引論：我們為您整理了13篇機械創新設計論文范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
現實生活中很多種材料都可以用來設計機械結構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結構模式。比如說：在進行鋼材料的結構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結構強度就越大、越硬；在鐵材料的結構設計中，為了使結構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。
1.2數量變元
在產品的結構當中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構成了產品本身，如果想要將機械的結構目的進行改變，那么就可以通過調節上述結構元素而實現。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘的時候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設計為一體的話，就可以大量地節省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產品結構的元素之間的位置是可以進行調換的，這樣可以無形中使結構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標準才行，必須在各項標準合格之后才可以進行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現了標準的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進行加工。如果不符合產品的需求那么還需要進一步的加工整形來達到產品的要求。
1.5形狀變元
機械整體的結構目的可以通過調整零件的形狀或者改變其規格的大小而實現。比如在彈簧的生產過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設計出不同規則的產品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠將壓力有效融合，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設計空間放大，并且實現它的自身獨特性，即使它在單獨使用的過程中也可以實現跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯接方法，主要的模式有焊接、膠結以及螺紋聯接等方式。二是聯接的方式，根據結構類型的不同而不同，因此為了豐富聯接方式以及尋找到最為契合的聯接方式，各個聯接的結構以及聯接的方式都可以進行相對應的合理調整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯接的方式上不能選擇好，那么就會在聯接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續使用，這樣的結構也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產生之前，往往會有其自己的設計圖紙，而設計圖紙上面的結構內容直接決定了產品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設備的零件都不是完全相同的，所以零件的設計以及成本也千差萬別，如果設計工藝在產品出產之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質量，一旦零件沒有合乎要求，那么產品的整體結構就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現在的加工技藝正呈現著不斷創新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創新性，但是還不夠成熟，并非達到了理想中的需求，因此還需要進一步的對此加大研究的力度。
2機械結構創新的嘗試及優化測評
2.1機械結構設計的創新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設備必須進行防腐蝕性的設計，這樣一來，在設計的最初就應該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設計上面，對停車間給予了嚴格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質存在。其次，設備的使用年限與設備本身一些極為細小的間隙區有著十分重大的聯系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進行操作控制的，就像是一些產品的焊接點，這些產品貌似看起來已經不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應該進行必要的封存和填補，或者干脆將縫隙擴大，這樣便于對其進行維修補救和防護。再次，溫度較高以及質量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產品中產生，一旦發生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨特的屬性，產品在構建的過程中不一定是一種金屬構建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產生接觸面的腐蝕，應該對此進行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點也就越小，因此要針對產品的不同設計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機械結構變元創新設計的優化評測
機械結構在完成變元創新實踐之后。要根據目前的性能以及使用效果進行一個綜合的測評，首先要進行模糊測評，運用理論研究和一些理想化的模型設計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數學模型，根據先進的設計理念和規劃，對其進行變化創新設計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經驗和研究理念進行對其綜合評價的過程，并根據現有的先進思維對其進行構建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產品在經過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達到了指標，并且要將邏輯推理的思維運用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經選擇好了的方案，進行進一步地修改和完善，從而作用于產品的機械結構構建當中，服務于產品的整體功能。
