創新創業型機械設計課程建設探討

劉文光+賀紅林

摘 要：創新創業視域下的機械設計課程建設關鍵在于教學目標設定、教學內容凝練以及實踐體系創立。首先，系統梳理機械設計課程的特點，確立了融入創新創業思想的課程教學目標。其次，整體把握機械設計課程實踐性強的突出特質，構建了體現創新創業思維的課程內容體系；在此基礎上，探索了突出開展創新創業能力培養的機械設計實踐體系。最后，指出了創新創業型機械設計課程建設面臨的核心問題。

關鍵詞：創新創業教育 機械設計 課程建設 實踐教學體系

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0214-03

2015年，國務院總理李克強同志在政府工作報告中明確地提出了“大眾創業、萬眾創新”的口號。緊隨其后，國務院辦公廳便頒布了《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，鼓勵各地區、各高校加快深化創新創業教育改革。近年來，作為教育改革的主戰場，全國各高校紛紛開始了各種層次的創新創業教育研究。因此，開展創新創業教育改革已然成為助力我國高等教育發展，突破教育發展瓶頸的重要方法和有效途徑。

早在20世紀50年代初，美國就已經開始了創新創業教育，迄今為止已有近70年的歷史[1]。創新創業教育起源于哈佛大學，直至今日，創新創業教育涵蓋了從小學到研究生教育的全過程，而且美國高校已普遍開設了創新創業教育課程，所以大學生創新創業教育被稱為美國國家經濟發展的直接驅動力。1987年，英國發起了高等教育創業計劃，旨在培養大學生的可遷移性創業能力[2]。1996年，印度政府也提出了自我創業教育的概念[3]。目前日本已有247所各種不同類型的高校實施了創新創業教育[4]。

改革開放以后，我國的高等教育取得了突飛猛進的發展，尤其是近十多年來進行了許多歷史性突破的改革，已經邁入了國際公認的跨越式發展和大眾化提升階段，在創新創業教育方面取得了巨大成就。從其發展程度來看，我國的創新創業教育研究，大致可分為4個方面：首先是如何結合各院校自身的特色來開展創新創業教育；其次是如何構建創新創業教育的實施平臺；再次是如何將創新創業教育與高校的具體學科專業相結合；最后是如何設計和采取多種教學改革以提升創新創業教育質量[5]。

但是，與國際上創新創業教育發展水平較高的國家相比，我國在該方面的實踐經驗明顯不足，特別是對創新創業視野下的高等教育課程建設和教學方法改革缺乏深度認識，在課程教學模式、教學設計等方面也呈現諸多問題，尚未形成完善的、系統的創新創業課程教學模式和評價體系。然而，要建立扎實有效的高等教育創新創業教育培養體系，我們必須從微觀的角度進行推進。如何建設創新創業型課程，尤其是專業核心課程的建設即將成為我國高等教育創新創業教育改革成功與否的關鍵。

機械設計作為機械專業大學生學習機械理論的核心課程之一，在機械專業人才培養中的作用是連接基礎課和專業課的重要紐帶。所以，機械設計課程建設的好壞，必然影響到機械專業學生創新創業能力培養的水平。基于此，本文以所在學校的機械設計課程建設為具體研究對象，旨在探索如何建設一門創新創業型機械設計課程，包括如何規劃教學目標、如何凝練教學內容以及如何優化實踐體系？同時通過如何創建創新創業型機械設計課程，取得的一些經驗以期為我國高等工程教育開展其他類型的創新創業型專業課程建設提供一種思路。

1 機械設計課程特點

按照本校機械專業培養方案的定位，機械設計課程旨在培養學生的工程設計和綜合分析能力，包括系統分析、設計、選型、運行、維護、維修等方面的基本知識和技能，幫助學生樹立正確的設計思想和提升學生理論聯系實際的能力。根據筆者長期從事機械設計教學與科學研究的經驗，結合分析本校60多年來使用的機械設計教材的基礎上，總結出機械設計課程有以下顯著特點：（1）機械設計教學內容，涉及面廣泛，各知識點需要逐個突破。換言之，該課程要求多、公式多、門類多、圖表多。（2）機械設計學習強化實踐性。雖然該課程是研究機械設計的基本理論和方法，而不是某種具體的機械裝置，但是這些理論和方法是為工程服務的。（3）機械設計教學重視重點、又強調非重點。該課程教學內容表面上沒有重點，卻又都是重點。理由在于機械設計工作必須詳盡，任何細小的疏忽都有可能導致嚴重的后果。（4）機械設計學習強調工程意識的樹立。機械設計問題涉及多方面的因素，其求解可采用多種方法，其解一般也不是惟一的。（5）機械設計學習要理解本課程與其他課程的關系。比如，機械制圖可以為設計提供圖形表達，工程材料與熱處理可為機械設計提供材料選擇方法，工程力學可為零件設計解決力分析，而機械制造可為零件的冷加工和熱加工提供工藝，公差配合與技術測量可解決零件的精度設計問題，機械原理能解決機器運動方案分析問題。（6）機械設計學習與實踐要正確處理設計中的多種關系。比如，零件的設計與選用是機械設計的兩個主要途徑；工作能力計算與結構設計表明，設計決非只是計算，應重視結構設計的學習；經驗設計與現代設計都重要，但前者是后者的基礎；具體的設計方法與一般的設計能力，前者是學習的形式，后者是學習的目的。

