能力。
有的作品具有较高的实用价值，指导教师可引导学生申请发明专利或实用新型专利，教给学生专利文档写作技巧等。
6 指导学生动手实践，锻炼实际动手能力
机械创新设计活动的整个过程以学生为主，教师指导为辅，参赛作品基本是由学生自己动手制作完成。作品所用的零部件、标准件、辅助件、电气元器件的购置、加工，整体装配、调试全部由学生自己参与完成，@样不仅锻炼了学生的实际动手能力，也提高了学生的实践技能。
机械电子、机械设计、机械制作开放实验室学生的作品制造阶段，全面对学生开放，指导教师在这个过程中要在部件采购、动手技巧和安全方面给学生提供指导和帮助，使学生能较熟练地使用各种加工工具和加工设备，能够加工制作出较为合格的作品。
7 在指导中着意培养学生艰苦创业精神和团结协作精神
大赛在学生的正常学习阶段进行，而学生有着繁重的学习任务，不可能全天候地去搞机械大赛，所以时间紧、任务重，他们必须利用业余时间去进行方案的论证及作品的加工制作。这对学生艰苦创业的精神和顽强进取的意志品质要求很高，学生们只有具备这些优良品质才能坚持下去完成比赛。
为调整学生在参赛过程中的心理状态，克服放弃参赛的想法的产生，指导教师在进行专业技术指导的同时密切注意学生的心理动态。遇到困难时，引导学生分析原因、分解困难、逐一解决。在提高学生针对实际需求进行设计、制作等实际工作能力的同时，逐步建立学生的自信心，并适时给学生减压，让学生在宽松的氛围中参加比赛。
大赛作品鼓励学生以团队的形式进行申报，机械创新设计大赛一般为3到5人一组，在有限的时间内要进行方案的设计、改进、技术难题的解决，往往不是一个人能完成的，而是集体智慧的结晶。在为共同目标协同作战的过程中，群策群力，每个成员都自觉地承担着相应的责任，对自己负责，对他人负责。在合作中他们建立了深厚的友谊，增强了集体荣誉感和协作精神。具备了这种合作素质，也一定能够更好地肩负起时代赋予的责任。指导教师要在指导中制造环境，培养学生的艰苦创业精神和团结协作精神。
8 结束语
通过10余年开展大赛的组织与指导实践活动，学生参与课外科技活动和竞赛类科技创新的积极性大大提高，学生创新意识和设计能力不断增强，对学生积极参与其他大赛活动起到辐射带动作用，促进了该校人才培养质量的进一步提升。该校自2004年以来参加了历届大赛，共计参加学生1000余人次，指导教师200余人次，完成实物50余件，申请专利22项，两次获得陕西省优秀组织单位奖，近年来共计4次进入全国总决赛，获得全国一等奖3项，二等奖1项，省级一等奖15项。获奖率在全国高校中处于前列，极大提高了学生的学习热情和创新激情，同时也扩大了该校在同类高校中的影响。
一、开展机械创新设计教学的必要性分析
随着教育改革和素质教育的发展，创新教育已成为现阶段工程教育的核心内容，要求各大院校培养出具有创新意识、创新能力以及创新精神的高素质人才。开展机械创新设计教学是工科院校进行素质教育实践的基本要求，同时也是加强学生创新设计能力培养的根本途径。学校作为人才培养的重要场所，如何接近同企业之间的距离，提高学生的就业率，加强创新人才的培养尤为重要。这些都需要学校对现有的机械创新实验模式进行改革，将学校的实验教学课程同工厂的实际操作相联系，加强学生创新意识的培养，这对现代教学改革具有非常重要的意义。
二、机械创新设计教学开展的策略
1.更新传统教学观念
随着高新技术的发展，机械工程以及机械制造等行业也发生了较大变化，以计算机为代表的高新技术向机械行业渗透，现代的机电产品向着机电一体化的方向发展，这就需要对传统的机械课程进行调整。所以，课程设置方面需要建立以科学技术应用为辅助的科学体系，加强机械类专业教学的系统规划。在机械创新设计教学中，不同学校在系统教材的编写方面都做了大量的工作。从理论教学到实践教学，从课内教学到课外教学，都需要编写相应的教学大纲。在课程内容、课程设计、课程实验等方面创新内容，改变传统的教学思想和教学方法，将传统教学中以理论知识的传授为主的教学方式改变为以创新能力培养为主的教学方式。
2.加强学生创新能力的培养
学生创新能力的培养是机械创新设计教学的关键，也是提高教学质量的基本条件。一方面，学校实验室的规划要以机械类应用型人才培养为依据，加强实验设备经费的投入，可以通过为企业服务的方式获得企业的支持，加强资源共享。另一方面，在实验内容的安排和选择方面，改进陈旧的实验内容和实验手段，加强创造性实验和综合性实验。实验教学中发挥学生的主动操作能力，教师对学生的实践操作进行指导。同时，废除由教学人员包办，学生观察记录式的教学方法，加强现代教学方式的应用。
3.建立创新设计教学实验室
对于学校普遍存在的机械新设备缺少的现状，应该加强虚拟仪器技术的应用，建立机械创新虚拟实验室。虚拟实验室不仅能够帮助学生消除因实验设备缺乏带来的影响，还能够减少学生因盲目操作对机械设备造成的损害。采用机械仿真运动分析方法能够获取重要的实验信息。
4.加强机械设计教学成果的创新
在机械创新设计教学中，创新理念、创新思维以及创新设计方法都是教学的重要环节，学生只有参与创新设计实践，才能够加强基础理论知识的应用，以此解决实际生活中的问题，培养学生的创造能力。因此，机械创新设计实验教学对学生理解课程教学内容，学习教学知识有重要作用。学生只有自己动手进行机械拆装和创造设计，才能够根据自己的思维方式和设计理念设计出不同结构形式的作品，使同一类型的作品拥有不同的运动功能和运动性能。由于学生之间的个体差异性，每个人的设计作品都具有独创性，其设计作品也有多种形式。教师在完成课程教学任务的同时也必须完成设计创作工作任务，需要对学生的作品给出相应的考核成绩。
加强机械创新设计教学改革对创新型人才的培养有很大帮助，能够巩固学生的专业知识，增强学生的学习兴趣，有利于挖掘学生的创新设计潜能，最终培养学生分析问题和解决问题的能力。为此，教师应该更新传统的教学观念，加强现代科学技术在教学中的应用，通过多样化的教学方式提高学生的实践能力和工程意识，使机械实验教学取得良好的教学效果，使学校工科教学上升到一个新的台阶。
