机械创意设计(6篇)
时间：2024-03-20
时间：2024-03-20
关键词：机械设计竞赛；创新型人才；大学生
根据《关于进一步加强和改进大学生社会实践的意见》、《教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》等文件，高校应进一步提高高校人才培养质量，促进学生成长成才，将高校实践育人工作常态化、长效化。实践是创新的源泉。大学生机械设计竞赛是培养创新型人才的一条很好的途径。通过组织大学生机械设计竞赛，能够发掘学生创新能力、综合设计能力、实践操作能力以及协作精神。
一、大学生机械设计竞赛
1.大学生机械设计竞赛基本情况
全国大学生机械创新大赛自2004年举办以来，其影响力和参与规模越来越大，已经成为国内大学生学科竞赛中最重要的赛事之一。大学生机械创新竞赛目的在于引导高等学校在教学中注重培养大学生的创新设计能力、综合设计能力与协作精神；加强对学生的工程实践训练以及动手能力的培养，提高学生在针对实际需求时进行机械创新、设计、制作的实践工作能力，鼓励大学生积极参加课外科技活动，为大学生成为优秀人才创造条件。
浙江省大学生机械设计竞赛是在中央提出建设和谐社会、建设创新型国家和我国装备制造业全面复苏并从制造大国向制造强国迈进的大背景下举办的，是浙江省大学生科技竞赛委员会下属十六大赛事之一。第一届浙江省大学生机械设计竞赛于2004年10月在浙江工业大学举办，至今已举办八届。竞赛每年举办一届，形式上分为竞技赛和创新设计大赛。其中单数年为竞技赛，由浙江省大学生机械设计竞赛委员会设定比赛环境和需实现的功能及动作，参赛队伍按照要求设计机器人模型，比赛根据各参赛队伍完成指定功能及动作的时间进行评比；偶数年与全国机械设计创新大赛实现对接，采用在固定主题下，自选题的形式进行比赛，评委组根据参赛小组作品的创新性、实用性及先进性进行评比。
2.大学生机械设计竞赛组织工作
大学生机械设计竞赛按照学校初赛——浙江省决赛——参加全国决赛的模式进行组织，大赛举办至今，赛事受到越来越多高校师生的关注，相当数量就读机械专业的学生参与到比赛中来，规模和社会影响力日渐扩大。
（1）学校初赛。参加省赛前，高校举行学校初赛进行选拔，以我校（浙江工业大学）为例，学校通过层层发动，制定激励措施，安排指导教师等措施，大赛举办八届以来，平均每届报名参加学校初赛队伍达到80支，参与学生达到250人（每届学生500人左右），覆盖率达到50%，已在学生中形成广泛的影响力，成为最受机械专业学生关注的赛事。
（2）浙江省赛。由于浙江省教育厅和各高校领导的支持和重视，大赛影响面迅速扩大，各高校积极响应。随着比赛的举办，参与高校与参与队伍数量稳步提高，一些没有作品参赛的高校也纷纷派代表前来观摩。大赛已经形成各级领导重视、广大学生和教师积极参加，组织结构趋于合理的局面。浙江省大学生机械设计竞赛的举办为浙江省组织队伍参加全国机械设计创新大赛起到了很好的培育和选拔作用，2008、2010、2012年分别通过竞赛选拔了13支、17支、27支队伍参加第二届、第三届、第四届全国机械设计创新大赛决赛，参赛队伍规模为全国之最。
（3）全国赛。全国赛两年举办一届，我省从2008年开始组织参加，至今已组织参加了第三届、第四届和第五届国赛。浙江省大学生机械设计竞赛的举办为浙江省组织队伍参加全国机械设计创新大赛起到了很好的培育和选拔作用。2008年，通过省赛选拔了13支队伍参加第三届全国机械设计创新大赛决赛，为我省第一次有组织地参加全国赛；2010年，通过省赛选拔了17支队伍参加第四届全国机械设计创新大赛决赛，其中我校2支队伍获得全国一等奖。2012年，通过省赛选拔了27支队伍参加第五届全国机械创新设计大赛，其中我校4支队伍获得全国一等奖。三届比赛我省参赛规模皆为全国之最，连续三届皆获得全国大学生机械创新设计大赛组织奖。