篇2
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的功能結構。然后通過選擇相應于功能結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構域的映射。由需求域到功能域的映射過程最能體現設計者的創造能力，這一過程涉及到對設計思維規律以及創造性機理認識水平，涉及到自然語言到專業技術語言的轉化。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構圖的討論，但一般還要通過人工干預進行。從功能到結構的映射，實際上是功能結構圖中的每一個分功能與能實現該分功能的結構進行匹配，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構來實現，因此存在組合、協調和評價篩選的問題。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的所有子結構，n為完成該子功能的子結構總數。如果用UI定義行，tij為元素構成矩陣，即得到功能與結構相聯系的“功能—結構技術矩陣”：
（3）
當然能夠實現各子功能的子結構數并不相等，可以將能夠實現某一子功能的最多子結構數定為n，少于這個數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）以及如何有效根據功能索引子結構等問題有待進一步探討和研究。
2基于機構結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（如鄰接矩陣和關聯矩陣）表示、分析和計算。1979年，Freudenstein和Maki提出“功能與結構分離”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節：
2．1根據用戶的需求，提出機構創新設計任務與技術要求：
（1）拓撲結構要求
如運動性質（平面運動或空間運動）、基本回路數（或獨立環數目）、運動副類型及數目、構件類型及數目、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
如輸出構件數目及其位置、每一輸出構件的任務（如軌跡生成、函數生成、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結構類型綜合
通過結構類型綜合列出滿足設計任務要求的全部結構類型并以適當形式表示。
2．3優選結構類型
根據功能要求和約束條件，篩選出好的結構類型。
該方法目前研究局限在平面連桿機構的結構類型綜合，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（如變沖程發動機活塞機構、車門開啟機構等）通過人工方式實現。計算機實現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集成功能推理及結構推理的方案創新設計過程模型
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小節中所討論的機構結構類型變異綜合方法是基于結構推理方式。這兩種方式有其內在的聯系，如何將這兩種方式有機地聯系在一起對于機械方案創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構之間的映射，通過結構部件組合途徑形成機械方案。而結構推理是從結構部件的拓撲結構上通過機構演繹（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新，盡管目前結構推理局限在平面連桿機構結構類型綜合，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構推理的機械方案創新設計過程模型。
該設計過程模型由以下主要步驟組成：
Step1：功能結構圖的建立。根據設計要求，建立功能結構圖。
Step2：根據建立的功能結構圖，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、桿數、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。得到最優方案。
Step8：方案的尺度綜合。
4機械方案創新設計智能支持系統
根據以上的過程模型，我們開發了機械方案創新設計智能支持系統MCIDISS。系統的結構如圖4所示。該系統由五大模塊組成：
（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構圖的建立以及裝置提取與組合協調設計生成原始機械方案的
任務。
（2）基于結構推理的方案設計創新模塊：該模塊在上面模塊產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，從機械方案拓撲聯接上進行變異創新。
（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進行綜合，以便從尺度上論證方案的可行性。
篇3
對于機械產品的設計概念來說，主要是設計到了人們的創新思維，也可以看成為人腦抽象與形象思維綜合運用的一種結果。當然也受到了人們創新思維以及知識積累的局限。人們進行機械創新設計時，具有很大的隨機性，并不能夠確保想要的設計，同時兼具創新性的方案能夠在一定的時間段之內得出。因此，想要在第一時間內設計出滿足市場需求、能夠占據市場的產品，存在一定的困難局限性，也是不太現實的問題，因此，在機械產品的創新迅速實現過程中，基于計算機化的創新就是非常有效的方法之一。
從廣義的機構學的教學來看，對于機電一體化系統（包含了機、電、液與控制等等），都可以將其看成為兩個組成部分——廣義的傳動機構與傳動載體。而對于創新機電一體化系統的方案，就在于創新廣義機構。因此，筆者在本文當中針對機械設計當中自動化技術創新的運用提出了一套機械系統創新設計以及自動化的方案（基于三維平臺，以下所述都是基于三維平臺）。
二、機械設計與自動化體系
對于上述中的復雜機械系統進行創新設計以及對于機械相應的自動化系統的組成方面，主要是以下：兩種具有較強的獲得創新性設計方案的能力的、在計算機化方法當中適合于機械系統創新設計當中較為復雜的方案；直接支持產品設計方案的三維虛擬樣機裝配與仿真的自動化建模過程，能自動化地對創成的復雜機械系統符號方案進行仿真、建模以及裝配。而快速與創新則是其最大優點。