摘要:开展机械创新设计大赛,是提高大学生科技创新能力的有效方式。本文通过对高职院校开展机械创新设计大赛必要性的论述,然后针对贫困地区开展活动存在的一些困难,提出了机械创新的准确定位,通过有效地组织和具体地实践,达到了培养学生创新意识和团队协作能力,提高师生科技创新能力的目的。
关键词:高职院校;机械创新;定位;竞赛
0引言
近年来,我国高等职业教育蓬勃发展,为现代化建设培养了大量高素质技能型专门人才, “以服务为宗旨,以就业为导向,走产学结合发展道路”是高职教育的办学特色。然而,某些高职院校只注意学生职业技能的培训,削弱了文化知识的灌输,缺乏创新能力和可持续发展能力的培养,只是“为就业而就业”,这样培养出来的人才很难适应当今社会知识不断更新、岗位不断变换的需求。
“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达不竭的动力”,只有创新型人才,才能在社会发展中立于不败之地。高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命。因此,在高职院校机械类专业中开展机械创新设计大赛是十分必要的。
1研究的意义
1.1 基本宗旨本项目的研究与实践拟在解决高职院校如何培养机械创新人才和学生的创新意识,进而将创新作品转化为企业的产品,构建新型的校企合作模式,推动地方经济的快速发展,为地方经济服务。
通过机械创新设计大赛将大赛中暴露出的问题反馈到创新人才培养的课程体系,改进我们的教学方法和转变培养模式,促进教师教学水平和创新能力的提高,为学生营造良好的创新氛围,培养学生的创新意识。在举行机械创新设计大赛时,在社会上大力宣传,并邀请企业专家共同参与,让大赛中优秀、成熟的作品转化为企业的产品,推动地方经济的快速发展,逐步将高职高专院校转变为地方企业的技术服务中心。
1.2 具体目标通过几年持续的机械创新设计大赛,主要达到如下目标。
①提高高职院校学生的创新意识和创新设计能力,使学生能够为解决实际问题而主动去学习知识,变被动接受知识为主动索取知识,让学生早日将所学的理论知识用来解决实际问题,早日与社会接轨。②稳定和锻炼指导教师队伍,使更多教师热衷于指导大学生机械创新设计工作,形成学生、教师和教学、科研相互辐射的互动效应。③将比赛中反映出的创新能力所需的理论知识、专业技能反馈到教学的各环节,从源头提高大学生创新的潜能,改革“机械创新设计”相应的教学内容,改善学生机械创新设计活动的实施条件,提高学生的实际动手能力。④将比赛优秀、成熟的作品通过当地企业转换为产品,推动地方经济的快速发展,构建新型的校企合作模式,为地方培养高技能创新人才。⑤通过选拔,推荐部分产品参加省级或省级以上层次的机械创新设计大赛,提高学院知名度。
1.3 研究价值本项目研究和实践的价值在于提高课堂教学知识的应用实效,促进基本知识和基本技能在实际运用中能更好的相结合,培养学生的创新意识和创新设计能力,使学生能够为解决实际问题而主动去学习知识,变被动接受知识为主动索取知识,让学生早日将所学的理论知识用来解决实际问题。同时,在本项目的研究和实践过程中,教师的参与指导以及和创新小组成员的之间的相互交流,相互探讨,共同发展,共同进步,使更多教师热衷于指导大学生机械创新设计工作,形成学生、教师和教学、科研相互辐射的互动效应,大力提升教师教育理论水平和研究技能,不断铸造成一支科研型的教师团队,促使学校成为一所科学发展、特色发展、可持续发展的学校。
2研究中存在的困难
2.1 学院及周边环境的制约广西现代职业技术学院地处河池市,该地区为革命老区、山区,属于少数民族聚集地,经济欠发达、工业基础尤其是机械工业相对薄弱,机械类产品市场很不完善。
该学院机电类专业近年基础设备投资较大,大部分设施可应用于职业技能培训,然而可以用于机械创新的高科技含量的设备明显不足。客观环境造成在该学院开展机械创新设计大赛有一定的实际困难。
2.2 科研力量相对薄弱要在学生中充分开展机械创新设计大赛,就要求专业教师必须具备相当的科技创新能力。由于地域的原因,近年来虽然该学院机电类专业引进了一批专业教师,但大部分教师科研能力不足,而且这些教师出去交流的机会相对较少,其科研能力的开发基本依靠自学;许多教师忙于教学任务,根本无暇进行科技创新。科技创新离不开校企交流,而该地区机械类企业现代化程度相对较低,通过校企交流提高教师的科研能力也很难达到目标。
2.3 学生自身存在的不足由于客观原因,该学院机电类专业所招收的学生绝大部分文化基础非常薄弱,理解能力和学习能力相对较差,缺乏刻苦钻研精神,科技创新素质较低,动力不足。具体表现为:①缺乏系统的科学理论,基础知识不够扎实,好高骛远而能力不足;②缺乏拼搏的精神和顽强的毅力,没有掌握精深的专业技能,虎头蛇尾,甚至是是半途而废。③没有高超的学习技能和创造性的思维方式,缺乏敏锐的观察力和强烈的好奇心,缺乏丰富的想象力和敢与冒险的勇气,立项没有创意。④缺乏博大的胸怀,高尚的人格和团队协作精神,单打独斗,无功而返。
2.4 科研创新激励机制不够健全,经济基础不够雄厚科技创新离不开经济的支持,目前,该学院的机械创新设计大赛刚刚开始,相关的政策还不十分明确,这在一定程度上也制约了该项目的顺利实施。
3机械创新设计大赛的组织与实施
3.1 活动的宣传与发动首先,组织各相关专业教师和学生辅导员召开机械创新设计大赛宣传动员会,制定详细的活动计划;通过教研室督促,辅导员宣传,使每个学生了解此次活动的意义及相关日程安排。其次,为了保证机械创新设计的质量,选拔数名专业课教师精心准备相关的科技创新讲座。通过系列讲座,培养学生的创新思维,使学生了解基本的创新方法和技巧;重点了解机械传动、液压与气动、电气控制在日常生活和创新设计中的运用,并使学生了解科技论文写作的基本格式和写作技巧,培养其科研能力。
3.2 机械创新组织机构的组建,激励机制的确立为了保证机械创新设计大赛的成功,我们成立了三个专门机构。
