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機械創(chuàng)新設計論文范文第1篇

機械方案設計是一個創(chuàng)造性很強的活動，其思維過程是形象思維和抽象思維綜合作用的結(jié)果。目前計算機輔助設計（CAD）主要解決了在計算和繪圖等設計后續(xù)階段對設計者的支持。而對于極富創(chuàng)造性的早期方案設計階段的計算機支持至今沒有取得實質(zhì)性的進展。即使是智能CAD系統(tǒng)，所采用的方法的理論基礎仍是基于傳統(tǒng)的人工智能的知識表示與推理方法，即邏輯思維為基礎，其中多以知識工程和專家系統(tǒng)的方法實現(xiàn)。這種CAD與AI的簡單組合，沒有也不可能從真正意義上實現(xiàn)方案設計自動化。創(chuàng)造性如何在方案設計過程中體現(xiàn)一直是困擾設計理論研究工作者的棘手問題，也一直沒有很好地解決，本文將就這一問題作一探討。

1機械方案設計的一般過程

一般認為，方案設計階段主要有兩個任務：首先是建立技術系統(tǒng)的功能結(jié)構。然后通過選擇相應于功能結(jié)構中的每個功能的功能載體，并組合這些被選擇的功能載體形成整個技術系統(tǒng)的設計方案。

通用設計理論認為，方案設計過程可表述為兩個映射過程（圖1）：即用戶需求域到功能域的映射以及功能域到結(jié)構域的映射。由需求域到功能域的映射過程最能體現(xiàn)設計者的創(chuàng)造能力，這一過程涉及到對設計思維規(guī)律以及創(chuàng)造性機理認識水平，涉及到自然語言到專業(yè)技術語言的轉(zhuǎn)化。盡管有些學者提出通過對設計要求進行層次分解來建立功能結(jié)構圖的討論，但一般還要通過人工干預進行。從功能到結(jié)構的映射，實際上是功能結(jié)構圖中的每一個分功能與能實現(xiàn)該分功能的結(jié)構進行匹配，一般情況下，總體功能往往包含著許多分功能。而每一功能可以由不同的結(jié)構來實現(xiàn)，因此存在組合、協(xié)調(diào)和評價篩選的問題。具體的機械方案設計過程如圖2所示。

圖2所示的機械方案設計過程還可通過數(shù)學形式進行描述。設總體功能為U，它可分解為一些子功能，分解過程可形式化為：

U＝（U1，U2，…Um）（1）

即總體功能是有m個子功能UI（I＝1，2，…m）組成的。

任何一個子功能UI（I＝1，2，…，m）對應著能夠完成該分功能的子結(jié)構的集合TI，即

TI＝（tI1，tI2，…，tin）（I＝1，2，…，m）（2）

式中tij（j＝1，2，…，n）對應于能完成子功能UI的所有子結(jié)構，n為完成該子功能的子結(jié)構總數(shù)。如果用UI定義行，tij為元素構成矩陣，即得到功能與結(jié)構相聯(lián)系的“功能—結(jié)構技術矩陣”：

（3）

當然能夠?qū)崿F(xiàn)各子功能的子結(jié)構數(shù)并不相等，可以將能夠?qū)崿F(xiàn)某一子功能的最多子結(jié)構數(shù)定為n，少于這個數(shù)的子功能元素項用零表示。圖2所描述的機械方設計的一般過程，看起來很簡單，但計算機實現(xiàn)有許多問題需要解決。如總功能如何分解為子功能、功能如何表達（因為從不同的角度提出的功能表達詞匯是不相同的）以及如何有效根據(jù)功能索引子結(jié)構等問題有待進一步探討和研究。

2基于機構結(jié)構類型變異綜合方法

自60年代圖論理論首次被應用于機構設計以來，它在機構分析與綜合方面的應用得到深入的研究。在圖論中，封閉的圖代表機構，頂點代表連桿，邊代表運動副。圖可以用矩陣（如鄰接矩陣和關聯(lián)矩陣）表示、分析和計算。1979年，F(xiàn)reudenstein和Maki提出“功能與結(jié)構分離”的方法用于機構綜合，隨后許多學者對這一方法進行研究和深化。該方法包括如下幾個環(huán)節(jié)：

2．1根據(jù)用戶的需求，提出機構創(chuàng)新設計任務與技術要求：

（1）拓撲結(jié)構要求

如運動性質(zhì)（平面運動或空間運動）、基本回路數(shù)（或獨立環(huán)數(shù)目）、運動副類型及數(shù)目、構件類型及數(shù)目、主動副類型及其位置以及機架的構件類型及其位置；

（2）功能性要求

如輸出構件數(shù)目及其位置、每一輸出構件的任務（如軌跡生成、函數(shù)生成、導引以及其它要求、滿足對預定的速度及加速度要求、滿足對機構整體的動力學性能要求；

