大學(xué)生機械創(chuàng )新設計大賽指導方法的探索與實(shí)踐

教育創(chuàng )新、培養創(chuàng )新人才是現代高等教育改革的新要求，西安工業(yè)大學(xué)的工程師計劃與教改實(shí)驗班試點(diǎn)正是適應這一形式的教學(xué)改革。學(xué)生的創(chuàng )新能力是通過(guò)動(dòng)腦思考和動(dòng)手實(shí)踐，將理論知識與實(shí)踐相結合，從切身體驗中逐步發(fā)展起來(lái)的[1]。大學(xué)生的課外創(chuàng )新活動(dòng)，在創(chuàng )新人才的培養中具有發(fā)展學(xué)生個(gè)性的特殊功能，開(kāi)放實(shí)驗室建設，為學(xué)生的創(chuàng )新能力的培養搭建了一個(gè)重要平臺。
全國的各項賽事對培養大學(xué)生的創(chuàng )新能力起到了不可低估的作用，給了學(xué)生一個(gè)展示創(chuàng )新能力的舞臺。大學(xué)生機械創(chuàng )新設計大賽[2]為工科大學(xué)生提供了一個(gè)很好的鍛煉平臺，使大學(xué)生綜合素質(zhì)得到了提升，社會(huì )競爭力增強，為就業(yè)和創(chuàng )業(yè)打下了良好基礎[3，4]。
高校大學(xué)生參加各項賽事是一項辛苦又富有挑戰性的工作，由于缺少從事科技創(chuàng )新工作的經(jīng)驗，在選題、計劃、參賽、團隊協(xié)作等方面遇到困難，這些需要指導教師的悉心指導[5]。對于指導教師來(lái)說(shuō)，通過(guò)指導學(xué)生競賽，可以和本校學(xué)生培養師生友誼，可以跟兄弟院校同行強化聯(lián)系，也可以提高教學(xué)前瞻性和科研水平，同時(shí)也提高了自身成就感和自豪感。如何吸引和指導大學(xué)生通過(guò)參加大賽，培養學(xué)生創(chuàng )新能力，成為指導教師的必修課[6，7]。筆者通過(guò)多年來(lái)組織參加各項賽事和指導學(xué)生參加多項賽事，根據自身的體驗，針對大學(xué)生機械創(chuàng )新設計大賽得出了幾點(diǎn)體會(huì )，希望能對同行有所啟發(fā)。
1 指導學(xué)生圍繞大賽主題進(jìn)行作品選題
全國大學(xué)生機械創(chuàng )新設計大賽從第二屆開(kāi)始設定大賽主題，學(xué)生提交的作品必須符合大賽主題。指導學(xué)生選題時(shí)應注意充分發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性和興趣愛(ài)好，學(xué)生的選題也許會(huì )存在一些問(wèn)題，但千萬(wàn)不要輕易否定學(xué)生以免打擊他們參與創(chuàng )新活動(dòng)的積極性。一個(gè)作品從構思到成形，要經(jīng)過(guò)差不多一年的時(shí)間，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生有能力發(fā)現初的不足，指導教師可以在原理上、技術(shù)上提供建議，使作品實(shí)現預定功能。
2 指導學(xué)生以項目為基礎組隊
機械創(chuàng )新設計大賽是對學(xué)生綜合素質(zhì)的考驗。從知識結構上來(lái)講，不僅涉及到了學(xué)科基礎知識，比如《機械制圖》等，也涉及到了一些專(zhuān)業(yè)性較強的知識，比如加工制作；從技術(shù)層面上來(lái)講，涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，比如工業(yè)設計、控制、電子、液壓、機械等；從實(shí)施角度來(lái)講，不僅包括經(jīng)費的使用，也包含作品的講解和展示；從執行角度來(lái)講，除了考驗學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力之外，還考驗學(xué)生的團隊協(xié)作精神?；诖?，我們在組建團隊時(shí)好以大三學(xué)生為主組隊，因為大二學(xué)生雖然熱情度很高，但是所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識有限，恐難以勝任，而大四學(xué)生雖然具備了足夠了專(zhuān)業(yè)知識，但是由于面臨畢業(yè)等諸多壓力，很難將更多的精力投入其中，因此，佳的安排便是組隊時(shí)遵循自愿的原則盡量選擇大三的學(xué)生，大三學(xué)生級具有了比大二學(xué)生更扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識，也沒(méi)有面臨大四學(xué)生的畢業(yè)壓力。
