基于项目驱动的机械专业研究生创新训练的设计与实践

张珂

摘要：本着提高研究生创新能力培养的目标，介绍以项目为主体的研究生创新训练设计和设计，引导学生在项目中自主应用机械工程专业知识，分析和解决实际问题，培养学生的创新意识和创造思维，提升学生的创新能力和工程技能，为其以后的科研工作打下坚实基础，实现全面提高研究生的培养质量和综合素质。

关键词：项目驱动 研究生培养 机械类 实践与创新 能力培养

一、研究生创新训练项目的筛选

为了加强研究生创新创业意识的培养，根据项目的设计规划，以研究生创新项目制的形式向我校全体机械工程学科的研究生招标申报。每个项目组设置研究生负责人一名，并配备一名导师，小组由2～3名研究生组成。申报书汇总后，共计25个项目申报。学院组成由学科教授领衔的答辩小组，对申报项目的研究生小组进行答辩评审，每个小组制作PPT由一名代表参加答辩。经过学院答辩小组根据各小组的答辩情况，评分排序。根据评审排序情况，成果实物优先的原则，确定入围本项目。入围项目的各小组有学院给予5000-8000元的项目资助，用于项目所需。入围各项目的情况如下：（1）项目一：家用酿酒器；（2）项目二：煤饼压平机的设计；（3）项目三：新型搪瓷用钢抗鳞爆性能检测方法及设备的研发；（4）项目四：脊柱微创手术并联机器人结构设计；（5）项目五：盲操作区域钢筋绑扎设备研发；（6）项目六：汽车内饰盖板冲压成型模拟及优化

二、项目实施的设计思路

1.研究生创新创业训练计划按“总体设计，分项实施”的原则，实行项目负责制，采取“项目管理”的办法组织实施。

2.建立研究生创新创业训练计划实施管理机构，由6名项目研究生负责人组成管理小组，自行管理项目运行。

3.配备专项负责教师制定研究生创新创业训练计划项目的资金使用管理办法及各分项目的组织实施办法。

4.各小组定期组织学术沙龙，研讨问题。

5.组织学科教授对项目进行中期检查答辩和结题答辩评审，注重项目过程管理和指导。

三、各训练项目的实施情况

1.项目一：家用酿酒器的设计研发旨在解决家庭对各种果酒的需求。运用这台家用酿酒器，用户可以自己制作自己想要的水果酒类。采用新鲜的水果加上工艺配方，生产出纯天然的水果酒。非常健康及方便，不存在任何添加剂，做到即酿即喝。

此次设计的基本思路是：（1）根据家庭的需要，将酿酒器的酿酒量控制在2.5L～3.5L（大概4～5瓶）；（2）使酿酒器的外观优美，刺激客户的购买欲望；（3）设计的酿酒器要加工起来方便，结构紧凑，尽可能减少设计上的不协调；（4）保证酿酒器工作时所需要的工艺温度；（5）根据内胆的外形尺寸来确定散热片的尺寸。

2.项目二：设计了一种新型煤饼压平机，该煤饼压平机具有一个置于被压煤粉上端的前处理装置及压平装置，压平装置通过挡板与平台相连接，平台通过导柱以及缓冲件与平板连接，缓冲件中间装有弹簧，可以通过上端螺母来调节平板与平台之间的高度，平板通过电机固定板与减速电机连接，减速电机启动之后带动齿轮在齿条上移动，进而将力传递到整个装置，当整个装置运动的过程中完成煤粉压平的工作。

3.项目三：项目主要是针对已有搪瓷用钢抗鳞爆性能检测标准中存在的不足之处进行改进，使实验装置操作简便、快捷，实验结果更准确、可靠。搪瓷用钢抗鳞爆性能的新型检测方法，利用硫代硫酸钠代替现有标准中用的氧化砷和氯化汞剧毒试剂，解决了环保问题；相关设备的研发，设计了夹具以解决因受力不均匀造成的密封性能不好的问题，使得试验结果更准确、可靠，为企业提供较准确的检测数据。