分析機械設計課程的特點發現，該課程的整體學習過程對于強化機械專業學生的創新創業意識具有重要的作用。但是要達到提升學生創新能力和創業思維的培養效果，需要圍繞課程特點構建合理的課程體系，同時設置恰當的教學目標，并精選教學內容以及優化工程設計訓練體系。

2 機械設計課程體系

機械設計課程體系深度優化的目標是，最大程度地挖掘學生的創新智慧和創業潛能，同時在改革教學環節時還能保證教學內容的科學性和先進性。南昌航空大學在2015版培養計劃修訂時，我們在機械設計課程教學大綱中增加了創新設計和3D設計訓練模塊，優化后的內容架構如圖1所示。

新的機械設計課程內容架構中，為了增強機械設計知識與培養方案中各課程的聯系，以及橫向貫通機械設計各教學模塊，我們在機械設計的理論教學模塊中還專門增加了機械創新理論與技法這一環節，如圖2所示。增設這一環節的目的，在于通過這種務虛性質的課程啟發學生的創新思維。endprint

為了順應社會發展的需求，機械設計教學必須重視學生應用和掌握計算機技術的能力。于是，新的教學大綱在課內專門設置了8學時的機械零件三維設計上機實驗，旨在培養學生運用三維技術設計機械零件的能力。三維設計實驗要求學生采用Solid Works軟件進行機器的總體方案設計和運動分析，在此基礎上完成所有零件的結構設計，進而完成整機裝配，最后進行機構的運動仿真和干涉檢驗。改革后的機械設計實踐改變了傳統的純手工繪圖方式，在設計手段上應用現代和傳統相結合的方式，突出三維設計在機械設計實踐中的應用，如圖3所示。

新的工程設計訓練體系，與傳統的機械設計課程設計模塊相比較，增加了機械創新設計訓練。為了照顧到學生個體差異，對于學習一般的同學，只需要通過圖3所包含的各個教學環節即可。但是對于學有余力的同學而言，我們通過增加平時成績的策略鼓勵他們積極參加全國機械創新設計大賽、全國三維數字化設計大賽以及南昌航空大學科技制作比賽等活動，將機械設計理論與方法與機械產品的設計相結合，通過各種課外設計訓練活動的鍛煉，逐步培養學生創新設計能力和創業潛能。

考慮到個人能力形成的漸進性，機械設計的工程設計訓練體系和實驗教學體系都必須遵循從培養觀察能力開始，逐步培養學生的設計與分析能力，最后達到培養學生創新創業素質的提升。改革后，我們采用的機械設計實驗教學體系如圖4所示。

3 機械設計教學目標和內容

3.1 教學目標設定

為突出創新創業能力的培養，在機械設計理論教學層面，我們注重基礎理論和基本方法的傳授；而在實踐教學層面，我們注重機械設計思想、創新創業意識的形成。所以，在機械設計課程體系中，我們設置了完整的理論、實驗、工程設計訓練與課程設計等教學環節。

但是，因為機械設計課程面向眾多專業，而且不同專業學生對于設計理論與技術需求不盡相同，在教學目標設定中還應充分體現差異。因此，在南昌航空大學2015版培養方案中，我們對不同專業學生提出了不同的課程要求。比如，對于機械設計制造及其自動化專業，教學要求是：學生應通過機械設計課程的學習，掌握機械工程的基礎知識，掌握通用零件的工作原理、特點、選用和設計知識，具備設計簡單機械傳動裝置的能力；而對于飛行器類專業的學生來說，應通過本課程學習應獲得必備的基礎知識，培養出初步的機械設計能力，具有運用標準、規范、手冊和圖冊等技術資料的能力。

