以机械创新设计大赛为载体，提升大学生实践和创新能力

来永斌　陈秀　周毅钧

摘 要：本文通过对安徽理工大学机械工程学院近年来组织学生参加全国大学生机械创新设计大赛成果的总结，阐述了机械创新设计大赛对于教学改革、大学生实践和创新能力培养的积极作用。表明以全国大学生机械创新设计大赛等学科竞赛活动为平台，将创新教育理念融入日常教学是培养大学生实践能力和创新能力的有效形式。

关键词：机械创新设计大赛 实践 创新 能力

一、前言

《高等教育法》明确规定：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”。高校作为人才培养的摇篮，如何培养创新型人才？如何才能提高大学生的实践能力和创新能力，以适应社会发展的需要？全国高校都在进行探索。要提高大学生的创新能力和实践能力，高校就必须以提高大学生实践能力和创新能力为目标，构建符合实际的实践教学体系，并提出适合自身发展实际的行之有效的措施。要激发学生的创造性思维、培养学生的创新能力，最为快捷而有效的途径便是积极参加各类学科竞赛。正如国科学院院士、著名机械工程专家、教育家杨叔子所指出的，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，所以，机械设计创新大赛很重要。

全国大学生机械创新设计大赛，至今已成功举办了七届，大赛的选题不仅紧扣社会发展中的现实问题，而且更能体现大学生的创新与实践等综合能力，为培养大学生的创新能力和实践能力提供了良好的实施平台。因而每届比赛不仅得到了高校教师和大学生的积极响应，更得到了各高校领导的大力支持，以至于参与全国大学生机械创新设计大赛的高校数量越来越多，参赛的学生人数越来越多，影响力也越来越大。基于此，安徽理工大学一直非常重视此项比赛，从第二届开始就鼓励学生和教师积极参与，至今我校已经连续5届进入全国决赛阶段比赛，2014年在第六届赛事中实现安徽省高校“一等奖”零的突破，2016年再创新的辉煌，获得一等奖2项，二等奖3项，获奖等级和数量位列全省高校首位。在学校、学院支持和关心下，经过师生的共同努力实践，我们取得了诸多的成果，并在教学实践中得到了很好的应用和推广，促进了我校创新型人才的培养，使得学生的创新精神和实践能力得到极大提升。

二、建立健全学科竞赛制度与激励机制，使学科竞赛规范化和常态化

培养大学生创新能力和实践能力不是参加一两次学科竞赛就可以完成的，而是高校的一项长期而重要的工作。因此，高校应逐步完善培养大学生实践能力和创新能力的长效机制，从资金保证、组织形式、培养途径、奖励制度等方面得以规范化、常态化。

（一）政策保障

近年来，机械工程学院为培养大学生的创新能力和实践能力，提高广大教师和学生参赛的积极性，采取了一系列的措施，制定了相关的管理文件，内容包括了项目审查制度、比赛实施细则、参赛选手选拔、指导教师职责、经费使用办法、成果管理与奖励等，使全国大学生机械创新设计大赛公平公正，科学合理，健康良性发展。相关文件的出台进一步规范和完善了大学生课外实践与科技創新平台，为学科竞赛的有序开展提供了较好的操作办法，将质量工程和指导学科竞赛纳入教学质量范围，促进了青年教师指导学科竞赛的积极性，强化了对实验教学、学科竞赛的监管，促进了学科竞赛的规范化，为学科竞赛的考核和提高学科竞赛作品质量奠定了基础。

（二）创新平台建设

大学生课外科技创新团队平台是实验实训教学的延伸，为学生参加全国大学生机械创新设计大赛等而构建的实践教学平台，主要包括科技创新基地和创新团队建设。学院依托国家级校外实践教育中心和实验教学示范中心，为创新基地提供了一定的场所，购置了一定的设备或器材，在加大实验设备设施投入的同时长期对学生开放学校各种实验室，为学生提供足够的训练空间。使大学生实践能力、创新能力的培养既不受限于学科竞赛，又可为学科竞赛作准备。

学院为全国大学生机械创新设计大赛构建不同的创新团队，按照“创新学院——机械工程学院——指导教师——团队组长——团队成员”组织管理体制。创新学院负责考核年度成果完成情况，所在学院负责准入和淘汰机制，指导教师对团队进行指导，团队组长负责团队成员的日常管理；在日常管理中采用直线制强化责任，在项目实施中根据项目特点采用交错式组织结构，打造更加灵活的组织内部环境和沟通机制。在日常活动中，鼓励学生创新团队参与各类实践、承担各种项目，并以项目为载体，重视过程管理，以项目为目标，以计划为起点，以考核为节点，及时进行反馈、修正和激励。

三、以学科竞赛为平台促进教学改革

将全国大学生机械创新设计大赛和其他各种创新设计竞赛作为检验教学效果和学生实战培训的一个平台，体现了“以赛促改，以赛促教”，对教育教学改革中加强学生基础知识和实践能力、提高学生人文社会等综合素质起到了很大的推动作用，推动高校教育改革向更符合社会发展实际需求迈进。

（一）培养方案及教学大纲的合理修订

修改人才培养方案及教学大纲，增加创新性实验内容和实验课程，使课程的设置更趋合理，更有利于学生创新能力和实践能力的培养。如过控专业的机械原理和机械设计课程设计有重复，就对其进行综合设计，实现机构、机械系统运动设计和结构整机设计的一体化整体设计训练，以加强学生综合素质的培养；在过程装备CAD/CAM的教学大纲中，增加上机学时，注重加强三维设计软件的训练；购置新的实验仪器和装置，增加过程流体机械、过程控制工程的实践环节，并将相关实验进行整合；开设学科前沿讲座课程。