①在系部成立机械创新设计大赛领导小组,由系主任亲自挂帅,以机械教研室为依托,相关专业教师为小组成员。②根据学生参加活动的报名情况,在各个参赛班级成立机械创新小组,并为每个小组配备1-2名专业教师作为指导教师,全称指导学生的机械创新设计活动。③ 在原有的机械协会的基础上,成立机械创新协会,具体负责活动的协调工作。
为了充分调动学生参与机械创新的热情,我们提出了几项鼓励措施:①活动期间,实习实训场所全方位开放,为学生创作提供设备、刀具、量具及部分耗材,并委托实习指导教师对学生的制作加工予以必要的指导。②所有参赛作品耗材由学院统一报销,免除学生的经济顾虑。③ 获奖作品除颁发荣誉证书外,并给予参赛学生和指导教师一定的物质鼓励。④推荐部分作品参加第四届全国大学生机械创新设计大赛广西区竞赛。⑤此次参赛作品的设计说明书可以作为毕业设计。
3.3 活动的定位此次机械创新设计大赛,适逢“第四届全国大学生机械创新设计大赛广西区竞赛”,其主题为“珍爱生命,奉献社会”;内容为“在突发灾难中,用于救援、破障、逃生、避难的机械产品的设计与制作”。根据我院的实际情况,我们把参赛作品定位在“方便实用、节能环保,有一定的创新性”,避免过大的投入,不追求过高的科技含量。目的是通过这次大赛,提高广大师生的科技创新素质,养成团结合作、合理分工的团队意识,加强师生交流,强化系部凝聚力,提高学院知名度。
3.4 活动效果与评价经过长期的宣传组织,机电工程系机械创新设计大赛如期举行,此次比赛共收到参赛作品19件,经过层层选拔,遴选出3件作品参加“第四届全国大学生机械创新设计大赛”广西区竞赛,经过评比,由韦建军等老师指导、傅俊淇等同学创作的作品“离心式摩擦缓降器”以其“节能环保、方便实用”的特点深受专家好评,并夺得大赛一等奖,另外两件作品也分别获得二、三等奖。
通过这次活动,培养了同学们的团队合作精神和创新意识,增强了广大同学积极学习专业知识的兴趣,同时也提高了广大教师的科技创新能力。赛后,许多同学纷纷表示,此次活动很有意义,大家在创作过程中主动学习,解决了以前在课堂学习中未曾解决的难题,充分理解了专业知识的有用性。同学们建议,希望以后经常举行这类活动让更多的同学参与进来。
4结束语
实践证明,在贫困地区高职院校开展大学生机械创新设计大赛是十分必要的,通过这项活动,能够培养学生学习专业知识的兴趣,提高其团队意识和创新能力,有助于提高学生的综合素质,同时有助于教师科研素质的提高,并有利于促进学院科研氛围的形成。
摘要：本文主要阐述了绿色机械创新设计的定义以及绿色创新设计的原则、特点、方法等问题。
关键词：绿色；机械产品；创新设计
1绿色机械创新设计
1.1 绿色设计绿色设计是指借助产品生命周期中与产品相关的技术信息、环境协调性信息、经济信息等，利用并行设计等各种先进的设计理论，使设计出的产品具有先进的技术性、良好的环境协调性以及合理的经济性的一种系统设计方法。绿色设计要求产品具有以下属性：节能、可拆卸和可维修性、产品报废后的可回收和可再利用、不含有害物质、废弃物的处理过程经济或不会对环境、安全和身体健康造成危害等。
1.2 创新设计创新设计，要求设计者充分发挥创造性思维，吸收最新科技成果，运用现代设计理论和方法，设计出更具竞争力的新颖产品。机械产品创新设计类型可分为三种：原创设计、变异设计和反求设计。现代公司必须致力于开发新产品，必须学习如何有效的创新，从产品概念到投放市场，都必须融合新的“设计”。产品设计可以看成是一种以解决问题为直接目标的活动，需要一系列复杂而系统的努力，包括：提出拓展设计概念，修改细节，评价合理的解决方案等。
1.3 绿色创新设计绿色创新设计是绿色设计与创新设计互相交合后产生的一种具有绿色特点的创新设计。目前产品开发中，有的绿色设计是创新设计，有的绿色设计不是创新设计；绿色设计与创新设计不应互为排斥，而要互相交合，形成绿色设计中有创新设计，创新设计中有绿色设计，构成绿色创新设计。绿色创新设计是综合考虑环境影响和资源效率，应用创造性思维，进行创新设计的一种方法。
2绿色创新设计原则
2.1 生态效益最好原则绿色设计强调不论是在产品制造过程中，还是在产品使用过程中，都要求产品对周围环境“零污染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料及零部件，避免选用有毒、有害和有辐射性的材料；设计能源消耗少的产品，减少对材料和资源的需求，保护地球的矿物资源。噪声也是一种环境污染，影响到人体健康。随着环保意识的增强，人们对环境要求越来越苛刻，低噪声设计日趋重要。从设计上就考虑产品的生态平衡性，应用绿色设计理念，是一种从源头上控制污染的有效策略。
2.2 经济效益最好原则设计的机械零件既要功能满足客户要求，又要成本低廉。考虑经济最佳性必须从设计和制造两个方面上入手。设计上保证合理的原理方案，选用正确的材料；制造上考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。
2.3 安全可靠原则安全可靠是机械产品品质的保证，必须确定零件在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上满足设计要求。对于重型机械，一般要求有自锁装置和保险装置，以确保操作员人身安全。
2.4 人机工程学原则绿色设计倡导“以人为本”，进行人性化设计，实现对人体的良好保护。通过研究组成人机系统的人和机器的相互关系，以提高整个系统的工作效率，并使“人一机器一环境”相互协调，以求达到人的能力与作业活动要求相适应，创造高效、舒适、安全的劳动条件。机器外观造型应比例协调、大方，给人以时代感和美感，色彩要和产品功能相适应。如医疗器械要用浅色，给人以卫生、安静感；冰箱、制冷器要用冷色，给人以清凉感。绿色设计与传统设计的根本区别在于：绿色设计要考虑产品的整个生命周期，从产品的构思开始，在产品的结构设计、零部件的选材、制造、使用、报废和回收利用过程中对环境、资源的影响，希望以最小的代价实现产品“从摇篮到再现”的循环。绿色设计综合考虑环境因素和资源利用率等。