通過(guò)指導學(xué)生以項目為基礎組隊，不僅能夠提升學(xué)生們的專(zhuān)業(yè)素養，更重要的是在推進(jìn)項目順利開(kāi)展的過(guò)程中還能夠培養學(xué)生們的組織能力和團結協(xié)作精神。
3 指導學(xué)生利用信息檢索工具，提高信息檢索能力
在設計方案論證過(guò)程中，指導學(xué)生根據自己的設計選題進(jìn)行文獻資料檢索，了解自己的選題是否有人做過(guò)，如果產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)，可考慮其還存在什么問(wèn)題，由此確定所選題目的可行性。有的學(xué)生學(xué)習了《信息檢索》課程，能夠較熟練地上網(wǎng)查閱文獻，但在機械創(chuàng )新設計大賽方面的文獻是有限的，如何把文獻資料和自己的作品相結合，指導教師應該給項目組予以指導，使學(xué)生能夠得到熟練應用網(wǎng)絡(luò )和紙制圖書(shū)資料，快速而準確地獲得所需信息能力的培養和鍛煉。
4 指導提高對專(zhuān)業(yè)知識的綜合運用能力
機械創(chuàng )新設計需要用到多方面的專(zhuān)業(yè)知識，首先學(xué)生必須清楚各類(lèi)加工工藝，了解其利弊；其次學(xué)生還應該清楚各類(lèi)材料的性能和價(jià)位，科學(xué)合理地選用材料。
在設計方案確定后，應著(zhù)手繪制零件圖和裝配圖。參賽選手必須有一定的繪圖能力，在作品設計制作過(guò)程中，學(xué)生的設計圖紙不僅僅給教師看，而是要直接進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節，所以圖紙必須是能經(jīng)得起實(shí)踐檢驗的。這就要求參賽的學(xué)生必須認真細致地繪制圖紙，如此整個(gè)賽程下來(lái)，參賽學(xué)生的繪圖能力一定能夠得到大大提升。
從方案設計到作品的加工制作，需要用到多門(mén)專(zhuān)業(yè)知識及專(zhuān)業(yè)技能，比如“電工、電子技術(shù)”、“機械制造工藝”、“互換性與測量技術(shù)”、“機械設計”、“機械原理”、“工程材料”、“材料力學(xué)”、“理論力學(xué)”等。學(xué)生們通過(guò)參加機械創(chuàng )新設計大賽能夠有效提升自身綜合運用各類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識的能力。
指導教師要在技術(shù)上指導學(xué)生完成上述課程內容的學(xué)習及知識積累，在整個(gè)項目運行階段作好“領(lǐng)路人”和“護送者”。
5 指導學(xué)生依據大賽要求進(jìn)行文檔整理， 提高科技寫(xiě)作能力
在參賽作品完成后，還要書(shū)寫(xiě)完整規范的設計說(shuō)明書(shū)，錄制作品介紹視頻。設計說(shuō)明書(shū)要符合科技文章的寫(xiě)作要求，既能清晰、透徹地說(shuō)明設計意圖、機構的工作原理，又要言簡(jiǎn)意賅。在答辯時(shí)學(xué)生應能夠清晰、準確地回答出評委教師提出的各種問(wèn)題，要有一定的語(yǔ)言表達能力和應變能力。
指導教師在這個(gè)過(guò)程中要對指導學(xué)生學(xué)習相關(guān)技術(shù)文檔寫(xiě)作，學(xué)習制作PPT，學(xué)習視頻錄像的錄制與影視文件的制作技術(shù)。
還要指導學(xué)生掌握一些必要的答辯技巧，在參賽答辯時(shí)應理順設計思路，認真組織語(yǔ)言，編寫(xiě)答辯提綱，還要有針對性地對評委教師可能提出的問(wèn)題作必要的準備。這個(gè)過(guò)程鍛煉并提高了大學(xué)生的科技寫(xiě)作和語(yǔ)言表達能力。