對于初期機械設計概念的這一階段放縱，主要通過自動化系統為創新設計提供兩套方案：其一，基于機械設計的基本規則而采用的創新設計方案；其二，創新方案的功能改良分解以及重組?？紤]到這兩種系統設計在方案的產生原理上都是采用的符號形式將最終的方案列出。而對于機械概念設計的初期階段的使用符號的方案，機械自動化則會將方案進一步的分解成為機構的基本形式以及相互的連接這兩個方面。在進行識別基本的機構方法選取上可以考慮到進行運動分析，從而將內部各個構件運動時所產生的分析數據展示出來。為了將開發機械產品的速度進一步提高，就能夠使用面向對象的技術來進行基本機構的設計。然后，三維平臺進行的二次開發，在采用的措施當中選擇特征控制參數、數據庫驅動等等，對于整體的基本機構三維造型設計，能夠使用少量特征控制參數對其進行驅動。能夠良好的解決基本機構虛擬建模的問題。
篇4
隨著經濟全球化腳步不斷深入，我國逐漸進入高效機械化時代，各行各業都開始逐漸使用機械設備進行高效率的生產和制造，機械設計制造及自動化專業可謂是一門具有較大發展潛力的專業。但是目前我國大部分機械設計制造及自動化專業的畢業生多數存在理論知識較強，但沒有實際操作能力，而且沒有自己的主觀想法。當今時代是人才競爭的時代，而大量的畢業生卻不能滿足現代企業的生產和發展需求[1]。所以說，加強對機械設計制造及自動化專業學生的創新思想和實踐性能力指導成為了當今時代的具體發展需求，使學生能夠更加靈活的應用知識進行靈活的工作和創造，成為眾多企業所渴望擁有的創新性應用型人才。
（二）促進學生的全面發展
在教學的過程中，如果僅僅是講解理論基礎知識，就會造成學生的片面性思維想法，學生無法更加直觀的理解理論知識，特別是在機械設計制造及自動化專業的教學過程中，復雜而具有強大邏輯性思想的理論知識如果不加以實踐證明，學生將會非常難以深入理解[2]。在教學的過程中，組織學生進行實際操作訓練，在實踐的過程中，注重引導學生進行自主思考和自主創造，不斷培養學生形成良好的思維能力和邏輯思想，并通過不斷的學習，促進學生的全面發展，真正成為社會和企業真正需要的創新性應用型人才，在激烈的市場就業環境中，成為眾多企業爭相需要的人才
二、機械設計制造及自動化專業創新性應用型人才培養模式
在高校機械設計制造及自動化專業的教學過程中，教師要注重以培養學生的創新性能力，成為創新性應用型人才為主要教學目標，使學生能夠適應現代快節奏的發展規律，更好的成長和發展。
（一）構建實踐性課堂模式
在對機械設計制造及自動化專業學生教學之前，教師應該對教學的內容進行科學的規劃，在機械設計制造及自動化專業中，主要有基礎教育課程、專業教學課程和任選課程，教師要結合教材要求，根據學生的性格特點等因素進行合理、科學的課程規劃。實踐性課堂的構建過程中，主要的教學體系有基本素質訓練、基本技能訓練、專業技能訓練、專業綜合實踐和創新能力訓練這五個模塊。在每個模塊的教學過程中，從簡單的知識帶動課堂的氛圍，再通過問題引導、實踐活動等方式，逐漸加深學生對知識內容的深入理解，通過一系列前后鏈接、循序漸進的教學過程，使學生能夠通過對不同環節的直觀感受和體驗，提升對機械制造的認識和靈活應用，將實踐性理論和活動貫穿于教學的始終。
（二）注重更新課堂內容
在教學的過程中，教師要注重不斷更新教材內容。近年來，隨著我國經濟的快速發展，科學技術水平也在不斷提升，而教材的編寫通常具有一定的年份限制，固定的教材內容有時會無法跟上時代和社會發展的腳步，機械理論知識較為落后，滯后于科技現實，無法跟上科技創新的節奏。所以在教學的過程中，教師要注重實時科技信息，結合教材內容，將最先進的科學技術知識為學生講解，并補充相關理論信息，優化課堂結構模式，可以通過引入多媒體教學方法，以視頻或者圖片的方式為學生生動、形象的展現理論知識，增加學生的學習記憶。
（三）注重培養學生的創新意識
在教學的過程中，教師要鼓勵學生積極參加各類競技活動或者比賽項目，并幫助學生、引導學生，使學生能夠通過各類機械比賽活動不斷展現自己的個性化創作思維和創新意識，并在各類大賽項目中，不斷的豐富自己的知識理論、擴展學生的視野，加強對自身能力和素質的鍛煉，成為具有高技能、新想法的應用復合型型人才。
篇5
一、探索創新考核模式，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。這個考核系統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、實地調查等多種方式。像實驗、論文、設計、口試、參與科研實地調查等，均可適當采用等級制；增加平時考試的次數和在總成績中所占的比例；改變一門課程結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，通過面談、正式作業、項目調查、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。
通過詳實的企業調研，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道來自生產實際的口試題。并把這種考核內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、創新能力的培養起到積極作用，使得“校園人”和“社會人”自然銜接，縮短“斷乳期”。
二、更新傳統課程設計模式
《機械設計課程設計》是機械設計課程的后續必修課，對多門課程起到融會貫通的作用。傳統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、軸的設計編成參數化設計程序，學生利用編制的程序輸入原始參數，原來齒輪設計需要兩天的計算量，現在則需要十幾分鐘，這樣就使改變參數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，實現方案的優化。
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，組內按設計任務進行合理分工，課程結束時，提交了設計結果（包括設計的三維數字模型、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，每年參賽規模大，參加學校多，對學生的創新能力培養有很大好處。2011年，我們獲得最佳指導教師獎3項，優秀指導教師獎2項，全國二等獎3項，全國三等獎5項，全國優秀獎9項；2012年，獲得最佳指導教師獎5項，優秀指導教師獎5項，全國二等獎4項，全國三等獎7項，全國優秀獎5項。煙臺大學連續兩屆獲得優秀組織獎。對此項比賽，學校給予了充分的肯定。
綜上所述，我們針對學生學業能力的評價，創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，對學生的理解能力、創新能力的培養起到積極作用；我們在傳統的機械設計課程設計中引入計算機輔助技術，培養了同學們在傳統機械設計中應用現代信息技術的能力，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新設計大賽和山東省機電產品創新設計大賽，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品創新設計大賽、信息技術大賽等各種創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；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?？傊?，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教育之間轉變的重要問題，我們通過創新性教育和教學不僅提高了學生的動手實踐能力和創新的積極性，而且對于進一步深化機械本科教學改革、加快創新型人才的培養步伐、全面推進創新教育理念都是具有深遠意義的。