3.2 授課內容凝練

機械設計涉及的知識點非常多，其中不少知識很難把握，特別是在基礎理論與工程設計方法的銜接處存在的難點更多。受學時所限制，加之考慮培養學生創新創業能力的要求，授課內容的選擇應充分發揮每個知識點在培養學生創新創業技能方面的貢獻。凝練后的課程教學重點和難點內容應有所取舍，以便在教學時集中進行突破。例如，傳統教學大綱中，我們花費了大量課時來講解機械零件的工作能力計算，在零件結構設計方面的分析卻很少。這與工程實踐中的機械設計有一定區別，而且強度計算大多數已經步驟化，對培養學生創新創業能力所起的效果有限。為此，新的教學內容應考慮加大零件結構設計方面的知識，鍛煉學生的創新創業思維。

4 機械設計實踐體系優化

實踐是大學生形成創新意識、提升創業能力的關鍵環節。我們在課程內容構架改革的基礎上，重點對實踐體系進行了優化。新的實踐體系把傳統的“課程實驗+課程設計”的實踐架構優化成以“課程實驗+機械零件CAD上機+課程設計+創新設計”的實踐架構。教學實踐證明，新的實踐體系更加合理。新架構中，課程實驗直接定位于學生動手能力的培養，CAD上機實踐在于培養學生利用三維工具設計機器的能力，而課程設計和創新設計則重于培養學生設計、分析與創新設計的能力及其團隊合作精神。

4.1 機械設計課程實驗

為了保障實驗項目設計更具科學性，項目設置了不同層次，逐級提高。我們開設實驗項目包括：認知性實驗、驗證性實驗、提高性實驗、綜合性實驗、創新性實驗。在推進多層次項目實驗時，逐漸減少認知和驗證性實驗，逐漸增加綜合和設計性實驗，大力提倡創新性實驗。選擇實驗項目時，我們鼓勵學生多選自己感興趣的實驗，多做“有內容、有深度的實驗”，以提升其創新創業能力。

4.2 工程設計訓練

認知實踐時，要求學生對所觀察到的整機的工作原理、機械結構、材料、工藝等進行細致分析，深刻究問和廣泛討論，必須理解機器的組成要素、組成形式和建構方式。機械零件三維設計訓練、機械設計課程設計等訓練環節，目的在提高學生工程素質和基本設計能力。研究發現，在課程設計和機械零件三維設計實踐中，學生需充分考慮設計技術、經濟等多方面約束，需要對設計方案做大量綜合性評價，而且學生之間需分工協作完成整機設計。

4.3 機械設計課程設計

課程設計不僅有助于后續專業課程學習，而且對培養學生的團隊精神具有重要影響。為此，南昌航空大學機械設計教學團隊提倡的機械設計課程設計的范式是：授課教師精心指導，學生自主完成。為保證課程設計的順利開展，指導教師要求學生在課程設計之前仔細閱讀設計任務書、明確設計要求、條件及設計任務，擬出設計計劃并在計劃中設定設計進度，還要求學生對照計劃進度認真完成相應的設計內容。

學生在機械設計過程中，必須保持獨立思考、認真分析、審慎嚴謹、攻堅克難，創造性地完成機械零件工作能力計算、結構設計、樣圖繪制等細節。機械設計過程中，還要求學生端正設計態度，嚴格遵守“邊算邊畫邊修改、有錯必改”的原則。學生之間可以相互探討，但是必須獨立完成。設計過程中，學生可借助三維設計技術完成課程設計。唯有如此要求，方能培養出學生較強的設計技能和提升其創新能力。

5 結語

本文從分析機械設計課程的特點入手，探討了如何構建創新創業視域下的機械設計課程體系；針對機械設計知識點多涉及面廣的特點，討論了機械設計教學目標的規劃以及教學內容的凝練；最后，為突出機械設計實踐性強的突出特質，著重對機械設計實踐體系進行了優化。但是作為一門專業核心課，要在課程教學過程中融入創新創業思想，筆者認為理清創新創業型課程的概念仍然十分重要。因為只有明晰了創新創業的定義，方能對創新創業視域下的機械設計教學目標、課程體系及教學內容進行深度優化。只有了解創業創業的內在驅動因子和外在影響因素，方有可能規劃創新創業視域下的課程建設路徑。

參考文獻

[1] 郝杰，吳愛華，侯永峰.美國創新創業教育體系的建設與啟示[J].高等工程教育研究，2016（2）：7-12.

[2] 高文兵.眾創背景下的中國高校創新創業教育[J].中國高教研究，2016（1）：49-50.

[3] 秦虹.工業革命與創新創業教育研究[J].教育科學， 2015，31（5）：13-20.

[4] 李長熙，張偉偉，李建楠.工科院校大學生創新創業教育平臺構建與實踐[J].黑龍江高教研究，2014（4）：97-99.

[5] 呂晨飛.創新創業教育三大斷層與教育閉環的構建研究[J].中國青年研究，2016（2）：108-114.endprint