二、大学生机械设计竞赛对创新型人才培养的促进作用
机械设计竞赛可以激发学生创新精神，同时总结大赛取得的成功经验与失败教训，能更好地改革和完善现有的实践教学体系，强化实践教学环节，保障实践教学质量，提高学生的实际动手能力以及独立解决问题能力；机械设计竞赛可以渗透新型创新理念，使创新成为一种快乐，使机械类专业学生能更好地满足社会要求。
1.竞赛与课程结合紧密，与教学改革相辅相成、相互促进
一方面，竞赛设计的作品以机械为主、机电结合，对学生知识面要求广，涉及的课程多，包括力学系列课程，机械设计基础系列课程，电工电子、计算机控制、程序设计系列课程等。以我校（浙江工业大学）为例，学校依托一批从事创新教育课程的骨干教师队伍、机械工程训练中心及创新实验基地等支持，加强和培养学生创新意识和实践操作能力，提高竞赛参与面和层次。另一方面，竞赛深化和推动教学改革，为培养创新型人才提供了良好的实践平台。以我校（浙江工业大学）为例，机械设计竞赛从多方面促进和推动学院的教学改革，为学生提供了施展才华的空间和平台。一是促进了相关课程体系和内容的改革。随着竞赛的不断发展，学院为适应竞赛的变化，对相关课程体系及内容进行了改革；二是促进机械工程训练中心及创新实验室的建设，我校机械学院于2011年投入近20万元建立每周开放7天，每天开放12小时的大学生创新实践实验室，并配备了兼职指导教师。竞赛促进了教学改革，保证了大学生创新教育工作和创新教育活动的有效开展。
2.优化竞赛工作机制及导向政策，扩大创新教育的受益面
以我校（浙江工业大学）为例，作为浙江省机械设计竞赛组织秘书单位和永久承办方，学校积极组织学生参加竞赛，并提供多项措施支持竞赛。如为学生配备指导教师、允许学生将参赛作品直接替代课程设计环节、给予学生资金支持和奖励、保研政策。近年来，学校每年有近80支队伍报名参加机械设计竞赛，学生人数达250人，参与教师覆盖面广，包括院士、校内外专家、指导教师以及青年博士等。在资金上，学校投入20万元设立大学生创新实验室外，每年投入近10万元用于学生制作机器，近12万元用于学生申请专利，充分保障大学生创新教育的开展。
3.竞赛营造良好的创新文化
全面提升学生创新能力需要创新大学管理制度、需要创新人才培养模式。机械设计竞赛已成为机械类专业的学生最熟悉最受关注的竞赛，我校机械学院秉承“厚德健行”的校训和“敦仁通变”的院训，依托工程创新学校、团学会、研究生会的组织力量，以“创新在机械”科技文化节为载体，培育创新文化，引导学生全面发展。“创新在机械”科技文化节以创新为指导，以学生科技工作为基础，塑造浓厚学术氛围。通过建立科技社团（创造发明协会、机电工程师协会、工业工程协会、三维建模协会），创立《创新论坛》、《机械创新创业学报》等刊物、举办以交流会、讲座、图片展等形式的专利周活动，“学海无界”在杭高校研究生学术论坛，开展省级科普项目——机械专题科普月活动等创新教育活动深入大学生创新教育的实施；围绕培育目标，将人文教育融入创新教育。科技文化节结合高等教育热点问题，开设敦仁文化讲座，至善学生论坛，“扬正气、树新风”思想道德建设周活动，“书香伴我行”读书活动等形式多样、内容丰富的文化活动，强调重视学生人文精神的培育和道德境界的提升。自“创新在机械”科技文化节活动开展以来，已有15000余人次参与到活动中，学院内已形成了浓厚的学术氛围和丰富的校园文化，促进了创新文化的培育，引导大学生全面成长成才。
4.通过竞赛培养创新型教师