[參考文獻]
[1]《創新人才培養與新世紀日本研究生教育改革》 Comparative Education Review.2009/11；
篇6
1.更新傳統教學觀念
隨著高新技術的發展，機械工程以及機械制造等行業也發生了較大變化，以計算機為代表的高新技術向機械行業滲透，現代的機電產品向著機電一體化的方向發展，這就需要對傳統的機械課程進行調整。所以，課程設置方面需要建立以科學技術應用為輔助的科學體系，加強機械類專業教學的系統規劃。在機械創新設計教學中，不同學校在系統教材的編寫方面都做了大量的工作。從理論教學到實踐教學，從課內教學到課外教學，都需要編寫相應的教學大綱。在課程內容、課程設計、課程實驗等方面創新內容，改變傳統的教學思想和教學方法，將傳統教學中以理論知識的傳授為主的教學方式改變為以創新能力培養為主的教學方式。
2.加強學生創新能力的培養
學生創新能力的培養是機械創新設計教學的關鍵，也是提高教學質量的基本條件。一方面，學校實驗室的規劃要以機械類應用型人才培養為依據，加強實驗設備經費的投入，可以通過為企業服務的方式獲得企業的支持，加強資源共享。另一方面，在實驗內容的安排和選擇方面，改進陳舊的實驗內容和實驗手段，加強創造性實驗和綜合性實驗。實驗教學中發揮學生的主動操作能力，教師對學生的實踐操作進行指導。同時，廢除由教學人員包辦，學生觀察記錄式的教學方法，加強現代教學方式的應用。
3.建立創新設計教學實驗室
對于學校普遍存在的機械創新設備缺少的現狀，應該加強虛擬儀器技術的應用，建立機械創新虛擬實驗室。虛擬實驗室不僅能夠幫助學生消除因實驗設備缺乏帶來的影響，還能夠減少學生因盲目操作對機械設備造成的損害。采用機械仿真運動分析方法能夠獲取重要的實驗信息。
4.加強機械設計教學成果的創新
在機械創新設計教學中，創新理念、創新思維以及創新設計方法都是教學的重要環節，學生只有參與創新設計實踐，才能夠加強基礎理論知識的應用，以此解決實際生活中的問題，培養學生的創造能力。因此，機械創新設計實驗教學對學生理解課程教學內容，學習教學知識有重要作用。學生只有自己動手進行機械拆裝和創造設計，才能夠根據自己的思維方式和設計理念設計出不同結構形式的作品，使同一類型的作品擁有不同的運動功能和運動性能。由于學生之間的個體差異性，每個人的設計作品都具有獨創性，其設計作品也有多種形式。教師在完成課程教學任務的同時也必須完成設計創作工作任務，需要對學生的作品給出相應的考核成績。
加強機械創新設計教學改革對創新型人才的培養有很大幫助，能夠鞏固學生的專業知識，增強學生的學習興趣，有利于挖掘學生的創新設計潛能，最終培養學生分析問題和解決問題的能力。為此，教師應該更新傳統的教學觀念，加強現代科學技術在教學中的應用，通過多樣化的教學方式提高學生的實踐能力和工程意識，使機械實驗教學取得良好的教學效果，使學校工科教學上升到一個新的臺階。
參考文獻：
篇7
當今科技經濟競爭已成為當今世界的各國之間的主要競爭。科技創新是我國經濟發展的動力，對科技和經濟的進步具有極為重要的影響。其中機械創新對于制造業來說是能否開發新產品，縮短產品更新周期的核心部分。只有不斷開發出新的技術與產品才可以使我國的制造業處于良好的發展勢頭。所以機械創新是一個國家經濟發展的重要組成部分，同時也是國際市場競爭中搶占科技和產品制高點的關鍵。在提倡建設創新型國家的形勢下，如何正確認識并積極探索適應機械類學生的創新設計教育，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，具有重要的現實意義。
二、創新機械設計
機械創新設計就是讓設計者在掌握傳統的設計相關理論與原理的前提下，發揮設計者的創新能力，設計出獨特性、新穎性、具有一定實用性的機械設計的實踐活動。設計過程中具有如下特點：
1.機械創新設計具有一定的學科交叉性，例如對力學、電學、機械學、甚至美學知識的運用設計出與眾不同的設計。
2.應用先進的數學工具代替傳統的設計經驗與思路設計出更優的設計。
3.創新設計是一個反復比較與修改的設計。所以機械創新教育是通過新的教育方式培養學生在機械設計方面盡量合理的涉及力學、電學、機械學、美學以及相應的數學知識。通過對這些學科從概念到詳細設計反復論證和嚴謹的科技設計計算而得到最終的設計結果?，F今TRIZ設計、公理化設計等創新設計力圖的提出為創新設計通過了一定的理論基礎。同時CATIA、UG等相應的三維軟件的發展、虛擬樣機仿真技術的進一步成熟為機械創新設計通過了方便的驗證工具，使機械產品的創新設計周期大大縮短。因此，對學生進行創新機械設計教育，培養學生的創新思維，創新意識以及創新能力是極其必要的。
三、機械創新設計教育的探索與實驗
當今我國高等教育方面與西方發達國家比較，在創新設計教育等方面還存在很大的差距。工科類學生在工程實踐與實驗方面遠落后于發達國家。多年的應試教育導致我們的高等教育仍然還是以理論教學為主。學生可以獲得較好的考試成績，但是在實際工作中的能力相對于成績就大打折扣。更不要說像西方發達國家學生具有較強的創新能力和動手能力。如何改變這一現象已經成為我國高校面臨的一個問題。國內高校也開始探索相應的解決辦法，開始逐步摸索、開展相應的改革。首先我們應該在師資隊伍建設上加強，這才是創新設計能力培養的根本。開展機械創新設計教育，需要高水平的師資作保證，由于機械創新設計涉及機械電子、計算機技術、光學等眾多領域的科學知識，因此，教師除了在認識上對創新設計教育給予足夠的重視外，還要求不斷學習掌握廣博扎實的專業知識，同時，還要深入科研第一線，在實踐中積累創新設計知識資源，進而為學生創新設計能力的培養奠定堅實基礎。其次傳統的課程體系是以知識傳授為特征的基礎課、專業基礎課及專業課的三層樓模式，而創新的課程體系以能力結構為特征，以創新能力培養為主線的課程模式能力結構可分為：專業基本能力；表征專業屬性的能力；對機械產品的結構設計能力、計算機輔助設計軟件的應用能力等專業拓展能力；在專業基本能力的基礎上，拓展專業口徑，提升專業業務水平的相關能力，如機械產品機電控制系統的設計能力等就業適應能力，逐步加強實驗教學的比重。
四、創新機械設計教育改進的一些建議
