高職機械設計教學與創新設計能力的培養

景華榮　杭佑庭

摘要 制造業競爭的核心是新產品的設計和制造技術的競爭。在將我國由制造大國轉變成創造大國的形勢下，積極探索適應機械類學生的機械設計教學模式，對于培養具有創新意識、創新激情、創新思維及創新能力的機械設計人員，具有特別重要的現實意義。

關鍵詞 機械設計；創新；創造性思維；教學法

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-489X（2009）09-0043-02

Teaching of Mechanical Design in Secondary Vocational Schools and Cultivation of Creatively Designed Capacity//Jing Huarong, Hang Youting

Abstract As for the manufacturing industry, the kernel of competition is the design of new products and the manufacturing technology. In the past, our country was only a manufacture country. Now she is turning into a creation country. Under the situation, we should further investigate and study the teaching method of the mechanical design in order to make students of mechanical design have creative ideas, creative enthusiasm and so on.

Key words mechanical design；creative ideas；creative thoughts；teaching method

Authors address Jiangdu Vocational Education Center, Jiangdu, Jiangsu, 225200

教學是傳授知識、培養學生創新能力的主要陣地和渠道。但由于機械設計基礎課程內容的廣泛性和學時有限性之間的矛盾，加之傳統授課方式的束縛，學生實踐經驗的缺乏，影響了學生掌握更多有關機械設計的知識，限制了學生分析、構思和設計能力的培養。同時教師感到課程中許多內容過于復雜，難以口頭表述，學生理解費力，存在重復、陳舊、不完整的現象，傳統的教學方式難以奏效，束縛學生創新的意識，限制創新能力的培養［1］。

1 機械設計中創造性思維的基本形式

1.1 發散型思維發散型思維就是在思維過程中，通過所得到的若干概念的重新組合，大膽地向四周輻射，擴散出兩個或更多可能的答案、設想或解決方式。發散型思維既無一定的方向，也沒有一定的范圍，不墨守成規，不拘泥于傳統方法，對所思考的問題標新立異，達到“海闊天空”“異想天開”的境界。發散型思維能力的高低，取決于知識面、想象力，尤其是遷移能力。發散型思維具體形式有立體思維、多路思維、反向思維、相關思維、相似思維、求同思維、替代思維等等。發散型思維所追求目標是獲得盡可能多、盡可能新、盡可能獨創的、前所未有的設想、方法、形式、思路、解法和可能性，它為機械創新設計提供了多種可能。

1.2 聚合型思維聚合型思維就是以某個思考對象為軸，從不同方向和不同的角度，將思維指向這個中心點以供選擇，達到解決問題的目的。也就是從眾多信息中確認一個自認為最佳或最好的方案。聚合型思維具有概括性、及時性、正確性的特點。聚合型思維能力的高低取決于一個人的分析、綜合、抽象、概括、判斷推理能力的強弱。發散型思維和聚合型思維都是創造性思維的重要組成部分，兩者相互聯系、密不可分，任何一個機械創新設計都是從發散型思維到聚合型思維，再從聚合型思維到發散型思維，多次循環往復，直到解決問題或創造性思維形成。

1.3 靈感思維靈感是指經過長期的思考和探索后，受到某種現象的啟發，在頭腦中突然出現的獨創性的意念或設想，它是人們的創造活動達到高潮后出現一種富有創造性的飛躍思維的智能狀態。靈感是思維的迅速升華與高級濃縮，是過程的省略。靈感既是一種思維形式，又是大腦加工信息的一種高層次功能。許多科學家發現，新產品的問世都是通過靈感思維活動創造出來的，作為機械設計工作者更應該注重靈感開發，得到靈感的幫助從而大大提高創造、創新能力［2］。

1.4 想象思維想象思維是一種抽象的思維活動，想象可以是非理性的憑空想象，也可以是理想的在已有確定性基礎上進行重新組合或部分更新性質的想象。想象思維具有以客觀現實為基礎，高度概括性和形象性及重新組合與再創造等特點。想象是人類思維之樹上最美麗、神奇的花朵，沒有想象就沒有創造，創造離不開想象，想象是創造的精髓，沒有想象的機械創新設計是不可想象的，想象力促成創新成果已成為現代機械設計人員的必然要求［3］。