（3）約束條件

如運動精度、結(jié)構緊湊性、剛度、機械效益、軸銷作用反力以及制造、裝配、成本等方面的約束。

2．2結(jié)構類型綜合

通過結(jié)構類型綜合列出滿足設計任務要求的全部結(jié)構類型并以適當形式表示。

2．3優(yōu)選結(jié)構類型

根據(jù)功能要求和約束條件，篩選出好的結(jié)構類型。

該方法目前研究局限在平面連桿機構的結(jié)構類型綜合，且一般集中在運動鏈同構識別、自由度識別方法以及平面運動鏈自動生成等理論方法研究階段。盡管有一些應用的研究報道，但都是針對簡單機構（如變沖程發(fā)動機活塞機構、車門開啟機構等）通過人工方式實現(xiàn)。計算機實現(xiàn)還有一些關鍵技術沒有很有效的方法，如運動鏈同構識別問題，主動副位置確定、機架位置的確定、桿組的自動劃分以及對運動鏈進行評價篩選等問題。

3集成功能推理及結(jié)構推理的方案創(chuàng)新設計過程模型

如果用人工智能語言描述，在上述第1小節(jié)中討論的機械方案設計的一般過程是基于功能推理方式，而第2小節(jié)中所討論的機構結(jié)構類型變異綜合方法是基于結(jié)構推理方式。這兩種方式有其內(nèi)在的聯(lián)系，如何將這兩種方式有機地聯(lián)系在一起對于機械方案創(chuàng)新設計是一件很有意義的工作。功能推理主要解決功能到結(jié)構之間的映射，通過結(jié)構部件組合途徑形成機械方案。而結(jié)構推理是從結(jié)構部件的拓撲結(jié)構上通過機構演繹（機架變換，主動件位置變換以及運動副類型變換）途徑對機構進行變異創(chuàng)新，盡管目前結(jié)構推理局限在平面連桿機構結(jié)構類型綜合，但通過本文的研究，該方法可以擴展到一般剛體機械方案創(chuàng)新設計。有鑒于此，作者提出如圖3所示的集成功能推理和結(jié)構推理的機械方案創(chuàng)新設計過程模型。

該設計過程模型由以下主要步驟組成：

Step1：功能結(jié)構圖的建立。根據(jù)設計要求，建立功能結(jié)構圖。

Step2：根據(jù)建立的功能結(jié)構圖，尋找滿足各子功能要求的功能載體并組合成為原始機械方案。

Step3：將原始機械方案進行抽象化為表達機械方案連接信息的運動鏈表示。并記錄原始方案一些約束信息，如自由度數(shù)、桿數(shù)、原動件必須是幾副桿、輸出構件是否必須與機架相連等等。

Step4：運動鏈發(fā)散。列舉所有與抽象化表示的運動鏈具有相同自由度、桿副類型以及桿數(shù)的非同構運動鏈，并進行篩選。

Step5：機械方案元型集的生成。對篩選的運動鏈進行機架識別、原動件識別、桿組識別，形成用連桿和轉(zhuǎn)動副表達的機械方案元型。

Step6：候選方案集的生成。將以上生成的機械方案元型通過類型替代，形成候選方案集。

Step7：方案的評價決策。得到最優(yōu)方案。

Step8：方案的尺度綜合。

4機械方案創(chuàng)新設計智能支持系統(tǒng)

根據(jù)以上的過程模型，我們開發(fā)了機械方案創(chuàng)新設計智能支持系統(tǒng)MCIDISS。系統(tǒng)的結(jié)構如圖4所示。該系統(tǒng)由五大模塊組成：

（1）基于實例功能推理的原始機械方案生成模塊：該模塊采用兩級實例推理的模型，完成從設計任務到功能結(jié)構圖的建立以及裝置提取與組合協(xié)調(diào)設計生成原始機械方案的

任務。

（2）基于結(jié)構推理的方案設計創(chuàng)新模塊：該模塊在上面模塊產(chǎn)生的原始機械方案的基礎上，通過抽象化表示，將原始機械方案表達為一般化運動鏈，從機械方案拓撲聯(lián)接上進行變異創(chuàng)新。

（3）評價決策模塊：該模塊主要任務是對各階段的設計解進行評價決策。系統(tǒng)主要采用模糊綜合評價決策方法。

（4）機構尺度綜合模塊：該模塊主要任務是對組成機械方案的機構參數(shù)進行綜合，以便從尺度上論證方案的可行性。

（5）運動分析及仿真模塊：該模塊是在完成機構尺度綜合后，對其進行運動分析和仿真，以便使設計者對所設計的方案有一個清晰直觀的認識。

機械創(chuàng)新設計論文范文第2篇

[關鍵詞]課程設計 試卷庫 學生創(chuàng)新大賽 CDIO

綜合素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是新世紀高等學校人才培養(yǎng)和教學改革的主要目標，機械類專業(yè)人才培養(yǎng)和就業(yè)是直接面向機械工程的主戰(zhàn)場，顯然具有強烈的工程背景和鮮明的機械特色，隨著科學技術的迅猛發(fā)展和知識更新的快速變化，原有傳統(tǒng)的教學模式已不能適應當今社會對高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，所暴露出來的缺陷也非常明顯，特別是重理論、輕實踐，工程意識淡薄，導致創(chuàng)新動力不足。為此，探討、研究如何圍繞和重視工程意識下創(chuàng)新能力培養(yǎng)，進行課程改革，以適應時代的需要，為社會輸送合格人才，顯得十分重要和迫切。近幾年來，為了培養(yǎng)同學們的創(chuàng)新意識和能力，我們已在相關方面做了大量的卓有成效的嘗試和改革。