第一，高校應該盡量注重對實驗室教師的培養與待遇的提高，提高教師的積極性。同時盡快建立配套的適應教學改革的實驗室。實驗室的建設與布置應以培養符合實際需要的機械類應用型人才為標準，并且在學校加大實驗室建設費用的同時，可以通過為該行業企業提供一定服務的方式取得企業的支持，從而獲得一定的資金以及寶貴的實際經驗資源幫助。逐漸減少對論文的考核，增加對實踐工程項目的考核。第二，改善實驗內容和實驗手段。內容陳舊，手段落后的實驗內容應該放棄，應多增加結合實際，與現實情況相符合的滿足設計性、綜合性以及創造性的實驗。摒棄由教師進行動手操作，學生負責觀察記錄的教學方式，采用以學生自己思考，自己動手，教師輔助的啟發式教學，使學生在學習過程中真正掌握工作能力。進一步地提高相應的實驗課程學時。第三，在注重學生的主體作用時，也應重視教師在教學中的引導作用。建立相應的創業教師團隊，學校給以相應的支持。通過各種全國各種大賽達到開闊眼界，讓教師與學生同時都得到提高。教師也要加強理論學習，只有教師的理論實踐知識，操作水平得到提高，才能更好地引導學生去學習，去創新，最終培養出符合現實國際大環境下要求的應用型綜合人才。
五、總結
隨著機械新產品開發與激勵的市場競爭，對高等教育機械類專業的教學內容和教學方法提出了新的要求，即機械創新設計教育機械創新設計能力的培養，是一項綜合復雜的系統工程，必須依靠改革教學內容教學手段。最終提高我國高等教育中創新教育的短板。
參考文獻：
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[2]張燕，王娟，史留勇.機械創新設計實踐教學改革的建議[J].熱帶農業工程，2014，（03）.
篇8
機械原理是機械專業的重要的一門專業基礎主干課程，主要涉及的內容是關于常用機構的結構、運動和動力分析及機構運動方案設計。傳統的教學模式十分注重各種機構的結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，但是普遍缺乏創新意識、缺乏發現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，恰當地設疑，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，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，啟迪大學生創新思維意識
在進行教學過程中，根據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合起來。
課堂授課中，除了講授主要教學內容外，還把機械原理課程的有些章節授課方式與內容作了調整，把機構中的一些理論留給學生自己去“發現”，把傳授知識的過程轉為由學生自己“發現”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、壓力角等現象以及尺寸變化后對上述特性的影響等，學生享受了“發現”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，內容是收集應用連桿機構的實例，要求觀察日常生活、生產實踐中，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，感受到機械就在我們的身邊，消除了對機構設計與創新的神秘感。
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，向學生介紹設計思想和創新方法，引導課題小組積極查找資料，相互討論、相互啟發、克服思維定勢，發散和激勵思維，從功能原理的角度出發，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。
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隨著普通高中的擴招，職業學校特別是中等職業學校生源數量下降，學生整體素質滑坡，個體差異也較大：不同年度入學新生成績總體呈下降趨勢，同一年度內入學新生的成績差距也很明顯，即使同一個專業、同一個班級學生的個體差異也很大。因此，在這種情況下要進行教學改革，細分教材，細化教學目標，針對不同層次學生，制定不同的教學目標和要求，采用不同的教學方法。
一、以培養創新能力為主線，改革課程內容和課程體系
教學體系的改革要保證學生創新能力的培養，尤其是建立以培養學生的工程意識和創新設計能力為主的新體系。機電產品的設計一般要經過產品的規劃、方案設計、技術設計、施工設計等幾個階段。學生通過機械基礎系列課程的學習，不僅要掌握這些階段所需的基本理論知識，還應掌握其現代設計的基本方法與創新設計的基本思路。因此，需要明確各課程在培養學生工程意識和綜合創新設計能力方面的任務。如畫法幾何及機械制圖課程注重培養空間形象和創造性構形的設計能力；工程材料及機械制造基礎課程注重培養工程意識和實踐動手能力；機械原理和機械設計課程注重培養創新設計的能力等。
各門課程要根據自身在系列課程中的地位和作用，從培養創新能力出發，對教學內容進行重組和優化。如在工程制圖教學中穿插形體設計、構件設計等內容；機械原理課程由傳統的以機構分析為主轉向以培養學生綜合能力為主，突出執行系統設計的思想，加強機械運動方案設計的內容，強化機電一體化思路，介紹氣、液、電驅動的機構和機電一體化的執行機構，以開闊學生的思路。
二、加強機械系統整體觀念，以工程實踐為目標，改革實踐教學體系
（一）實踐教學體系和內容的改革
過去的教學體系重理論，輕實踐，加之教育經費投入不足，實驗較少，效果較差。經過多年探索，我們更新了實踐教學內容，完善了實踐教學體系，增加了實驗課學時，改善了過去教學的不足之處。比如，為培養學生的工程實踐能力，配合機械制圖課程零件圖和裝配圖教學，我們開設了“典型機器拆裝及分析實驗”。通過實驗，使學生對某些機構有了感性認識，對公差配合工具使用和裝配工作的一般規范有所了解，增強了學生的工程意識，提高了學生學習機械的興趣，為零件圖和裝配圖的學習打下了良好的基礎，使學生順利地從純幾何構形過度到機械零件構形設計。
（二）課程設計與實踐教學新體系
工程意識和創新能力的培養，關鍵在于將許多學科知識與經驗綜合應用，強調實踐性，重視解決問題。為了提高這一環節的教學效果，我們對原課程的“大作業”和“課程設計”等環節進行了以下改革。
1、增加“幾何造型與構形設計”
為了培養學生的空間形象和創造性構形的設計能力，工程制圖將教學重點從制圖方法轉向工程設計思想和創新意識的圖形表達，啟發學生學會觀察生活實際中接觸到的常見物體的構形和表達方法，并要求學生設計出具有創意的作品，將幾何體的截交線、相貫、組合體構形等上升到實際應用中，真正將工程設計與工程制圖結合在一起，培養學生創造性思維和用圖形表達設計思想的能力，為后續的產品造型設計奠定基礎。
2、增加“零件金工工藝設計”
該設計用一周的時間完成兩項內容，一是單工種的工藝設計。將鑄造、鍛壓和切削加工工藝分開進行，以考察學生對某一工種的工藝設計掌握的情況。內容包括材料加工方法的選擇，零件的結構工藝性分析，主要工藝過程和工藝參數的確定和計算，工藝圖的繪制和工藝卡的編制。二是綜合性工藝設計。讓學生完成一個零件從毛坯到成品的全部工藝過程設計，來考察學生綜合運用工藝知識的能力。內容包括毛坯成形工藝的確定，材料的選擇，工序及工藝的確定，機加工方法的確定，工藝參數的計算，工藝圖的繪制及工藝文件的編制等。
3、改革機械設計課程大作業