3绿色创新设计的特点
3.1 体现绿色设计理念基于绿色原型的创新设计所依赖的设计实施技术方法群是建立在绿色设计的理论基础上，设计者充分利用创造原理，发挥创新性思维，以寻找产品设计的创新点。其重点表达产品在制造、使用和回收利用的过程中可能造成的对环境的污染及资源的过分消耗。
3.2 面向产品全生命周期进行设计传统设计方法局限于考虑产品在使用过程中具有的功能属性(使用功能)，设计者缺乏环境保护意识。在基于绿色原型的创新设计中，强度方案设计是基于产品全寿命周期，通过分析产品在设计、生产、使用和再利用整个过程可能造成的对人和周围环境的影响。
3.3 强调创造原理与程序化思考创造性活动的开展和完成，不仅依赖于创新性思维，更需要应用创造原理。当逻辑思维、直觉思维、抽象思维等创新思维不能满足产品设计要求时，通过建立设计方案形态学矩阵，进行系统的搜索，把创新变成程序化的思考过程，能够克服经验总结设计的不足，促使创造性成果的生成。
3.4 超前性、综合性与先进性特征①超前性。绿色创新设计体现了未来新产品开发的趋势，将有助于缩短新产品开发周期，如快新产品开发，使开发的新产品更能符合满足未来社会的需要，具有超前性。②综合性。绿色创新设计综合了绿色设计和创新设计的概念、方法、特点、技术等各种因素，形成新的设计方法或设计思路。从创新设计的角度看，绿色创新设计是绿色设计与创新设计的有机联系与综合。③先进性。绿色创新设计是对绿色设计和创新设计各种因素的优化组合，增加了新产品的价值，是面前市场，具有竞争优势的设计。
4绿色创新设计的方法
4.1 逆向设计法逆向设计是相对正向设计而言，其基础是应用逆向思维，利用事物的对立面。如对立、对立并存、对立综合等，从原理逆向、大小逆向和属性逆向等方面进行绿色创新设计。①简化。简化产品结构。如减少部件的数量，以便于装备、拆卸、减少紧固件数量等；简化拆卸过程。如结构设计时，采用易于拆卸的连接方式，减少紧固件数量等；简化回收工艺：废旧产品的回收工艺技术应简单可行。②极小化。朝极小化方向思考：如产品的轻、薄、短、小化。③极大化。朝极大化方向思考：如采用新技术、新原理、新材料等构思功能极大化的结构简单、材料少、体积小、重量轻、可靠性高、寿命长的产品。④废旧产品的回收利用。利用新构思、新技术、回收利用废旧产品。回收资源、减少环境污染，如对全塑汽车的回收利用。
4.2 组合法将两个或两个以上的技术要素通过巧妙的组合，获得创新绿色产品的方法。①材料组合。如A绿色材料+B绿色材料C绿色材料。②工艺组合。如标卖内喷涂绦子激光处理新工艺。③技术组合。如以无污染、资源广泛的纯水作为液压传动的工作介质，加快研制适用于纯水的液压元件与系统。④模块组合。不同功能模块的有机组合，构成不同的产品，如集成罚。模块组合有利于产品的更新换代，维修、废弃产品的拆卸回收。
4.3 移植法运用其它领域绿色设计和创新设计的理论、方法和技术，研究本领域绿色设计和创新设计中存在的问题，开发具有绿色特点的新产品。①原理移植。如将太阳能炊具的集热原理移植到雨伞上，研制成雨天挡雨，晴天能烧水或做饭的新型多功能伞。②结构移植。如将机床滑动摩擦导轨的摩擦面置于滚子间，则得到牵引力小，传动效率高，润滑系统简单，维修方便的滚动摩擦导轨。这种新型导轨是平面滚动轴承结构方式的一种移植。③材料移植。如将工业陶瓷用于发动机气缸，可大幅度提高热效率，降低燃料消耗，是材料的创造性移植。④方法移植。如突变论材料的突变论新型绿色材料。
4.4 选择绿色材料绿色材料是构成绿色产品的基础，绿色创新设计应选择绿色材料。选择的绿色材料应是能耗低、成本低、来源广泛、污染小、易回收、可降解的材料。
如常用电冰箱制冷剂氟利昂具有良好的制冷效果，但由于其使用会破坏大气臭氧层，因而使用受到限制，应研制、选择对环境无污染的新型制冷剂。
摘 要： 案例教学对培养应用型人才有积极性影响，机械创新设计作为一门实践性很强的工科课程，在培养应用型人才上起着关键作用。本文阐述了案例教学的定义、应用状况，总结了其教学基本流程，探讨了案例教学在机械创新设计课程中应用的必要性，并提出了该门课如何更有效地实施案例教学的建议，以实际教学案例说明实施方法和效果，以期为机械创新设计的案例教学提供参考。
关键词： 案例教学 机械 创新设计
1.案例教学的定义和应用
在商业、企业管理中，案例通常被译作为“个案”、“实例”之意[1]，案例教学是一种以案例为基础的启发式教学方法，通常在老师的指导下，通过教师讲授基本知识、提出问题、组织学生讨论得到不同的答案、撰写案例分析报告等过程实现教学目标，改善教学效果，从而提高学生理论知识水平和解决实际问题能力。案例教学法起源于美国的哈佛大学商学院，首先被运用于法律教学中，后来被逐渐运用于医学、管理学、教育学等学科，培养了一大批能够解决实际问题的职业老板。深圳大学钟杏云针对案例教学进行了问卷调查，研究表明，案例教学法与其他传统教学法相比优势明显，最受学生期待和欢迎[2]。
2.案例教学的基本流程及注意事项
很多人认为案例教学就是举例教学，其实不然，案例教学是一种系统的教学活动[3]，通常有四个基本环节[4]，并且每个环节都有需要注意的地方：
（1）课前准备，根据教学目的确定教学重点、难点，并结合学生的知识背景、学习现状和心理特点，选择难易适度、具有挖掘潜力的典型案例[5]。选择案例时注意精选案例并建立自己的案例库，案例要新，主题要紧跟时代和经济生活步伐，保持学生兴趣。
（2）小组讨论，首先是分组，每组成员控制在5～10人之内，讨论的问题数量不宜过多，一般3～4个，讨论时可列出问题讨论提纲，提前发给学生。然后需要意识到案例教学不是万能的，在看到它有明显优点的同时，认识到它在教学实践中存在一些缺陷，如课堂秩序难以维持、讨论占据课堂时间使传授知识效率不高。为此，教学中应注意案例教学与传统讲授教学协调配合使用，使教学内容互相补充，既可维持课堂教学秩序，又可使学生学到的知识点更多。