一、探索創(chuàng)新考核模式，并在教學過程中實施

從2011年起，我們就以機械設計及理論平臺課程群為切入點，包括《機械原理》、《機械設計》、《機械設計基礎》、《精密機械設計》等課程，對工科課程考核方式的改革做以探索，使之克服現(xiàn)有考核方式的缺欠，形成一套切實可行的、與用人單位的要求接軌的、以考察能力而不是考察知識為主的考核系統(tǒng)。這個考核系統(tǒng)包含的題目沒有唯一正確的標準答案，也不是客觀的標準化考試。教師根據(jù)具體需要選擇閉卷、開卷、閉卷和開卷混合、小論文、小設計、口試、實驗、參與科研、實地調(diào)查等多種方式。像實驗、論文、設計、口試、參與科研實地調(diào)查等，均可適當采用等級制；增加平時考試的次數(shù)和在總成績中所占的比例；改變一門課程結(jié)束時進行一次考試的習慣做法。教師在課堂教學的過程中有意識地隨時觀察和記錄學生的學習表現(xiàn)，通過面談、正式作業(yè)、項目調(diào)查、書面報告、討論問題、寫論文等方式對學生的學習進行即時的和全面的評價。

通過詳實的企業(yè)調(diào)研，編制了包括《機械原理》、《機械設計》、《機械設計基礎》、《精密機械設計》各20套考題的試卷庫；選定各課程中近10種小論文的題目；選定近100道來自生產(chǎn)實際的口試題。并把這種考核內(nèi)容和考試模式在教學中試點應用，學生普遍反應這種考核模式擯棄了單純的死記硬背，對學生的理解能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到積極作用，使得“校園人”和“社會人”自然銜接，縮短“斷乳期”。

二、更新傳統(tǒng)課程設計模式

《機械設計課程設計》是機械設計課程的后續(xù)必修課，對多門課程起到融會貫通的作用。傳統(tǒng)的課程設計模式是老師指定題目，學生按步驟計算，最后成圖。由于設計時間短，學生對方案的修改很排斥，更無法做到多種方案比較。我們采用的方法是：讓一部分學生從學期初就開始用C、VB等計算機語言，進行參數(shù)化設計，把課程設計中耗時多的模塊譬如：帶傳動設計、齒輪設計、軸的設計編成參數(shù)化設計程序，學生利用編制的程序輸入原始參數(shù)，原來齒輪設計需要兩天的計算量，現(xiàn)在則需要十幾分鐘，這樣就使改變參數(shù)帶來的重復計算工作量大大降低，學生可以做出多種設計方案，實現(xiàn)方案的優(yōu)化。

三、基于CDIO理念的課程教學體系

為了加強學生的學習技能、溝通技巧、管理能力、領導才能、實際應用能力和團隊合作能力，我們在《機械原理》課程教學中引入了CDIO（構思、設計、實現(xiàn)和運作）工程教育模式，在課堂教學中增加了基于功能原理方法論的機械系統(tǒng)設計知識點；隨課堂教學的進展，同步了22個設計題目，每4或5個人組成一個設計組，組內(nèi)按設計任務進行合理分工，課程結(jié)束時，提交了設計結(jié)果（包括設計的三維數(shù)字模型、仿真模型、設計報告）。通過基于項目的學習方法，同學們一方面掌握了理論知識，同時也鍛煉了解決實際工程問題的能力和團隊合作的能力，取得了良好的教學效果。

四、指導學生參加各種創(chuàng)新大賽，取得豐碩成果

機電學院的學生參加大賽由來已久，繼山東省機電產(chǎn)品設計大賽之后，從2011年，我們又牽頭組織學生參加全國信息技術應用水平大賽，此項賽事是教育部主辦，每年參賽規(guī)模大，參加學校多，對學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)有很大好處。2011年，我們獲得最佳指導教師獎3項，優(yōu)秀指導教師獎2項，全國二等獎3項，全國三等獎5項，全國優(yōu)秀獎9項；2012年，獲得最佳指導教師獎5項，優(yōu)秀指導教師獎5項，全國二等獎4項，全國三等獎7項，全國優(yōu)秀獎5項。煙臺大學連續(xù)兩屆獲得優(yōu)秀組織獎。對此項比賽，學校給予了充分的肯定。