針對原課程側重于典型零部件分析的機械設計大作業，我們改為以設計為主的簡單機械設計訓練。如千斤頂的設計，學生通過調查、查閱資料，設計出了多種千斤頂的方案：汽車用千斤頂、圓錐螺旋千斤頂、蝸桿螺旋千斤頂、單一螺旋千斤頂和壓力機等。通過千斤頂多方案的設計比較，學生不僅掌握了傳動方案的設計方法，開闊了眼界，同時培養了創新設計的能力。
4、將機械原理、機械設計的課程設計整合
將機械原理、機械設計的課程設計整合，通過一個有生產背景的實踐課題，以設計對象為主線，使學生通過原理方案的設計、執行機構的設計、傳動方案的設計、結構設計等過程，加深對機械系統的整體認識，加強設計中的工程意識，這樣就培養了學生的綜合創新設計能力。
三、進行創新性教育，營造培養創新能力的環境
機械創新設計課程改變了以教師為中心的教學方式，讓學生積極主動地參與教學的全過程。在導學上下功夫，注重學習方法的指導，教會學生思維方法，突出教學方法的多樣性，努力嘗試將問題教學法、情景教學法、范例教學法、探索教學法引入課堂；教師向學生講授創造性思維、創造原理、常用創新技法、機械創新設計方法及創新設計典型實例分析等內容；讓學生了解機械領域發展的現狀和趨勢，找出有創意的機械產品進行分析；激發學生對周圍所熟悉的問題或物品進行分析、探索，提出改進的思路，如“不影響別人的叫醒裝置的設計”“自行車的改進”等等；對典型的有創意的產品進行拆裝實驗，分析其創新點，總結創新的思路和方法；完成小論文、研究報告、創新作品。學生對這些問題充滿好奇和求知欲，因此會積極地去發現問題、提出問題、解決問題。學生在這種環境中充分發揮自己的想象力，激發創新設計的興趣和欲望，提高了創新設計的能力。
參考文獻：
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在機構綜合設計中，對于給定桿數和自由度的機構通過采用運動鏈確定非同構運動鏈，是機械創新設計過程中的一個重要環節。但此時將面臨如何檢測出所列出的多個運動鏈中可能存在的同構運動鏈的問題。因此研究一種判別運動鏈同構的新方法成了該研究的熱點。
一、機構創新設計的研究現狀
20世紀50年代以前，機械設計人員主要憑經驗進行機械設計，要求機械設計人員具有很強的專業素質。50年代以后，機構創新設計的研究成了熱點，機構創新方法的研究取得了很大成功。
基于原型的創新設計是根據已存在的機構，歸納其特性，運用綜合方法對機構的運動鏈型進行綜合，最后確定可行的鏈型，完成方案設計，從而為以后對機械的尺度、運動學和動力學分析提供基礎。
二、同構判斷
機構結構類型綜合研究采用運動鏈同構進行分析具有重要意義：如果將非同構運動鏈錯誤地看成是同構，則會導致新的運動鏈會丟失；如果將同構的運動鏈看作是非同構，這樣使機構結構的類型會產生重復。對于單鉸運動鏈的算法如下：將兩拓撲圖的點、邊編號，再將一拓撲圖鄰接矩陣的行進行對調，相應列亦對調：若該變換能使其鄰接矩陣變為與另一拓撲圖的鄰接矩陣相同，則兩拓撲圖同構；否則，兩拓撲圖不同構。但該同構判定方法的計算量會很大。同構運動鏈表示各元素桿之間的聯接支鏈完全相同，理論上只要尋找出運動鏈構件、運動副及各回路的裝配關系，就能簡化辨識運動鏈的同構。
三、運動鏈的全回路拓撲特性矩陣
可利用運動鏈回路矩陣來識別運動鏈同構，但是對于一條運動鏈來說，分析其獨立回路十分困難，尋找最短回路更加困難；對于構件多、回路多的運動鏈，區分起來更加困難。在回路的長度相等的情況下，可利用獨立最短回路矩陣來識別同構。一條運動鏈很容易得到廣義拓撲圖，而且能清晰看到運動鏈的回路和數量，多元素構件和各支鏈鏈接也很清楚。為了避免出現問題，現采用全回路拓撲特性矩陣來識別運動鏈的同構，定義回路的向量：Li（X1X2…Xk）。
式中：Li是第i回路的回路向量；Li+1是拓撲圖外環路的向量；Xk由廣義拓撲圖中的頂點的支鏈組成，代表第i回路第k頂點或支鏈類型?，F定義運動鏈的全回路拓撲特性矩陣：SL+1=[L1L2…LL+1] 。
當某回路的向量坐標值數量小于k時，就在后面補0代替，得到了一個（L+1）×k階全回路拓撲特性矩陣。
四、全回路拓撲特性矩陣的構建
為保證矩陣SL+1的唯一性，對其構建方法作如下規定。
（1）建立運動鏈廣義拓撲圖，驗證運動鏈的獨立回路數量，盡量以最大度的頂點選擇回路，標好序號。
（2）寫出各回路的向量Li。
（3）按照式（2）構建全回路拓撲特性矩陣，但坐標值沒達到最大值k時，列中采用0表示。
五、全回路拓撲特性矩陣辨識運動鏈同構
運動鏈的全回路特性矩陣是具有支鏈信息和運動鏈的多元素桿，如果通過交換一條運動鏈矩陣的行，可得到另一運動鏈的全回路拓撲特性矩陣，則說明兩運動鏈同構，否則不同構。
六、總結
本論文主要分析了機構創新設計的研究現狀，主要從包括機構原型的創新設計以及基于功能分解和重組的創新設計方法出發，詳細介紹其相關的研究進展現狀和趨勢，對同構判斷進行了具體分析，然后對運動鏈的全回路拓撲特性矩陣進行了研究，重點介紹了全回路拓撲特性矩陣的構建。
篇11
創新型人才是建設創新型國家的關鍵所在，培養學生的創新能力已成為當前教育教學改革的重要目標，尤其是創新精神和實踐能力的培養已成為當前課程實施必須思考的問題。我校機電系在培養學生學習能力的基礎上，對學生創新精神和創新能力的培養進行了積極的探索，以韶關學院省級重點實驗室——現代設計與制造重點實驗室為依托開展創新人才培養模式的研究與實踐，取得了一定的成效。
整合實驗室資源，
建立創新設計實踐基地
實踐教學是培養創新人才和提高學生動手能力的重要環節，實踐基地建設則是實現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適應社會挑戰的能力，不利于提高學生的綜合能力，更不利于學生創造性思維的開發。
通過認真的分析和研究，我校將現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新設計實踐基地。該實驗室既建立起與專業培養目標相適應的實踐教學體系，同時又是培養學生操作技能和創新能力的實踐基地。它包括現代設計實驗分室、現代制造室、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，為了培養學生創新思維，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、設計性實驗轉變；打破單一課程的局限，把設計與制造有機結合，開設cad/cam一體化數控編程和數控加工實驗”。
省級重點實驗室的建成提供了良好的創新實驗基地，也為培養學生創新能力提供了良好的實踐基地。通過技能培訓和科技創新培訓，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新協會并組織參加校內外的各項課外科技活動和競賽，培養學生的創新能力。
建立一支新型的教師隊伍
高校能否為國家培養出合格人才，關鍵在于教師，在創新人才培養過程中，更需要有一支高水平的教學與科研相結合的師資隊伍，還要有一支結構合理的“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新活動的意識，有效促進學生創新能力的提高，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，真正起到培養學生工程實踐能力和創新能力的作用。