（3）讨论后的总结，讨论后，教师需要对案例讨论结果进行归纳、总结与点评，这是案例教学的难点，因为案例教学不注重答案，在于过程，教师能否对学生的讨论结果进行高度概括与总结对学生学习兴趣与思维方式的培养起关键作用，为了激发学生的兴趣，点评时应采用激励方式。
（4）撰写书面总结报告，写报告前可通过调查问卷进行教学评价，结合评价结果来写，这样可更有效地把握案例教学效果，并有利于教学反思与提高。
3.在机械创新设计中引入案例教学的必要性
近年来，我国机械制造业高速发展，亟须具有创新能力的机械类应用型人才，我国提出从制造大国向制造强国转变这一目标，迫切要求提高大学生的机械创新设计能力。目前，国内许多高校机械创新设计教学的教材基本就是“创新设计理论、创新设计基础、创新设计实例”三大块内容，其中，理论和基础部分主要讲述创造性思维、创造原理、常用创新技法及相关例子，实例部分重点是对典型案例进行分析，类似于填鸭式教学模式，学生学习兴趣低下，机械创新能力培养与提高受到极大影响。因此，为改善教学效果，必须改革传统教学模式，采用案例驱动方式讲授相关内容、引导学生对这些案例进行讨论的启发式教学，让学生成为课堂的真正主体。机械创新设计是一门基于机械原理、机械设计的工科课程，目前，国内外学者对案例教学的研究很多，并取得比较大的成效，但在机械创新设计方面的研究较少，当前，国内主要通过开展“机械创新设计大赛”培养大学生的机械创新设计能力，但参与人数有限，为更好地培养大学生创新思维，可以将案例教学法应用在机械创新设计课堂教学中，改变传统教学模式。
4.在机械创新设计教学中如何开展案例教学
心理学认为，新鲜的事物对学生的吸引力较大，与生活紧密关联的事物总能引发学生的兴趣。国外有的研究表明，案例一般分成3种，第1种提供答案；第2种不提供答案，通过讨论得到；第3种为理论型的，目的在于提高学生的理论水平。在机械创新设计案例教学过程中，这三种案例可交叉使用，既可让学生增长知识，又不会让学生对过多的讨论产生厌倦情绪。随着计算机发展和多媒体技术的应用推广，案例教学内容和形式变得更加多样和丰富，使文本型案例发展为文本、图片、视频一体化的案例，案例形式的改变给课堂教学注入了新生力量，有利于培养学生的学习兴趣。研究表明，人的知识八层以上来源于视觉，其次听觉，最后是其他事物的影响，故视觉事物对人的学习至关重要[6]。当今互联网发达，资源比较丰富，有效利用网络资源和合理应用多媒体教学是现代教育的重要手段。因此，为激发学生的学习兴趣，在机械创新设计教学中讲述概念时还可以借助机械创新图片案例或视频短片案例，将学生带入某种生活情境中思考问题，并提出相关问题引导学生应用理论知识解决实际问题，网络机械图片、机械视频短片、机械创新设计比赛获奖作品视频等都是很好的案例材料，比较容易收集，教学中完全可以利用起来，当然，这些案例在课堂上需要结合教学目标导入，并由问题引入引导学生思考。
5.机械创新设计案例分析实例
我校被江西省教育厅列为省内十所应用型本科试点高校之一，为加快转型发展步伐，全校不断深化课程改革，倡导案例教学。在机械创新设计课程教学当中，通过问卷调查发现，当今大学生比较喜欢生活中的机械装置，因此收集了大量贴近于生活的机械创新图片案例和视频案例，建立了案例库，并用于教学过程，通过案例讲述相关概念，取得了较好的教学效果。所用案例当中，有直接给出答案的，有不提供答案通过讨论得到的，还有发展理论型的，最终目的是增长学生的机械创新知识，开拓学生的创新思维，下面列举两个机械创新设计教学案例：
案例一：讲授组合创新设计方法时，首先提出问题“下雨的夜晚，在没有路灯的情况下，需要携带什么工具便于出行”，以这类生活问题作为教学切入点，同时引入夜晚下雨的情景图片，将学生带入这一情境之中，这时有学生想到雨伞与手电筒，然后提出疑问“雨伞与手电筒一般需要两只手操作，如果身上还有行李箱，不便于手持手电，如何解决此类问题呢”？经过十分钟的讨论，就有了结果，其中一学生提出“可把手电筒装在伞的手柄上”，话语刚落，马上又有一学生提出“将手电加上某装置固定在头上”，还有一学生说“将雨伞固定在人的肩膀上”，当然还有学生提出其余想法，这里不再一一描述，最后点评“其实解决的方法很多，这些方法都能解决实际问题，但方法1，可以将两种东西变为一种东西，方便实用”，这时学生一片欢呼，课堂气氛活跃，答对的小组都有一种成就感，感觉创新不难。通过这个案例的讲解，既开拓了学生的创新思维，又让学生懂得了机械组合创新的概念，特别是激发了学生的学习兴趣。
案例二：讲授“逆向思维”内容时，先不讲概念，而是在课件上导入动物园的老虎，并有游客观看的图片，让学生想到“一般的动物园老虎是关起来的，人在铁栏外面观看”的生活常识，然后提出问题“老虎会因为被人控制而表现不出其野性，如何让人靠近老虎使人能够接近老虎，又不惊吓到老虎，而且更好地看到老虎的本性”？这个问题激起学生的好奇心，顿时课堂讨论气氛活跃，当然这个问题可能需要点时间思考，为了节约课堂时间并启发学生思考，通过多媒体展示动物世界里老虎的相关视频，引导学生站在拍摄者的角度思考问题，很快有学生提出“可用电视剧组用的摄像装置近距离拍摄”，又有学生提出“用直升机观看”，还有同学提出“拆除限制老虎活动范围的铁栏，让人进入铁笼车中，让车开进动物园，让老虎来看人，人在铁笼车上看老虎”，最后点评“这些方法都是可行的，但是方法1和2成本较高，方法3比较可行，人可看老虎，同样又可反过来老虎看人”。通过这个问题的思考与讨论，学生懂得了逆向思维这个概念，学会了如何通过逆向思维解决实际问题，从而为讲授“创新思维”其余内容提供理论基础。为了加深学生对这部分知识的理解，并将其应用在生活中，再次提出问题“以前检修车辆一般都是人趴在车底下，那现在用什么方式？以前抢修线路人爬电线杆，现在用什么”？经过一番思考与讨论，这时有的学生根据自己的生活经验告诉大家“检修车辆时，小车一般会被架起来，修大车时人一般会在修车坑里操作”，“抢修电线现在都用升降装置将工人升到相应高度”，最后点评“从大家的答案可知，大家的生活经验不错，可以想到这些问题的答案，在这门课中，这些都是创新方法知识的应用实例”。课堂教学在这样一个案例讨论过程中进行，学生学习兴趣浓厚，都能积极思考与讨论。