2 機械設計教學中培養學生創新能力的途徑

2.1 優化機械課程設計的內容，突出學生創造性思維的培養機械課程設計過程實質就是創造的過程，是從無到有，破舊立新重新設計出新穎、實用的產品的過程。但傳統的機械課程設計往往把一些定式的設計作為內容，如減速器是一種比較典型的機械傳動裝置，包含了齒輪、軸、軸承鍵、聯軸器及箱體等大部分通用零件。作為課程設計的內容，曾收到過比較好的教學效果，但是，在新的形勢下，也存在明顯的不足［4］。首先，不利于學生個性的發展。課程設計時，設計指導書詳細講解了減速器設計各個步驟的時間分配、設計要求、設計方案、所用公式，甚至還給出了設計范例。是采用一級變速還是采用二級變速，齒輪是直齒還是斜齒，都是由教師規定的，學生只要按部就班，依葫蘆畫瓢，沒有發揮的余地。千篇一律的內容，程序式化的過程，非常不利學生發揮特長，束縛了學生的思維，很容易形成思維定勢，制約學生創造力的發揮。

其次，不利于培養學生的創新能力。設計的本質是創新，創新是設計的核心，沒有創新就談不上設計，而減速器早已有系列標準，并由專業廠家生產，從這種意義上講，減速器設計根本不是創新，充其量是一個大作業罷了，更重要的是不利于激發學生興趣。設計是一種復雜的智力工作，需要設計者滿腔熱情地投入，減速器設計雖然工作量大，但主要集中在繁瑣的計算和繪圖上，根本談不上創造，不利于激發學生興趣和激情，不能很好地調動學生積極性和主動性，不能適應當前素質教育的大形勢。

2.2 在教學中培養學生創新能力的途徑在教學過程中減少課堂講授時數，營造課堂創新環境，在各個環節中貫徹學生自學、教師導學的思想，培養學生“存疑、求異”的思維形式。培養學生創新能力的途徑有很多，以下幾種僅供參考。

1）針對某一專題，組織學生進行討論。例如以四桿機構的演化和應用為主題，從演化的形式、運動的規律、機構功能、死點問題等方面，教師布置任務組織引導學生對日常生活中常見的機械產品進行觀察，以及通過網絡等途徑收集相應的技術資料進行分析。鍛煉發散和激勵思維，是形成創見的一種方法。它能使參與討論的人相互啟發、激勵、取長補短，引起創新設想的連鎖反應，有思維自由奔放、打破常規、新的設想激勵涌現的特點。但是討論的目標要明確，事先要有準備，其原則是：鼓勵自由思考，隨心所欲，設想新異；不許批評別人的設想；有的放矢，不泛泛空談；推遲評價，不過早定論；討論者一律平等，不提倡少數服從多數；及時歸納、總結、記錄各種設想。

2）充分利用現代化的教學手段。機械創新設計需要利用各種產品的實物、模型輔助教學，更需要利用CAI課件、電視錄像片段等現代化多元素教學手段進行生動形象的教學，加大信息量，增強感性認識，激活課堂教學，有助于促進學生的創造力的形成和發展。

2.3 采用項目（任務）教學法項目（任務）教學法是以任務為起點，以能力培養為核心，激發和培養學生獨立探究的能力和解決問題的能力。教師施教、學生學習和師生共同實踐三者結合起來，既加深了對理論知識的理解，又鍛煉了實際工作能力，以學生為主體構建工作情境，設計工作任務，給學生搭建平臺。項目和任務應帶有綜合性和開放性、新穎性，以便激發學生的創造熱情、想象力。為完成任務，學生可以分組，各小組分工協作，通過多種渠道獲取任務所需的資料，然后經過小組內成員的討論，甚至爭論，激起智慧之火花。學生在任務的驅動下，既滿足學生的成就感，開拓了思維想象的空間，又培養了學生的創新意識和能力。

運用項目教學應注意的主要問題是項目的選擇要恰當，既要符合學生認知能力，又要具有開放性，以便于學生的創造性設計。例如選擇“住宅樓曬衣架”這類常見產品為項目。教師只提出實用、耐用、美觀、輕巧、新穎、使用安裝方便等基本要求，具體結構由學生發揮自己的想象力和創造力去完成。

3 小結

總之，機械設計是一門綜合性、實踐性、實用性很強的課程，設計方法、步驟、理論都比較成熟，設計過程中的計算量、繪圖工作量很大，也有大量先例可供參考，這些都是束縛創造、創新的籬笆，因而要求教師在教學中必須突破這些束縛，培養出具有創新意識和能力的新一代工程技術人員，為我國從制造業大國向創造大國轉變作出貢獻。

參考文獻

[1]張孝文.機械創新設計案例教學法的研究[J].北京教育,2007(2)

[2]沈惠平.機械新設計極其研究[J].機械科學與技術,1997(5)

[3]王利華.機械創新設計中創造性思維的研究[J].內蒙古民族大學學報,2005(4)

[4]張小亮.論在機械課程設計中開展創新設計的必要性和可行性[J].北京工業職業技術學院學報,2006(7)