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，另一方面根據專業特點，要求現有的專業教師積極參加產品設計和開發活動，提高自身的實踐能力，鼓勵教師到廠礦企業生產一線進行專業訓練，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，優化了教師隊伍結構,為學生實際動手能力和創新能力的培養提供了可靠的保障。
進行創新技能培訓
教育模式應適應社會的發展和時代變化的步伐，過去長期實行的專才教育模式培養出來的畢業生越來越不適應現代社會的需要。同時，社會對畢業生的評價標準也發生了變化，越來越歡迎知識面寬、創新能力強、適應能力廣的復合型人才，其中創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本著“加強基礎，拓寬專業，重視實踐，培養創新”的思路，有針對性地對學生進行“對口”人才培養，增加了校內公選課和選修課的比例，為學生個性發展提供了更多的時間和空間。定期開設創新技能知識講座，積極開展第二課堂活動，先后成立了“cad協會”和“電子協會”，定期不定期地舉行各項交流活動。同時，舉辦各種職業技能培訓班，對成績合格者頒發相應的職業資格證書。這些形式多樣的創新型技能培訓，大大提高了大學生的適應能力和創新能力。
以競賽為中心，
加強創新能力的綜合培養
學校成立了cad協會并積極開展創新設計教學活動，創造一種極具吸引力的學習氛圍，通過舉辦創新設計競賽，為學生進行創新活動提供實踐的舞臺。將培養手段與培養目標緊密結合，極大地促進了機械cad/cam專業學生創新能力的培養，使學生的創新能力水平得到了很大的提高。通過cad協會和電子協會鼓勵學生科技創新，經常性地舉辦校內創新競賽，讓更多的學生積極參加創新活動，增強學生的創新意識，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新設計大賽。經過幾年的不斷努力，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；廣東省機械創新設計競賽獲獎12項；在中南地區港澳地區首屆大學生創新設計與制造大賽中，2005年獲得廣州賽區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組獲廣東賽區三等獎。cad協會的比賽作品有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新能力培養方面已初見成效。
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，既保留了優良的驗證性實驗，又更新了實驗內容，增強綜合性、設計性及創新性實驗。這樣，不僅開拓了學生的知識面，而且培養了學生的創新思維和創造意識。但常規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定完成即可，它需要付出創造性的勞動，對優選出來的創新作品需立項并進行制作，以參加更高層次的創新設計競賽?，F代設計與制造重點實驗室對高年級學生及有項目參加創新競賽的學生開放，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新性實驗，從而提高學生的創新能力和創新水平。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，而且對培養學生的創新意識、創新精神和開拓能力具有重要作用；（2）實驗室開放內容貫徹了“因材施教、講求實效”的原則，根據不同層次的學生和要求確定開放內容，內容包括：設計性、綜合性、研究性和創新性實驗；小發明、小制作、小論文等課外科技活動實驗；（3）較好地實現學生參與教師科研，使學生的創新能力培養落到實處。加強了對學生實驗素質與技能、創造性思維方法和嚴謹治學態度的培養；（4）提高了學生的團結合作精神，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異成果者，可向教務處申請學分。學校每年評選一批在培養學生創新能力培養方面成效突出的開放實驗項目作為優秀項目，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，進一步加強素質教育，提高學生的綜合創新能力，培養創新人才。
面向21世紀科技進步和社會主義現代化建設的需要，機械設計及自動化專業的學生需要具有創新品質和發展能力，掌握專業基礎知識、應用能力和基本技能，培養在制造行業生產一線從事機電產品設計制造、技術運用與改造、運行管理和經營銷售的高級應用型工程技術人才和創新人才。通過創新實踐基地建設與創新人才培養實踐，系統地對創新人才培養方法及培養目標進行積極的探索。幾年的實踐表明，創新實踐基地建設對創新人才培養起到了非常積極的作用，學生的專業素質和創新能力、適應能力得到了較大的提高。
參考文獻：
篇12
【文章編號】0450-9889（2012）04C-0176-02
我國高等教育正在逐步實現由傳統的應試教育向現代的綜合創新型素質教育轉化。工程訓練作為學生的動手實踐能力的教育培養體系，其內涵也從傳統的“學習工藝知識、提高動手能力”朝著“增強工程實踐能力、培養創新精神和創新能力”方向發展?；诖耍瑖鴥仍S多高校已相繼建立起規模大、師資水平高、設備先進的工程訓練中心。但中心建設應當采取什么模式，工程訓練教學應該進行哪些創新改革，這仍是有待探索與研究的課題。本文立足培養學生工程實踐能力和科技創新能力，將工程訓練與科技創新制作相結合，對工程訓練教學體系、內容和方法等進行改革，并結合桂林電子科技大學工程訓練中心的教學實踐進行進一步探討。
一、改革工程訓練教學體系、內容和方法
（一）改革教學體系
桂林電子科技大學工程訓練中心建立在原金工中心基礎之上，原教學體系從金工實習單純的實踐教學操作，發展為工程認知訓練、基本加工工藝訓練、先進制造技術訓練、創新實踐訓練、自命題創意訓練等系列化的教學體系。
（二）改革教學內容
首先，由基本技能訓練向集知識能力素質和創新精神為一體的訓練方式轉化，由單機技術技能訓練向部分實現局域網條件下的技術集成訓練方向轉化，由較單一知識和技能訓練向綜合性創新實踐教學的方向轉化。
其次，開發新的實訓教學內容。為激發學生的實習興趣，提高學生的創新能力與動手能力，達到良好的實習效果，桂林電子科技大學工程訓練中心開發研究制定了新的加工實訓教學內容。對于機械類的學生，由指導教師向學生分組布置創新設計制作的任務。在完成既定的實習內容后，留出3～5天時間讓學生分組自主進行產品的總體方案設計。方案經教師認真審閱修改通過后，進行草圖設計。待所有零件加工、裝配圖紙經教師審核后，則進入制作階段，學生按設計要求在各工種指導人員的協助下獨立加工。實習期間沒有完成的內容可利用實訓中心開放時間完成。1～2月后由中心教師組織學生答辯，并設立獎項。