通过案例教学在机械创新设计课程中的实施，可将机械创新理论知识与生活、生产实际相结合，激发学生的学习兴趣，改变枯燥的教学氛围，激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性和主动性。在近几年机械创新设计教学中实施案例教学，取得了较好的教学效果，先前的上课模式、概念和理论致使很多同学低头上课，自采用案例教学法后，上课气氛活跃，学生积极参与创新实践，学生作品在第六届全国机械创新设计大赛上获江西赛区二等奖，还获得了国家实用新型专利，在全国第七届全国机械创新设计大赛中荣获江西省一等奖两项，其中有一项被推荐参加全国赛，通过初评已确定获得全国二等奖。
6.结语
机械创新设计对学生的创新思维和创新设计能力起着关键作用，本文阐述了案例教学的意义及对机械创新设计课程的作用，并结合教学实例探讨案例教学实施过程，提出了在课堂上根据机械创新设计课程教学目标引入不同形式的与理论知识相关的案例，有效组织学生讨论的案例教学，可以激发学生的学习兴趣，有效弥补传统教学模式的不足，改善教学效果，最终提高学生的机械创新设计能力。
摘 要：现代高技术战争对军用电子设备结构提出了更多、更高的要求，机械创新设计能满足其要求。文章阐述了机械创新设计的概念、内容、特点、目标，分析了军用电子设备结构创新设计的方法摘求和过程，给出了设计实例。
关键词：军用电子设备；机械创新设计；结构设计
1 概 述
现代战争是电子战技术，对军用电子设备的要求越来越高，越来越高，如多功能、高性能、智能化、通用性、体积小、重量轻、操作简单、维修方便、外观时尚等。此外，为了满足不断变化的战争的需要，军用电子设备的改装，也需要继续安装。显然，传统的结构设计方法不能满足其需要，设计师必须突破传统的设计理念，大胆创新，运用先进的理论、技术、技术创新和设计。创新设计是技术发展的动力。二十世纪是知识创新、技术创新的世纪，技术创新将进一步成为二十一世纪社会经济发展的主导力量。研究人员应充分利用这一机遇，加强技术创新，全面设计军用电子设备，以提高军用电子设备的综合性能。
2 我国工业设计技术发展现状
中国工业设计仅有30多年的历史。1987年，中国工业美术协会正式更名为“中国工业设计协会”，从此，中国工业设计驶上了快车道。2007年2月13日，总理做出重要指示：“要高度重视工业设计”。2010年国务院十一个部门联合制定了《关于促进工业设计发展的若干指导意见》，表明了我国政府对于工业设计的重视。2010年“政府工作报告”中首次涉及“工业设计”。
企业（如海尔、联想、华为、李宁等）重视工业设计的程度明显提高。其工业设计已渗透到全球品牌战略的管理层面，在技术创新、产品研发、市场营销、售后服务等方面发挥着重要作用。它们通过探索运用工业设计来增加产品竞争力和塑造自有品牌。
专业设计公司有了较快发展。现在全国已有数万家之多，具有一定规模的就有1 200多家。很多设计公司最初仅能提供外观造型设计，到现在已可提供从内在功能到外观造型以至营销策略等全方位的综合解决方案。工业设计园区正在发挥集聚效应。2003年无锡成立了第一家国家级工业设计园区，现在全国范围至少已有20多家工业设计园区，如北京DRC工业设计创意产业基地、上海国际工业设计中心、深圳设计创意产业园、广东顺德工业设计城、宁波和丰创意广场等，它们都取得了很大的成效。
中国工业设计协会设立每2年1次的工业设计活动周，以及每年1次的“红星奖”（中国工业设计奖）评选活动，对工业设计发展起到了一定的推动作用[CI，S]
从总体上看，我国工业设计取得了长足的发展，发展趋势也愈来愈好，速度也加快了，但专业的设计规模还不大，水平还不高。
3 机械创新设计概述
机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果（包括理论、方法、技术、原理等），进行创新构思，设计出有新颖性、创造性、实用性的机构（结构）或机械产品（装置）的一种实践性活动，它是建立在现有机械设计理论基础上，吸收科技哲学、认识科学、思维科学、设计方法学、发明学、创造学等相关学科的有益成分，经过交叉而成的一种新的设计技术和方法。
3.1 机械创新设计的内容
机械创新设计包含2部分内容：一是改进完善现有产品的机械性能、可靠性、经济性、实用性等；二是创造设计出新产品，以满足新的使用要求。
3.2 创新设计的特点
创新设计的特点是：
①独特性。设计师应追求与前人、众人不同的方案，善于打破常规设计思维、惯例，提出新功能、新原理、新结构，在求异和突破中体现创新。
②实用性。设计师应从产品的市场适应性和可生产性两方面出发，来设计产品的新功能、新结构，没有实用性的产品或无法加工的新结构都是纸上谈兵，不是真正的创新。
③多方案选优。设计师应从多方面、多角度、多层次寻求多种解决问题的方案，在多方案中求新、求异、选优。机械创新设计的目标是由所要求的机械功能出发，改进、完善现有机械或发明新机械，实现预期的功能，并使其具有良好的工作品质及经济性。
4 军用电子设备结构创新设计方法
军用电子设备结构创新设计就是利用最新科技成果，针对现代高科技战争的特点，在现代设计理论、技术、方法的指导下，充分发挥设计师的创造性，设计出更独特、更新颖、更实用的新型结构，以满足现代战争对军用电子设备结构的要求。
根据不同的设计对象，采取相应的创新设计方法，通常可分为：开发设计、改型设计和变异设计3种。
4.1 开发设计
主要针对新研设备提出新的结构设计方案，完成从规划、方案、技术设计道加工、生产的全过程。
4.2 改型设计