4.项目四：项目旨在解决由于脊柱微创手术环境的特殊性，对医生的技术熟练度要求很高，并且由于手术中长时间曝光在射线下会对医生造成一定的伤害。开发一种能替代医生进行手术操作的高精度机械手。从机械结构设计和控制算法设计两方面进行研究。设计结构为并联平台机械机构具有6个自由度，主要构件包括上平台（机器人末端） 、基座、胡克铰（12个）、6对直线运动单元（圆柱副）。分析影响并联机器人末端执行器位姿精度的影响因素，量化运动副的结构参数偏差对平台末端执行器的位置误差和姿态误差的影响，然后对机器人末端执行器的位姿误差进行补偿。

5.项目五：项目主要研究内容是在盲区进行钢筋绑扎的设备。解决在工人手工无法操作或视野受阻的情况下，无法顺利将钢筋绑扎完成的问题。项目研究的难点在于盲区视野受阻，空间狭小，从而存在钢丝绑扎过程中需要绕大圈，当绑扎一段时间后，会出现钢丝还未绕紧钢筋，钢丝已经断开以及绑扎完成之后如何将绕勾退出等问题难点。

6.项目六：采用有限元分析软件对某汽车座椅外侧板进行冲压模拟分析，根据初始设计对加工进行模拟发现零件存在开裂风险并提出解决方案，对方案进行分析计算验证了该改进方案的正确性，拉延过程开裂风险得到解决。同时，针对该座椅外侧板成型过程中压边力、冲压速度、板料厚度、摩擦系数等参数进行正交试验，以零件最大减薄率和最大增厚率为目标，获取到了最优的成型方案，大幅提高了工件品质，在实际试模中验证方案的可行性。

四、项目实践效果和收获

由于项目均来源于实际问题进，能够较好地调动学生的学习兴趣。当项目完成时，给予学生很大的自信心的提升。同时，由于在完成实际项目的过程中，研究生不仅要完成项目工作，同时还需要与导师、与项目负责人之间进行沟通交流，对其所完成的项目部分负责，锻炼了学生的思维逻辑能力，创新能力以及团队精神。在本次项目实施中，计撰写发明专利5项，撰写学术论文4篇。

通过项目的设计和实施，学院在基于项目驱动的研究生创新培养方面也获得了一些有益的经验和启示：

（1）有效建立实施研究生创新创业训练计划的运行管理机制。第一，研究生创新创业训练计划按“总体设计，分项实施”的原则，实行项目负责制，采取“项目管理”的办法组织实施。第二，建立研究生创新创业训练计划组织实施机构。第三，制定研究生创新创业训练计划实施管理办法及各分项目的组织实施管理办法。（2）打造“双师型”教师队伍。创新创业教育需要一支创新创业理论与实践兼备的“双师型”教师队伍。在课题中锻炼学校的专业教师。（3）搭建创新创业学生实践平台，构建与实施研究生创新创业训练计划。开展创新创业教育第二课堂拓展活动，通过多种途径开发教学资源，拓展学生视野，激发学习兴趣，可通过建立校外实践基地、论坛讲座、创业社团活动等来实现。整合第二课堂教学资源，打造研究生创新创业训练计划。将学生课外科技活动、学科竞赛、讲座、社团活动、社会实践活动、职业技能培训等第二课堂活动整合形成“研究生创新创业训练计划”。

（4）明显提高了学生的创新意识和自主科研的主动性，较好地激发了学生的学习兴趣和科学研究兴趣。

（5）明显提高了研究生的独立工作能力和团队协作能力。

五、结束语

在实施的过程中，激发了学生的兴趣，激励在项目中发现问题并积极地去解决问题，不断提高研究生的理论和实践技能。有助于培养研究生的分析解决问题能力、科研能力和创新能力，提升研究生的科研综合素质。

参考文献：

[1]沈显庆，寇晓静，王蕴恒，崔崇信.基于项目驱动的研究生创新教学模式研究与实践.教育教学论坛，2016，（23）：126-127.

[2]刘桂阳，王娜，齐瑛.基于项目驱动的开放式教学模式探索與实践.牡丹江师范学院学报，2015，（01）：65-67.

[3]沈显庆，寇晓静，冯新宇，王蕴恒.基于项目驱动的研究生创新能力培养模式的研究.2016.