有的作品具有較高的實(shí)用價(jià)值，指導教師可引導學(xué)生申請發(fā)明或實(shí)用新型，教給學(xué)生文檔寫(xiě)作技巧等。
6 指導學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，鍛煉實(shí)際動(dòng)手能力
機械創(chuàng )新設計活動(dòng)的整個(gè)過(guò)程以學(xué)生為主，教師指導為輔，參賽作品基本是由學(xué)生自己動(dòng)手制作完成。作品所用的零部件、標準件、輔助件、電氣元器件的購置、加工，整體裝配、調試全部由學(xué)生自己參與完成，這樣不僅鍛煉了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，也提高了學(xué)生的實(shí)踐技能。
機械電子、機械設計、機械制作開(kāi)放實(shí)驗室學(xué)生的作品制造階段，全面對學(xué)生開(kāi)放，指導教師在這個(gè)過(guò)程中要在部件采購、動(dòng)手技巧和安全方面給學(xué)生提供指導和幫助，使學(xué)生能較熟練地使用各種加工工具和加工設備，能夠加工制作出較為合格的作品。
7 在指導中著(zhù)意培養學(xué)生艱苦創(chuàng )業(yè)精神和團結協(xié)作精神
大賽在學(xué)生的正常學(xué)習階段進(jìn)行，而學(xué)生有著(zhù)繁重的學(xué)習任務(wù)，不可能全天候地去搞機械大賽，所以時(shí)間緊、任務(wù)重，他們必須利用業(yè)余時(shí)間去進(jìn)行方案的論證及作品的加工制作。這對學(xué)生艱苦創(chuàng )業(yè)的精神和頑強進(jìn)取的意志品質(zhì)要求很高，學(xué)生們只有具備這些優(yōu)良品質(zhì)才能堅持下去完成比賽。
為調整學(xué)生在參賽過(guò)程中的心理狀態(tài)，克服放棄參賽的想法的產(chǎn)生，指導教師在進(jìn)行專(zhuān)業(yè)技術(shù)指導的同時(shí)密切注意學(xué)生的心理動(dòng)態(tài)。遇到困難時(shí)，引導學(xué)生分析原因、分解困難、逐一解決。在提高學(xué)生針對實(shí)際需求進(jìn)行設計、制作等實(shí)際工作能力的同時(shí)，逐步建立學(xué)生的自信心，并適時(shí)給學(xué)生減壓，讓學(xué)生在寬松的氛圍中參加比賽。
大賽作品鼓勵學(xué)生以團隊的形式進(jìn)行申報，機械創(chuàng )新設計大賽一般為3 到5 人一組，在有限的時(shí)間內要進(jìn)行方案的設計、改進(jìn)、技術(shù)難題的解決，往往不是一個(gè)人能完成的，而是集體智慧的結晶。在為共同目標協(xié)同作戰的過(guò)程中，群策群力，每個(gè)成員都自覺(jué)地承擔著(zhù)相應的責任，對自己負責，對他人負責。在合作中他們建立了深厚的友誼，增強了集體榮譽(yù)感和協(xié)作精神。具備了這種合作素質(zhì)，也一定能夠更好地肩負起時(shí)代賦予的責任。指導教師要在指導中制造環(huán)境，培養學(xué)生的艱苦創(chuàng )業(yè)精神和團結協(xié)作精神。
8 結束語(yǔ)
通過(guò)10 余年開(kāi)展大賽的組織與指導實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生參與課外科技活動(dòng)和競賽類(lèi)科技創(chuàng )新的積極性大大提高，學(xué)生創(chuàng )新意識和設計能力不斷增強，對學(xué)生積極參與其他大賽活動(dòng)起到輻射帶動(dòng)作用，促進(jìn)了該校人才培養質(zhì)量的進(jìn)一步提升。該校自2004 年以來(lái)參加了歷屆大賽，共計參加學(xué)生1000 余人次，指導教師200 余人次，完成實(shí)物50余件，申請22 項，兩次獲得陜西省組織單位獎，近年來(lái)共計4 次進(jìn)入全國總決賽，獲得全國一等獎3 項，二等獎1 項，省級一等獎15 項。獲獎率在全國高校中處于前列，極大提高了學(xué)生的學(xué)習熱情和創(chuàng )新激情，同時(shí)也擴大了該校在同類(lèi)高校中的影響。