綜上所述，我們針對學生學業(yè)能力的評價，創(chuàng)建了一種多層次多視角的以能力為主和知識為輔的綜合考核系統(tǒng)，對學生的理解能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到積極作用；我們在傳統(tǒng)的機械設計課程設計中引入計算機輔助技術，培養(yǎng)了同學們在傳統(tǒng)機械設計中應用現(xiàn)代信息技術的能力，加強了與工程實踐的接軌；2006--2012年學科組指導學生參加全國機械創(chuàng)新設計大賽和山東省機電產(chǎn)品創(chuàng)新設計大賽，獲得諸多獎項；2011-2012年組織學生參加全國信息技術應用水平大賽，獲得多項優(yōu)秀指導教師獎和學生國家級獎、省級獎，我們通過把大學生機電產(chǎn)品創(chuàng)新設計大賽、信息技術大賽等各種創(chuàng)新設計競賽作為檢驗教學效果和學生能力培訓的一個平臺引入教學過程中，從而加強了學生基礎知識和實踐能力的培養(yǎng)；在課程教學中引入基于項目的學習理念，加強學生的學習技能、溝通技巧、管理能力、領導才能、實際應用能力和團隊合作能力的培養(yǎng)。總之，成果所解決的問題正是當前高等教育面臨的應試教育與素質(zhì)教育之間轉(zhuǎn)變的重要問題，我們通過創(chuàng)新性教育和教學不僅提高了學生的動手實踐能力和創(chuàng)新的積極性，而且對于進一步深化機械本科教學改革、加快創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)步伐、全面推進創(chuàng)新教育理念都是具有深遠意義的。

[參考文獻]

[1]《創(chuàng)新人才培養(yǎng)與新世紀日本研究生教育改革》 Comparative Education Review.2009/11；

[2]《創(chuàng)新實驗教學，培養(yǎng)創(chuàng)新人才》China University Teaching.2009/10；

機械創(chuàng)新設計論文范文第3篇

機械原理教學方法創(chuàng)新思維一、引言

機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎和支柱產(chǎn)業(yè)，我國機械制造業(yè)的快速發(fā)展，對機械類人才的素質(zhì)知識與能力結(jié)構提出了更高的要求。機械制造企業(yè)需要的是既有機械的理論知識，又具有創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作能力與機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計能力人才，這一人才需求的變化，使從事機械人才培養(yǎng)的我國大學工科教育必須全方位的改革教學理念與教學模式，迎接新的挑戰(zhàn)。因此在機械專業(yè)的基礎類課程的教學過程中，如何培養(yǎng)學生具有的創(chuàng)新能力、綜合設計能力及再學習能力，是擺在我們面前的一項重要課題。

機械原理是機械專業(yè)的重要的一門專業(yè)基礎主干課程，主要涉及的內(nèi)容是關于常用機構的結(jié)構、運動和動力分析及機構運動方案設計。傳統(tǒng)的教學模式十分注重各種機構的結(jié)構與運動分析等知識的講解，學生當時雖然學到了這部分的機械知識，但是普遍缺乏創(chuàng)新意識、缺乏發(fā)現(xiàn)問題能力與解決問題的能力，往往遇到教科書上沒有的實際的機械設計問題，就束手無策。

二、應用案例教學法，將創(chuàng)新思維方法融入整個教學過程中

從心理學角度講，新奇的事物對學生有特別大的吸引力。在應用案例教學法時，要能針對教學中的重點，進行案例的選擇，恰當?shù)卦O疑，引導學生主動思維，定向探索問題。

在講解機械原理的基礎知識時，我們收集了典型的機構案例，應用多媒體教學手段在課堂上進行模擬再現(xiàn)，并設置問題，這不僅有利于學生感性認識的深化，而且有助于學生進行深入探討和思考，有利于學生將抽象的機構知識形象化，概念具體化。例如，由機構組成原理可知，任何平面機構都可以看作是由基本機構加若干個基本桿組組成的。在講解機構組成理論時，我們先出示了一個送杯機構的結(jié)構圖，請學生分析此送杯機構能否達到其設計目的，這不僅引起了同學的好奇和爭論，也在課堂上設置了思維的發(fā)散點，在論述了機構具有確定運動的條件后，要學生運用理論知識分析此送杯機構的設計有哪些問題，提出改進方案。這使學生有了充分的發(fā)表自己見解的思維空間，活躍了課堂教學氣氛。在此基礎上，帶學生參觀實驗室的包裝機械和各種機構模型，讓學生繪出其運動簡圖，再在實驗臺上拼接出來。經(jīng)過這么一個過程，在學生頭腦中，機構組成知識就不再是孤立、靜止、抽象的符號與線條、呆板的公式，而是有機的、形象、生動的機構知識，同時領悟了機械原理的基本知識來源于工程實踐，這為他們將來進行機械方案構思打下基礎，激發(fā)了學生對此課程的學生興趣。