（二）探索适合课程的教学方法

充分运用启发式、引导式的教学，注重培养学生的创新意识。如在工程制图的教学中，着重培养学生的空间思维和空间想象能力。如机械设计课程是一门重要的专业基础课程，在教学中如果一味地进行纯理论的讲解，将是空洞而枯燥的，学生也很难理解，而依托学科竞赛，涉及到相关的传动、结构及机构的设计计算，就将理论知识的学习融入到解决实际问题中来，对理论教学而言，采用案例教学法，把一些单纯从理论上讲解非常困难的机构问题与实际竞赛相结合来进行演示和解释，要容易理解得多。

（三）教师教学水平的提高

通过组织学生参加机械创新设计大赛，教师在授课的过程中既要教知识，还要教能力，既要教理论，还要联系实际，并注重加强相关课程知识点的衔接和专业知识的紧密结合，加深了学生对所学的基础理论和专业相关知识的了解和掌握，使教师和学生及时发现教与学过程中存在的问题，了解学生接受知识的程度，因材施教。教师在指导竞赛过程中，不断查阅资料化为己有，再传授给学生，既提高了自己的教学水平，又积累了竞赛的指导经验，并应用于平时的教学过程中，提高了教师的教学水平。

四、以赛促学，培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才

学科竞赛对大学生知识综合运用能力、分析解决实际问题的能力以及团队合作能力等都具有积极的意义，“以赛促学”是培养大学生实践能力和创新能力的有效形式。

（一）学生实践能力的培养

实践能力是一种综合能力，是人在实践活动中培养和发展起来的分析、解决实际问题的能力，其构成要素包括观察能力、学习思考能力、获取知识和综合运用知识的能力、动手操作能力、人际交往能力和语言表达能力等。

要完成创新设计大赛的参赛作品，参赛学生不仅要有好的创意，更需要有好的设计与制作，并对作品进行调试。参赛作品的制作并非一人所为，而是由3—5位同学组成的团队相互配合、共同制作完成的。这就要求团队必须根据每位成员的特长进行分工负责，相互协作，共同努力。因此，参赛学生在作品的整个制作过程中，从查阅资料到创意提出、从作品设计到撰写说明书、从作品加工制作调试到竞赛答辩，经历了竞赛的各个不同环节，使自己的实践能力得到了全方位的训练和提高，这是大学生们在课堂教学中无法获得的。

现在，机械创新设计大赛参赛作品综合化程度要求越来越高，很多都是以实验数据、电路制造、系统搭建或物理样机制作的形式展示成果，这就需要学生必须亲自动手设计，参与实验，试制样机，有时候为了节约实验费用，降低成本，提高成功率，还必须综合运用虚拟样机设计仿真等多种现代设计方法和手段进行综合研究，甚至很多零部件或电路都是自己在实验室加工制作完成，对于一些加工难度大的零部件也需要学生提供图纸和工艺配合企业的工程师一起研究实施，切实地提高了学生实践动手能力。

（二）学生创新能力的培养

创新意识是人们改变客观现实的创造性思维活动，是人类意识活动中的一种积极的、富有成果性的表现形式。它是创新能力的核心因素。只有在向学生灌输丰富理论知识的同时，不断激发大学生潜在的创造欲望和创造热情，才能使其逐步形成创造性思维，也才能更好地培养大学生的创新能力。

机械创新设计大赛要求在符合主题和内容的前提下，自行选择设计题目，这就要求学生要善于观察，勤于思考，要查阅大量的资料和文献构思自己的設计题目和内容，这一环节极大地培养了学生创新意识和探索精神。例如今年的国赛一等奖作品“硬币分离整理计数一体机”，对于分离后钱币的包装装置，指导教师引导学生对目前现有的装置进行调研，发现现有的装置都要么是机构复杂容易出错，要么是人工辅助费时，不能实现连续自动化。于是开导学生从食品包装行业进行调研，借鉴合理的方法和机构，经过反复论证，讨论研究，确定了一种简便的包装装置。但是对于控制系统的设计，同学们还是遇到了很大的麻烦，但是经过团队成员的通力协作，多次设计，反复调试，最后终于成功。在国赛的汇报环节，评审专家对于这部分的设计给予了高度的评价。

（三）团队协作和责任意识的培养

团队精神和责任心是工程设计人员一种很重要的素质。在现实教育中，作为专业课教师往往注重对学科知识的教育和设计理论的传递，而在一定程度上忽视了对学生在团队观念、社会责任和人生态度等层面的教育。学科竞赛则提供了一个培养学生团队精神与责任心的整体氛围。成员们围绕大赛主题进行作品创作，通过参赛作品的调研、立题、图纸绘制、加工制作、撰写说明书、准备答辩等全过程，根据各自的能力，分工协作，增进友谊，互相理解，加强沟通，通力合作，相互鼓励，体现责任，增强完成设计的自信心。经过参赛，同学们明白了，一个真正的团队应该有一个共同的目标，其成员的行为之间要相互依存、相互影响，相互合作，以达到团队集体的成功。这些深刻的感悟是学生在课堂上得不到的，是他们参加设计竞赛获得的一笔无形财富。

以全国大学生机械创新设计大赛等学科竞赛活动为平台，将创新教育理念融入日常教学，对大学生知识综合运用能力、分析解决实际问题的能力以及团队合作能力等都具有积极的意义，是培养大学生实践能力和创新能力的有效形式。开拓了机械类课程教学内容改革的新途径，在实践中发展形成了“基础”与“提高”两个层面，既保证了人才培养的基本素质和规模，又提升了培养的层次，成功探索出一条大学生学习和实践相结合的创新培养模式和思路。但是，高等教育培养目标的实现是一项艰巨而复杂的系统工程，许多问题需要在今后的实践中开展进一步的研究和探索。

参考文献

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