在已有设备的基础上，针对原有的缺陷或新的工作要求，从工作原理、机构、结构、参数、尺寸等方面进行一定的改进设计，以提高设备质量、可靠性等，使设备满足新的工作要求。如在基本型设备的基础上，开发不同参数、尺寸或不同功能、性能的改型系列设备，就是改型设计的成果。
4.3 变异设计
针对已有的先进设备或结构设计，进行深入分析，探索、掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，设计出同类型其它类似的创新设备。开发设计以开创探索创新，改型设计通过改进创新，变异设计在吸取、消化中创新。创新设计是各种设计方法的共同点，结构设计师应充分发挥创造性思维，掌握基本设计方法，在实践中不断提高创新设计的能力。
5 军用电子设备结构创新设计过程
军用电子设备结构创新设计主要包括以下4个过程：综合过程、选择过程、分析计算过程和设计过程。
5.1 综合过程
根据设备的技战术指标以及要完成的功能，进行大量的调研，收集有关信息，进行综合分析，确定设备结构设计的总体方案，包括所涉及到的零件、部件、整机等不同层次、不同类型的结构设计、组合。在这一过程中，要充分考虑到总体方案可能涉及到的专业知识以及关键技术等问题。
5.2 选择过程
根据结构设计总体方案进行结构类型的综合与选优，优选的结构类型将直接影响到整机的性能和经济性，决定了设备的结构是否新颖、独特、实用，这一过程常常伴随着新的发明创造，大部分的机械发明、专利都属于结构类型的创新设计，所以说，结构类型的综合与优选是结构设计中最富有创造性、最具活力的阶段，但又是十分复杂和困难的阶段，因为它涉及到设计人员的知识（深度和广度）、经验、灵感和想象力等众多因素，这也是多年来困扰结构设计人员的主要问题之一。
5.3 分析计算过程
根据确定的结构类型建立相应的数学、物理模型以及相应的方程组，利用计算机技术进行分析计算，这一过程需要反复优化求解。由于计算机技术及优化计算学的迅速发展，使得这一问题有了突破性的进展。
5.4 设计过程
完成上述结构设计的分析、计算、综合、选优过程后，即可进入结构创新设计阶段，包括选择零部件的材料、确定零部件的结构形式、尺寸，绘制零部件图、装配图等。为进一步提高设备的竞争力，还需利用美学原则对设备进行工业设计，使设备外型具有宜人性、时尚性，从而实现设备的实用与美观的完美结合。这一过程主要解决基于可靠性、工艺性、安全性、维修性、美观性的结构设计问题。
机械创新设计作为一种新的设计理论、技术和方法，在国内外的许多企业中取得了显著效果和效益。
6 结 语
机械创新设计是比较传统的设计，特别强调在设计过程中的人，特别是在集成过程中，选择过程和设计过程中的主导和创造性的作用。
由于军用电子设备的特殊性，其结构设计不形成自己的风格，缺乏创新性和竞争力，创新是军用电子设备的结构设计。结构设计人员应顺应时代的要求，充分发挥自己的主观能动性和创造性，大胆运用机械创新设计方法，设计出具有时代感的军用电子设备。
摘要：大学生机械类创新设计比赛，如全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛以及全国大学生工程训练综合能力竞赛等一系列具有学科特色的比赛，是面向全体大学生的群众性科技活动，对大学生创新能力的培养具有重要意义，是高等学校创新教育不可缺少的一个重要的组成。本文通过对历届参加机械类创新设计比赛的实践和主要问题进行了总结与分析，在此基础上，针对培养大学生创新能力和创新思维提出了几点建议。
关键词：创新设计;创新教育;创新能力
一、前言
21世纪是一个处处充满了挑战和机遇的时代，伴随着知识经济与科学技术的迅猛发展，21世纪也必将是一个充满挑战、竞争和机遇的时代。要想在新世纪激烈的科技和经济竞争与挑战中取得成果，必须具有独创能力。基于此，世界各国政府都在进行适应新世纪发展需要的教育改革，各国教育部门纷纷制定出与本国经济及技术发展相适应的教育发展纲要，都把未来教育发展的眼光集中在了如何进行具有本国发展特色的创新教育。纵观世界，以美国、法国、英国、德国为代表的西方发达国家都是以创新教育取胜。有学者认为，迎接未来科学技术的挑战，最重要的是技术的创新。因此，未来高等教育应该把培养具有创新思维、创新能力并能推动社会经济发展和技术进步的新世纪人才作为首要目标和任务。创新教育不仅赋予了高等教育新的功能，而且体现了高等教育新的价值，高等教育是知识与技术创新、传播和应用的训练基地，更是培育具有创新精神和创新意识的科技人才的摇篮。高等学校应该也必须培养具有创新意识和创新思维的适应时展的优秀毕业生。
二、创新教育的定义与特点
1.创新教育的定义。国际上很多学者在对创新教育进行定义时，把创新教育分为了广义定义和狭义定义两大类。从广义上来讲，创新教育是指所有的不同于传统的被动接受、“填鸭式”的教育形式，是以培养人的创新素质、提高人的创新能力为主要目的新型教育活动。从狭义上来讲，进行创新教育的各类教育活动，都是以培养具有创新思维、创新精神及创造力为目的的。
2.创新教育的特点。传统教学在进行知识传授的同时，也注重学生的实践，但它强调实践教学的验证性过程，注重对经典学说的认知和接受，创新性实践环节较少，制约了学生的创新性。从创新教育的定义来看，创新教育不同于传统意义上的教育教学模式，它是一种全新的教学理念及模式，有学者认为创新教育应该是启发式和开放式的。综上所述，创新教育具有以下四个特点：一是创新教育不是单一的课程教学模式，它具有系列课程体系的特点;二是创新教育可以充分发挥学生的学习独立性和自觉性;三是创新教育可以提高学生的实践动手能力和知识综合应用能力;四是创新教育具有实战训练的特点，在实践中让学生全面接触创新全过程和创新乐趣。
三、机械类创新设计比赛是创新教育的直接体现
1.播撒创新思维能力的种子。国家教育部组织的面向全国大学生的各类创新设计比赛，为大学生们创造性思维的展现搭建了一个面宽范广的大舞台。大学生们要想在比赛中很好地实现自己的设计方案，首先要学会仔细观察、独立思考，观察身边生活中的各类实际问题，思考技术路线的可操作性，最终形成自己的制作方案。而在这些实施过程中肯定会遇到想到或想不到的技术难题，在这些实际问题的解决过程，培养了学生们学习探究能力，播撒了创新思维的种子，拓展了学生的视野。