三、構建新型的授課體系，啟迪大學生創(chuàng)新思維意識

在進行教學過程中，根據(jù)學生學習興趣與層次的不同，我們采用了靈活的教學方法，把課堂教學、學生分組研究、學生課外興趣小組指導等方法結(jié)合起來。

課堂授課中，除了講授主要教學內(nèi)容外，還把機械原理課程的有些章節(jié)授課方式與內(nèi)容作了調(diào)整，把機構中的一些理論留給學生自己去“發(fā)現(xiàn)”，把傳授知識的過程轉(zhuǎn)為由學生自己“發(fā)現(xiàn)”的過程，使學生受到科學思維的訓練。例如在講連桿機構時，我們運用多媒體課件介紹了連桿機構在實際工程中的應用和連桿機構的類型后，提出了連桿機構為什么在機械工程中得到廣泛的應用？有哪些基本特性？連桿機構的尺寸變化對這些基本特性有何影響等問題。讓學生每4～5人一組分組課后研究，每組選定一類四桿機構，自己擬定尺寸，應用三維CAD軟件，進行建模和仿真，并作出書面報告。通過三維模擬和分析討論，學生不僅提高了計算機的應用能力，而且因為親自擬定機構尺寸，分析和觀察了四桿機構的急回特性、壓力角等現(xiàn)象以及尺寸變化后對上述特性的影響等，學生享受了“發(fā)現(xiàn)”知識的快樂，由于是自己構思、自己模擬仿真，生動形象、看得見、印象深，記得牢。我們還布置了一個小論文，論文的題目由學生自己擬定，內(nèi)容是收集應用連桿機構的實例，要求觀察日常生活、生產(chǎn)實踐中，哪些物品應用了連桿機構，要求拍出實物照片，研究的實物用途、滿足的功能，作出實物的機構運動簡圖，說明連桿機構的類型、特點；說明研究的物品應用了連桿機構的哪些特性等，分析物品的設計巧妙之處，還有何不足之處，能否改進等。這激發(fā)了學生很大的熱情，學生走出課堂收集資料，以前熟視無睹的物體，現(xiàn)在看見其能動，就去捉摸其原理，收集了有玩具、健身器、鉸鏈、電動伸縮門、折疊畫架等四十多種例子。同時，讓小論文寫得較好的學生在課堂上進行演示，由全體學生討論和評價，這使上臺演示的學生受到激勵，得到了鍛煉，也使其他學生受到啟發(fā)，感受到機械就在我們的身邊，消除了對機構設計與創(chuàng)新的神秘感。

在此基礎上建立了課外興趣小組進行輔導，在學生進入課題時，向?qū)W生介紹設計思想和創(chuàng)新方法，引導課題小組積極查找資料，相互討論、相互啟發(fā)、克服思維定勢，發(fā)散和激勵思維，從功能原理的角度出發(fā)，提出多種方案進行比較，讓學生在探索和研究中，逐步解決問題，完成設計。

四、以創(chuàng)新大賽等實踐活動引路，拓展大學生的創(chuàng)新設計能力

機械創(chuàng)新設計論文范文第4篇

    論文摘要：以創(chuàng)新實踐基地建設與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有機結(jié)合為切入點，以創(chuàng)新設計和創(chuàng)新競賽為手段，論述高校學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的改革，并提出高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需解決的關鍵問題。 

近年來，我校開展以創(chuàng)新設計為手段的促進大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革，通過機械cad/cam專業(yè)教學實踐，創(chuàng)造性地將學生在計算機輔助設計方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢與創(chuàng)新設計相結(jié)合，在落實素質(zhì)教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面，找到一種切實可行的途徑，培養(yǎng)的學生具備了較扎實的創(chuàng)新設計能力。通過創(chuàng)辦cad協(xié)會及積極開展創(chuàng)新設計教學活動，創(chuàng)造一種極具吸引力的學習氛圍，通過舉辦創(chuàng)新設計競賽，為學生進行創(chuàng)新活動提供實踐的舞臺，極大地促進了我校機械cad/cam專業(yè)學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但現(xiàn)階段的教學工作欠缺厚實的物質(zhì)基礎和實踐條件，還不足以形成一套系統(tǒng)的運行管理機制，經(jīng)費使用方面也欠缺保障，跨部門的組織工作難以協(xié)調(diào)，雖然在教學中已形成創(chuàng)新的風氣，但未能上升到教學模式的層次，受益面有限。 

創(chuàng)新型人才是建設創(chuàng)新型國家的關鍵所在，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力已成為當前教育教學改革的重要目標，尤其是創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)已成為當前課程實施必須思考的問題。我校機電系在培養(yǎng)學生學習能力的基礎上，對學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)進行了積極的探索，以韶關學院省級重點實驗室——現(xiàn)代設計與制造重點實驗室為依托開展創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究與實踐，取得了一定的成效。 

整合實驗室資源， 

建立創(chuàng)新設計實踐基地 

實踐教學是培養(yǎng)創(chuàng)新人才和提高學生動手能力的重要環(huán)節(jié)，實踐基地建設則是實現(xiàn)實訓和實習教學目標的重要保證。以前，學校的實驗室按課程的開設情況進行單獨設立，實驗內(nèi)容分散且有相互重疊之處，學生為完成實驗而實驗，尤其是驗證性實驗所占比例偏大，綜合性和設計性實驗相對偏少，學生思維方式僵化，教學效果不理想，不利于學生接收最新的科學文化知識和培養(yǎng)適應社會挑戰(zhàn)的能力，不利于提高學生的綜合能力，更不利于學生創(chuàng)造性思維的開發(fā)。 