高校教师在实施创新教育中起着主导力量，要培养富有创新精神与创新能力的人才，应当首先培养和造就创新型教师。[1]创新型教师指的是擅长吸收最新教学教育成果，将其创造性地运用在教学教育中，且能充分地体现出独特的个性和教学风格，有独到的见解，通过在教学过程里发现和运用有效的教学方法来培养具有鲜明个性学生的教师。[2]大学生机械设计竞赛对指导教师也提出了在创新理论、创新思维、创新意识上的新要求，促进教师在科研方面的进步。教师具有创新思维和创新能力，才能在教育教学中真正实施创新教育，通过教师的创新意识培养学生的创新意识。教师进行创造性教育的源泉是科研工作，因为其既能提高教学质量和促使教学内容改革，又能使学生掌握创造性思维的方法。所以，高校应该不加强和提高教师创新素质和创新能力，建立并健全教研和科研激励机制，促进教师积极开展创造性工作，提升教师继续教育的力度，特别是要接受现代教育思想、教学手段及教学评价方法。
三、对机械设计竞赛的思考
当前，各高校对大学生机械设计竞赛和创新教育越来越重视，然而，由于机械设计竞赛的参与面广且制作成本高等原因，大学生创新教育及机械设计竞赛的投入和政策配套略显不足，可用于创新教育的资源比较分散，不利于学生创新意识的培养以及创新实践能力的提高。因此，当前应从以下四方面进行改善。
1.营造创新氛围，扩大受益面。机械设计创新大赛对学生创新能力和动手实践能力有着较高的要求，与我国培养创新型人才的宗旨相吻合，因此需要营造鼓励、激发学生创新潜能的氛围，争取让更多的学生参与到竞赛中来，给他们更多的机会锻炼、培养。
2.完善竞赛组织工作，注重点与面的结合，培养优秀项目。既要不断扩大创新教育的面，又要追求培养优秀作品。不断完善机械设计竞赛的组织工作，探索选拔与培养机制，推选更多优秀作品参加省、全国如“挑战杯”之类的大型竞赛，以竞赛促进学院创新培养机制建设。
3.加大政策支持和投入，建立良性的激励机制。充分调动广大师生参与机械设计竞赛的积极性，形成主动参与、双向互动、共谋创新教育的良好氛围。
4.健全交流机制，拓宽创新视野。重视利用各方资源开展大学生创新能力的培养，以中美学生合作科技创新项目、组建学生交流团观摩名校竞赛等形式健全交流机制，拓宽学院创新人才培养视野，探索学校、企业、政府、社会协同合作、良性互动的人才培养机制，提高大学生创新教育活动的针对性和实效性。
参考文献：
[1]孙首娟.对当前我国高校实施创新教育的对策思考[J].山东教育学院学报，2007.1
[2]张陈，肖楠，郭维城.应用技能竞赛反哺创新型人才培养模式探索[J].沈阳工程学院学报（社会科学版），2010.3
[3]刘菊，赵伟峰.基于素质教育的普通高等院校创新教育研究[J].中国科教创新导刊，2008.15
作者简介：
关键词：机械设计能力；创新设计理念；大学生
随着大数据时代的到来，我国需要紧紧跟随世界发展速度，建设创新型国家，从制造大国转变为创造大国，由此导致我国的创新型人才极度缺乏。如今，培养具有实践能力和创新精神的人才是我国教育改革的重要任务，也是教育改革的一大方向。现在我国的各大高校正探究人才培养的有效措施，不断加大对人才培养的资金支持和教学设施改进。积极培养初创型人才，培养具有创新能力和创新意识的高技术人才，是我国教育的重要任务目标之一。
一、创新设计理念概述和机械大赛的作用
创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的科研成果进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性、科学性以及实用成果性的一种实践活动。在机械设计能力中如果将创新理念与其相互结合，将会把艺术、社会、技术、文化等融在设计之中，从而创造出实用性的新产品。为了培养大学生的创新意识、实践能力和合作精神，强化学生综合能力的培养和基础知识，在2000年开始，全国大学生机械大赛就开始举办，在各大高校中，机械创新受到广大教师领导的重视。教育部部长早就指出创新是发展的根本，没有创新就没有发展；设计决定着产品的功能、寿命；机械决定着一个国家工业的发展程度[1]。学生通过参加大赛一方面提高学生的创新设计能力，一方面增强学生的创新意识，让学生将理论转化为实际经验。为国家培养创新型人才，使创新的理念成为学术界的潮流，将比赛中创新的理念和理论知识用到生活中，激发大学生创新潜能，提高大学生的实际动手能力。