以上改革的實施大大激發了學生的實習興趣和創造熱情，并提高了其獨立分析問題與解決問題的能力。同時，教師在整個過程中教學能力和水平也得到提升。
（三）改革教學方法
桂林電子科技大學工程訓練中心改變原來“零件生產”的教學方法，革新為“工程產品”教學方法，鼓勵學生自行創新設計，培養學生的創新意識和能力，為學生營造一種真實的工程氛圍；同時通過訓練過程中的合作來培養學生的團隊精神及組織、管理能力。此外，中心教師拓展多媒體教學、網絡教學、綜合訓練、創新設計、自命題創意等多方位的教學方法，充分利用網絡系統，結合數控技術和網絡技術實現遠程設計、網絡傳輸、數字化制造等現代制造理念。
二、構建全方位的開放式工程訓練教學模式
工程訓練中心有豐富的教學資源，而校內許多學生在進行創新實踐及科技活動時卻找不到合適的場所和設備，中心和學生課外活動沒有形成合理的運行機制，從而造成一方資源閑置，而另一方卻無設備可用。現代工程訓練中心不僅應成為大學生進行基礎工程訓練的平臺，同時也應成為他們開展創新實踐、課外科技制作和參與科研活動的平臺。構建開放型工程訓練體系，正是達成這一目標的有效手段。工程訓練的開放可歸結為以下幾個方面。
（一）訓練時間的開放
訓練時間的開放，包括訓練時間點開放和訓練時數開放兩層含義。理想狀態下，訓練時間點開放即學生在任何時間點，包括晚上、周末和節假日，都能進訓練室參加訓練；訓練時數開放即學生可以根據自身需要任意延長或縮短訓練時數。
（二）訓練內容的開放
訓練內容的開放從廣度和深度兩方面入手。訓練廣度的開放主要是指最大限度壓縮必修訓練項目，同時盡可能增加選修訓練項目，提高學生選課的自和自由度。訓練深度的開放主要是指對訓練內容進行分級，如設立基本級、中級和高級三個等級，再由學生根據專業要求和自身條件選擇合適的等級參加訓練。
（三）訓練方法的開放
工程訓練中心的教學設施不可避免地存在生產性不足、先進性滯后的局限，這在一定程度上限制了訓練的效力。訓練方法開放就是不僅采用傳統的現場訓練手段，也采用現代的訓練手段如多媒體教學、遠程視頻教育和仿真訓練等。這些現代的訓練手段不僅成本低，安全可靠，而且不乏直觀性和吸引力，還可以彌補工程訓練中心現場訓練中的不足。
三、合理利用和開發軟硬件資源，為工程訓練教學改革提供良好平臺
通過對桂林電子科技大學工程訓練中心現有的設備及相關教學內容進行分析可知，在實習學生人數3000余人的情況下，合理利用和開發現有資源以適應教學內容和過程十分重要。對軟件資源進行開發，是盤活硬件教學資源的基礎，因此，桂林電子科技大學工程訓練中心建立了工程訓練網絡課程，供學生遠程學習。通過合理的人員和設備的配置，對實習學生進行多批次、滿員額的調整和改革。除對現有的實習學習方式進行創新，教師還積極輔導學生參與各級機械創新設計大賽、“‘十一五’大學生創新性實驗項目”開發等，以工程實踐學習的角度，通過貼近具體生產實際的研究和指導，最大限度地開發和完善教學內容。這些都在軟硬件建設方面對中心的長遠建設和發展起到潛移默化的促進作用。
四、學生科技創新制作實例
桂林電子科技大學工程訓練中心創立了創新設計項目以啟迪學生的創新靈感，同時與本部電子實習中心合作，發揮各自在機械和電子方面的強項，讓學生進行真實產品與虛擬產品的開發設計，并讓學生自己動手，將創新思想與實踐相結合，制作出機械或機電綜合產品。以下是學生團隊機械創新作品——多功能擔架（救援變形金剛）的制作過程：
第一，調研選題。選題主要由學生自主進行，教師提供一些選題方向供學生參考。學生制作完成創新項目申報的ppt等后進行答辯，介紹該作品詳細設計思路、原理及創新點，專家和教師組成的評審團認真分析后給出意見和建議，確定其可行性。
第二，設計階段。一是進行機構優化設計與機構動力學分析。使用相關編程語言對機構變形的關鍵結構尺寸進行優化設計。運用工程力學、高等數學、機械原理知識，設計并校核各構件結構尺寸，獲得電動機和減速器的相關參數。二是對產品進行三維造型。使用CAD軟件對作品進行三維造型后，通過其運動仿真模塊實現虛擬樣機的運動仿真，再次驗證該方案的可行性。
第三，加工制作。加工制作主要由學生完成，指導教師負責指導，個別難度大、精度高的加工件由指導教師完成。本階段同時完成產品的安裝和調試。
第四，論文寫作與答辯。將上述從方案論證到最后產品加工完成的全過程寫成論文，結合該作品拍攝視頻文件，并進行文字、圖像剪輯，配合論文和實物讓專家和學生更好地了解該產品。
綜上，完成一個具有一定復雜性和難度的機械產品科技制作，對學生而言，不僅僅是將所學的專業核心課程知識進行了綜合應用，而且極大提高了綜合能力。此科技創新制作作品已在第四屆全國機械創新設計大賽上取得二等獎。通過這個過程的鍛煉，學生自信心增強、科技創新制作興趣濃厚，同時也熟悉了機械產品制作的流程，了解了自己的不足，明確了個人今后的學習方向和發展方向。
五、結語
通過工程訓練教學改革的實踐，可總結出了以下幾點經驗：一是應改變原有“零件生產”的教學方法，革新為“工程產品”教學方法，培養學生的創新意識和能力。二是工程訓練基地在提供正常教學服務的同時，還應為學生進行創新實踐、科技制作、畢業設計以及個人業余學習提供全方位的服務，即實施全方位的開放式工程訓練教學模式，最大效能地利用工程訓練中心的資源。三是積極組織學生以項目的形式參與制作創新產品，并積極參加各級機械創新設計制造大賽，以提高學生工程實踐能力和科技創新能力，為國家培養更多更優秀的創新應用型人才。
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戴慶輝已從事高校教學工作30年，恪守職責是他在教學工作中的首要信條。執教以來，他主講過研究生課程5門，《現代設計理論與方法》、《技術戰略與創新》、《現代工業工程》、《數值分析》和《創新設計》。主講過本科生課程12門，現主講《機械系統設計》、《電力機械》和《工業工程概論》等。
課堂教學追求卓越。2000年他負責并主研的“機械系統設計現代化教學的研究與實踐”榮獲“河北省教學成果三等獎”；2002年他獨立完成的“專業課教學的創新與實踐”榮獲“河北省高教科研成果二等獎”。同年他主講的專業主干課《機械系統設計》被評為“河北省優秀課程”，2003年轉為首批“省級精品課程”。這是全校最早獲此榮譽的專業課。2007年該課程在河北省第二輪精品課程建設評估中再次斬獲“省級精品課程”殊榮。
實踐教學力爭一流。截至目前，他已指導過27屆畢業設計和23屆校外生產實習，還指導了大量的課程設計和上機實習。他非常重視對學生能力的培養。1990年他指導的畢業設計“火電廠大型泵與風機節能調速裝置”，被原能源部評為一等獎，并在全國電力高校優秀畢業設計中名列第一。近年來，他領導教學團隊創建了工業工程專業實驗室，建成了適于專業教學的現代化“微型工廠”，使實驗開出率達到教學大綱要求的100%；還全力配合校工程訓練中心，成功獲得了“國家級實驗教學示范中心”。他潛心指導創新實踐，于2012年帶領學生獲國家發明專利2項：“多能源聯合發電裝置”；“一種車流碾壓發電裝置”。
愛崗敬業業精于勤