通過認真的分析和研究，我校將現(xiàn)有的實驗室資源進行有機的整合并投入大量的資金，建立了以省級重點實驗室為核心的創(chuàng)新設計實踐基地。該實驗室既建立起與專業(yè)培養(yǎng)目標相適應的實踐教學體系，同時又是培養(yǎng)學生操作技能和創(chuàng)新能力的實踐基地。它包括現(xiàn)代設計實驗分室、現(xiàn)代制造室、測試與分析室及機電一體化室，完成了機械類專業(yè)從設計、制造、測試、分析及機電一體化等相關學科實驗教學。建成的重點實驗室年均可接納學生、教師2000多人次，可同時容納教師、學生100多人進行實驗和科研工作。尤其是引進了大量的現(xiàn)代實驗設備，如快速成型機、加工中心、ansys分析軟件和測試儀器、特種加工設備和常用cad/cam應用軟件，以適應不同年級及不同層次學生的實驗需求。在實驗教學過程中，為了培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，我們更新實驗課程，壓縮演示性實驗，增加動手操作性實驗，將演示性、驗證性實驗向綜合性、設計性實驗轉(zhuǎn)變；打破單一課程的局限，把設計與制造有機結(jié)合，開設cad/cam一體化數(shù)控編程和數(shù)控加工實驗”。 

省級重點實驗室的建成提供了良好的創(chuàng)新實驗基地，也為培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力提供了良好的實踐基地。通過技能培訓和科技創(chuàng)新培訓，圍繞先進實用設計制造技術開設各類工程實用技能培訓，培養(yǎng)學生適應設計與制造技術的工程應用能力；通過設立學生科技創(chuàng)新協(xié)會并組織參加校內(nèi)外的各項課外科技活動和競賽，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。 

建立一支新型的教師隊伍 

高校能否為國家培養(yǎng)出合格人才，關鍵在于教師，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中，更需要有一支高水平的教學與科研相結(jié)合的師資隊伍，還要有一支結(jié)構合理的“雙師型”教師隊伍。如果一名高校教師只能單純地從事教學，不能開展科研活動，不僅本身的學術水平難以提高，在教學上也會因為知識狹窄而影響教學水平的提高。 

近年來，我校機電系教師積極參加各項科研活動，組織各類科技學術講座，增強學生參加科研和創(chuàng)新活動的意識，有效促進學生創(chuàng)新能力的提高，并且開辟了第二課堂，開展社會實踐活動，吸收學生參加教師的科研工作，建立大學生科研工作基地，真正起到培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的作用。 

加強“雙師型”師資隊伍建設是提高大學生動手能力的關鍵所在。一方面積極引進人才，另一方面根據(jù)專業(yè)特點，要求現(xiàn)有的專業(yè)教師積極參加產(chǎn)品設計和開發(fā)活動，提高自身的實踐能力，鼓勵教師到廠礦企業(yè)生產(chǎn)一線進行專業(yè)訓練，提高工程技術應用能力。通過幾年的努力，我校機電系已有4名“雙師型”教師，優(yōu)化了教師隊伍結(jié)構,為學生實際動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了可靠的保障。 

進行創(chuàng)新技能培訓 

教育模式應適應社會的發(fā)展和時代變化的步伐，過去長期實行的專才教育模式培養(yǎng)出來的畢業(yè)生越來越不適應現(xiàn)代社會的需要。同時，社會對畢業(yè)生的評價標準也發(fā)生了變化，越來越歡迎知識面寬、創(chuàng)新能力強、適應能力廣的復合型人才，其中創(chuàng)新能力強是復合型人才的關鍵，它需要具有多面性的知識體系和扎實的基礎知識。為此，機械設計制造及自動化專業(yè)本著“加強基礎，拓寬專業(yè)，重視實踐，培養(yǎng)創(chuàng)新”的思路，有針對性地對學生進行“對口”人才培養(yǎng)，增加了校內(nèi)公選課和選修課的比例，為學生個性發(fā)展提供了更多的時間和空間。定期開設創(chuàng)新技能知識講座，積極開展第二課堂活動，先后成立了“cad協(xié)會”和“電子協(xié)會”，定期不定期地舉行各項交流活動。同時，舉辦各種職業(yè)技能培訓班，對成績合格者頒發(fā)相應的職業(yè)資格證書。這些形式多樣的創(chuàng)新型技能培訓，大大提高了大學生的適應能力和創(chuàng)新能力。 

以競賽為中心， 

加強創(chuàng)新能力的綜合培養(yǎng) 

學校成立了cad協(xié)會并積極開展創(chuàng)新設計教學活動，創(chuàng)造一種極具吸引力的學習氛圍，通過舉辦創(chuàng)新設計競賽，為學生進行創(chuàng)新活動提供實踐的舞臺。將培養(yǎng)手段與培養(yǎng)目標緊密結(jié)合，極大地促進了機械cad/cam專業(yè)學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學生的創(chuàng)新能力水平得到了很大的提高。通過cad協(xié)會和電子協(xié)會鼓勵學生科技創(chuàng)新，經(jīng)常性地舉辦校內(nèi)創(chuàng)新競賽，讓更多的學生積極參加創(chuàng)新活動，增強學生的創(chuàng)新意識，開闊學生的知識視野，并定期組織學生參加廣東省和全國的創(chuàng)新設計大賽。經(jīng)過幾年的不斷努力，我校取得了驕人的成績。在廣東省和全國的多次創(chuàng)新設計大賽中，我校獲得省級一等獎4項；在廣東省第七屆“挑戰(zhàn)杯”課外科技競賽中獲自然科學類二等獎1項；廣東省“高校杯”軟件設計競賽獲獎3項；廣東省機械創(chuàng)新設計競賽獲獎12項；在中南地區(qū)港澳地區(qū)首屆大學生創(chuàng)新設計與制造大賽中，2005年獲得廣州賽區(qū)3項一等獎，選送到廣西參加中南六省選拔賽獲得2個一等獎；在2003年全國大學生電子設計競賽中有2組獲廣東賽區(qū)三等獎。cad協(xié)會的比賽作品有9項獲得了國家專利，是同類院校中的佼佼者，反映出我校在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面已初見成效。 