2.播撒知识综合运用能力的种子。首先，有了创新思维，就要进行相关文献资料的检索与查证，了解自己的创新设计在国内外所处的一个发展阶段，有什么不足，怎样解决，即“为什么做”、“怎么做”、“做什么”。尽管目前许多学校开设了如《信息检索》这类课程，但是由于学生们平时并没有明确的研究目标，搜索到的信息就很难有效的加以利用，而创新类比赛则给学生们提供了这样的机会与实施平台。其次，为使自己有足够的能力参与比赛，从方案设计到最后产品的加工制作，需要用到理论力学、材料力学、机械设计、机械制造工艺、金属及非金属材料、电工电子技术、机械制图等多门专业知识及专业技能。同时，学生们还必须进行相关能力的培训，包括对AutoCAD、inventor、3Dmax等建模软件与单片机、LabVIEW等控制方面知识的培训。此外，还有PPT、答辩、文档材料撰写等方面的培训。
3.播撒团队合作能力的种子。团队合作及交流表达是21世纪人类必须具备的最基本素质，团队合作和有效的交流表达是人类社会发展的大势所趋。机械类创新大赛为培养团队协作精神提供了很好的平台，因为在此类比赛中要想取得好的成绩，只有通过参赛队伍中队员的相互配合才能制作出效果最好的作品。很多时候，为保证产品兼顾机械功能、控制功能以及美观的外形，一个很好的产品包括了机械制造及其自动化、测量与控制、工业设计等各专业的学生。
4.播撒创新实践能力的种子。实践教学是创新人才培养的一个重要环节，是培养学生创新精神、创业意识的重要手段。机械类创新设计比赛的一个巨大特点就是整个设计过程都是以学生为主，充分发挥了学生的主观能动型，充分锻炼了大学生的动手能力。因此实战能力是创新比赛对每个学生提出的基本要求，现场加工不再是纸上谈兵，也不是制作符合一定精度要求的零件，而是切切实实的对于机械加工精度的无限追求。学生们不仅向经验丰富的老师请教加工方法，并且结合自己的图纸加工多代产品，不断地摸索和更正，在无数次的测量与应用中寻求最好的加工效果。
5.播撒艰苦创业的种子。机械类创新设计比赛的选题范围宽广，在遇到困难的时候，要不断刻苦钻研、不畏艰苦，勇于探索和创造，才能解决问题。通过这个设计过程，学生们可以懂得科学的方法不等于捷径，就算有好的方法，如不付出艰苦的劳动，任何人也是不会取得成功的。
四、关于机械类创新比赛的几点思考
全国大学生机械类创新设计比赛是面向全体大学生的群众性科技活动，是高等学校创新教育不可缺少的一个重要的组成。为积极应对教育部和学校有关大学生创新能力培养的要求，武汉理工大学机电类专业高度重视大学生创新能力的培育，多年来，始终坚持将提高教学质量作为出发点和落脚点，立足于学科教学改革，通过创新基地、省级示范实习实训基地等机构，将机械类创新大赛和创新教育与创新实践活动有机地结合起来，并制定了一系列推动学生创新教育的制度，探索了一条实现学生创新教育的路径，构建了学院―专业―课程全域创新教育体系，在创新教学、创新能力培养、创业实践训练、创新指导等方面取得了显著的成效。其中，借助开展各种实践性教学和组织、筹备、参与包括全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生节能减排比赛、全国大学生机械产品数字化设计大赛、“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛、全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛、全国大学生“恩智浦杯”智能汽车竞赛等比赛及自主创新和国家大学生创新创业计划等在内的国家级创新创业活动，使学生的创新精神、创新意识得到了良好的发展。但是，在取得优异成绩的同时，也逐渐暴露出相关短板，主要表现在以下几个方面。
1.比赛成果的企业影响力较低。机械类创新比赛，每一届、每一类比赛都有很好的主题，教师和学生都花费了很多的时间和精力去精心准备，获奖的作品很多都很贴近生活、贴近生产实际，但是如何在比赛后将这些设计稍加改进转化为企业所认可实施的产品，培养发掘优秀产品设计人才、参赛成果如何转化生产等方面有待探索。
2.比赛成果国际影响力较低。我国的各类创新设计比赛，虽然经过了近10年的发展，取得了巨大的进步与发展，水平也不断在提高，但是产品成果的国际影响力方面，和国际一流水平比还有一定的距离。
3.在技术方法上缺乏自主探索。在比赛中，虽然充分发挥了学生的各类综合能力，但在选题与产品制造过程中，学生们大多都是采用国内外现成的手段与方法，缺少自主探索的研究方法和研究工具，而研究手段、方法与研究工具的创新，往往体现了研究的创新水平。
4.未能将创新设计成果与创业有机地结合起来。创新设计是一个艰苦而漫长的过程，为了完成产品的加工与制造，拉近了学生们与本专业实际工业生产的距离，这些经历对于参与创新设计的同学们的机械结构设计带来了很大的启发。但是如何将这些赛事成果转化为创业项目还有待进一步研究与探索。
五、结语
不管是从国家今后的发展，经济市场对人才各方面的需求，高等教育制度变革的迫切性，还是从素质教育长远的追求目标而言，创新教育是中国高校的重要任务，是深化教育改革，推行素质教育的真正体现。当然，创新教育一定要立足于自身学科的教学改革，借助开展各种实践性教学和组织、筹备、参与各类国家级创新创业活动，才能使学生的创新精神、创业意识得到良好的发展。总之，从创新教育的观点出发，我国高等教育的人才培养模式、人才培养目标都迫切需要强有力的变革，对人才培养模式及人才培养目标的重新审视已经成为高校对人才定位的战略选择。因此，培养大学生的创新实践能力，加强其创新教育是当今人才发展的必然要求。
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