建設開放性實驗室， 

形成新的實驗教學管理模式 

對實驗教學進行改革，既保留了優(yōu)良的驗證性實驗，又更新了實驗內(nèi)容，增強綜合性、設計性及創(chuàng)新性實驗。這樣，不僅開拓了學生的知識面，而且培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造意識。但常規(guī)的實驗教學管理模式已不適應要求，尤其是綜合性、設計性實驗和創(chuàng)新性實驗的開設，往往需要大量的時間和精力，不像一般的基礎性實驗按實驗指導書的規(guī)定完成即可，它需要付出創(chuàng)造性的勞動，對優(yōu)選出來的創(chuàng)新作品需立項并進行制作，以參加更高層次的創(chuàng)新設計競賽?，F(xiàn)代設計與制造重點實驗室對高年級學生及有項目參加創(chuàng)新競賽的學生開放，學生可以自主選擇時間進入實驗室，在教師指導下進行研究性實驗和創(chuàng)新性實驗，從而提高學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新水平。這種實驗管理模式的意義還在于：（1）實驗室開放不僅對學生技能訓練，而且對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和開拓能力具有重要作用；（2）實驗室開放內(nèi)容貫徹了“因材施教、講求實效”的原則，根據(jù)不同層次的學生和要求確定開放內(nèi)容，內(nèi)容包括：設計性、綜合性、研究性和創(chuàng)新性實驗；小發(fā)明、小制作、小論文等課外科技活動實驗；（3）較好地實現(xiàn)學生參與教師科研，使學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)落到實處。加強了對學生實驗素質(zhì)與技能、創(chuàng)造性思維方法和嚴謹治學態(tài)度的培養(yǎng)；（4）提高了學生的團結(jié)合作精神，通過開展“開放實驗交流答辯會”等活動，促進學生實驗小組之間的溝通，分享實驗成果和心得體會，培養(yǎng)學生的口頭表達能力；（5）提高了學生的成就感，學生參與開放實驗項目取得優(yōu)異成果者，可向教務處申請學分。學校每年評選一批在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面成效突出的開放實驗項目作為優(yōu)秀項目，對參加者和指導教師實行獎勵。 

建立開放性實驗室，是實驗教學模式的一種改革，也是實驗教學改革的方向，其思路是鼓勵學生在課余時間參加開放式實驗、創(chuàng)新實驗、科研和各類社會活動，提高實驗教學水平，進一步加強素質(zhì)教育，提高學生的綜合創(chuàng)新能力，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。 

面向21世紀科技進步和社會主義現(xiàn)代化建設的需要，機械設計及自動化專業(yè)的學生需要具有創(chuàng)新品質(zhì)和發(fā)展能力，掌握專業(yè)基礎知識、應用能力和基本技能，培養(yǎng)在制造行業(yè)生產(chǎn)一線從事機電產(chǎn)品設計制造、技術運用與改造、運行管理和經(jīng)營銷售的高級應用型工程技術人才和創(chuàng)新人才。通過創(chuàng)新實踐基地建設與創(chuàng)新人才培養(yǎng)實踐，系統(tǒng)地對創(chuàng)新人才培養(yǎng)方法及培養(yǎng)目標進行積極的探索。幾年的實踐表明，創(chuàng)新實踐基地建設對創(chuàng)新人才培養(yǎng)起到了非常積極的作用，學生的專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力、適應能力得到了較大的提高。 

參考文獻： 

[1]白彥茹．淺談比較教育研究方法的發(fā)展趨勢[j]．黑龍江教育學院學報，2003，（11）． 

機械創(chuàng)新設計論文范文第5篇

關鍵詞：慧魚工程技術；機械設計；實踐實驗教學；創(chuàng)新能力

一、引言

機械設計制造及其自動化專業(yè)作為學校向應用型綜合大學轉(zhuǎn)變中專業(yè)建設的重要組成部分，是培養(yǎng)應用型機械類本科專業(yè)人才的主陣地?！稒C械設計》是該專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，專業(yè)教學計劃圍繞《機械設計》教學目標開設了工程實踐實驗課程，如《機械設計課程設計》《16+2職業(yè)技能訓練》等，培養(yǎng)學生的綜合設計能力、工程實踐能力、創(chuàng)新實踐能力、團隊協(xié)作能力等，要求學生能綜合利用所學知識解決工程實際問題。但是在實踐實驗教學環(huán)節(jié)，教學效果差，一是因為機械設計實驗教學所開實驗多是認知性實驗和驗證性實驗[1]；二是因為《機械設計課程設計》命題陳舊且單一，缺乏現(xiàn)代設計，無法達到綜合訓練的目標[2]。為此，本文提出基于慧魚工程技術的機械設計綜合創(chuàng)新實驗教學方法，培養(yǎng)學生的綜合設計能力、創(chuàng)新工程實踐能力等。

二、機械設計實驗教學弊端及改進策略

1.機械設計實驗教學弊端?！稒C械設計》是一門綜合性很強的專業(yè)基礎課，以《機械制圖》《理論力學》《材料力學》《機械工程材料》《互換性和測試測量技術》《機械原理》等課程為依托，對機械零件設計準則、摩擦磨損及、螺紋連接、軸轂連接、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿渦輪傳動、軸系設計、滾動和滑動軸承、機械系統(tǒng)設計以及其他常用零部件設計等知識進行講解[3]。其課程特點是內(nèi)容多且雜，存在大量經(jīng)驗公式與圖表，教學內(nèi)容抽象等，多數(shù)學生反映內(nèi)容零亂，找不到重點。為此，通常在制訂教學計劃開設相應實驗課，輔助學生理解并掌握相關知識，如《機械設計課程設計》《機械設計實驗》。隨著技術的發(fā)展，社會對學生的綜合創(chuàng)新設計及工程實踐能力提出更高的要求[4]，但目前《機械設計課程設計》《機械設計實驗》仍然存在一定的弊端，實踐實驗教學效果差，無法滿足社會需求?！稒C械設計課程設計》是對漸開線圓柱齒輪二級減速器進行設計，該實踐項目存在一些弊端：一是課程設計命題陳舊且單一，是對通用漸開線圓柱二級齒輪減速器進行設計，主要內(nèi)容為機械方案設計、傳動系統(tǒng)詳細設計、裝配圖繪制及減速器設計說明書，相關設計技術指導書成熟，網(wǎng)絡資源豐富，學生設計時基本是依葫蘆畫瓢，查手冊，套公式，設計過程就是仿造，部分學生存在抄襲、買賣現(xiàn)象，嚴重影響教學秩序和教學質(zhì)量；二是重視二維裝配圖，輕視二維零件圖、爆炸圖和三維建模及裝配的訓練，不足以滿足機械設計綜合訓練的要求。機械設計實驗方面，主要包括機器組成及典型機械傳動零件感性認識、傳動試驗（齒輪傳動、帶傳動和鏈傳動等）、機械傳動軸系部件設計與分析。由于我校教學計劃安排，無明確的機械設計實驗有關課程，僅在《機械設計》理論教學時，組織學生參觀機械典型零部件多功能語音教學示范箱，加深對《機械設計》各章節(jié)的理解。為彌補《機械設計》實踐實驗課程的不足，我校除了積極對《機械設計課程設計》教學內(nèi)容、教學方式以及考核方式做調(diào)整外，還積極探索以16+2實踐周“專業(yè)技能訓練”作為實驗實踐教學的補充，但由于不規(guī)范存在教學效果差的問題。2.設計實踐實驗教學，對大學生工程實踐能力的培養(yǎng)具有重要的意義[5]。為此，我校對《機械設計課程設計》教學進行創(chuàng)新改革，積極探索機械設計綜合創(chuàng)新實驗教學。Fischertechnik，即“慧魚”，是德國人基于六面體接體發(fā)明創(chuàng)造的工程技術智趣拼裝模型，包含各類機械構件（齒輪傳動、絲桿傳動、鏈傳動、皮帶傳動、連桿機構、凸輪機構、減速器等）、電氣元件（電機、電氣開關、氣動零件、各類傳感器、控制器、導線及導線接頭等）和編程軟件等模塊。該模型是《機械設計》的理想教學工具?；诖宋倚＃肍ischertechnik模型搭建機械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺，結(jié)合教師科研、機械工程專業(yè)學科競賽與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目等，在16+2實踐周“職業(yè)技能訓練”時機械設計綜合創(chuàng)新實驗題目，學生自由組隊，綜合利用《機械原理》《材料力學》《理論力學》《機械設計》《機械制圖》等課程知識，合理分工，利用Fischertechnik組合模型，完成相關綜合創(chuàng)新實驗設計任務，力求達到培養(yǎng)綜合設計能力、工程實踐能力、創(chuàng)新實踐能力、團隊協(xié)作能力等的教學目標。

三、機械設計綜合創(chuàng)新實驗教學示例

為解決菠蘿采摘生產(chǎn)效率低、人工成本較高、果農(nóng)勞動強度高、芒刺對果農(nóng)傷害較大等問題，我校17機械班某組學生基于慧魚組合模型設計了一款小型手扶式菠蘿自動采摘機。右上圖為菠蘿采摘機部分功能裝置，分別為成熟識別裝置、傳輸裝置，考查學生對《機械設計》教學中電動機、減速器裝置、齒輪傳動、皮帶傳動、鏈條傳動/螺栓連接等知識的理解與掌握?；诨埕~工程技術的機械設計綜合創(chuàng)新實驗教學中，我校學子在第八屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽（慧魚組）中獲得國家三等獎1項，立項大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目國家級2項、省級1項，發(fā)表省級以上科技學術論文3篇，申報專利1項。目前，我們正在以國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目為依托，積極備戰(zhàn)中國—東盟高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育聯(lián)盟大學生創(chuàng)意機器人設計大賽和第九屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽，期望取得優(yōu)異成績。