二、大学生创新设计的不足
1.高校的师资力量不足。教育的改革是在教师，学生创新能力的培养也是在教师，因此，教师教学水平的高低会直接影响到学生的创新能力。培养学生的创新意识，需要教师不能单调古板，反而要有着强大的创新激情，严谨的学习态度和雄厚的学术功底。但是即使有这样的教学资源，学生的创新意识仍然不足，一方面是由于指导学生进行机械设计仍然有一定的难度，另一方面就是我们的创新教学仍处于开始阶段，没有什么经验可以借鉴。机械创新设计大赛的实践能力很强，学生要在短时间里拿出作品是有一定的难度，而且青年教师的经验缺乏，没有专业的专家指导很难实现机械设计的创新。2.学生的知识储备不够，创新意识也十分薄弱。在中国传统的教育制度所培养的学生只会考试、死读书。不会临机应变，独立自主的学习；在这样的教学之下，学生学习的主动性和积极性不高而其思考能力也十分有限，严重地限制了创新型人才发展，试问这样如何让学生有自己的创新理念？尤其是我国大学的应试化教育更是阻碍学生发展，使学生在大学学习期间学到知识有限，思想十分僵硬。在机械设计大赛的参与中，大部分为高中生，并没有系统地学习专业课，基础课也只是刚刚学完，学生也不能灵活地将所学到的知识运用到实践中去。因此，在学生参加机械设计大赛的时候，虽然积极性很高，但随着机械的加工制作，学生并不能靠自己的能力来解决困难，这时候学生就会出现厌恶的情绪，放弃参加比赛的机会。而且，高中生的责任感并不是很强，真正参加到最后比赛中的学生少之又少。
三、创新设计理念对机械设计的重要性
在机械设计中，如果单纯地依靠课本上原先的设计材料，无法将机械制造的理论和实践发挥到最大用处，因此，在机械设计中创新理念是机械设计的核心，一个设计产品，如果仅依靠模仿其他人，是无法实现其原本的价值，只有将自己的创新理念与自己的机械设计相互融合，创造出属于自己的产品，才能在一定程度上反映自己是一名合格的创新型人才，由此可见，创新理念在机械设计中是十分重要的[2]。相对而言，创新的机械设计产品也在一定程度上帮助自己促进全脑的开发，因为人是通过感觉系统来感知外界信息的，如果在设计的过程中有不同的信息由大脑中不同的通道进入人体的反射神经中，那么大量的信息就会刺激脑细胞生长，使人脑得到良好的塑造；另外我们所接收的信息分为直接信息和间接信息，直接信息是我们通过自己的大脑根据实际经验总结出来的对大自然的认知，而间接信息就属于外界告知或者他人总结出来写在书本上的，例如我们课本的学习和老师的授课都属于间接信息。在大脑接收间接信息和直接信息的过程中，大脑会将这两种信息有机结合，帮助促进大脑的发展。就像我们在进行机械设计的过程中，利用书本的知识和自己对知识的理解来对产品进行创新一样。总而言之，通过参加机械设计大赛，通过自己动手制作加工产品的过程，会在一定程度上培养大学生自主创新的能力。
四、如何培养大学生创新能力
1.积极参加创新活动。积极参加全国或者高校组织的创新设计活动，培养自己的创新理念。或者在各大高校内由学生自己组织创新活动，让学生自己去大胆地尝试、创新，让学生自己在活动中积极发散思维，激发学生的创新能力，培养学生的创新人格。至于没有机会参加机械大赛的同学可以到比赛座位观看比赛，一方面增长自己的机械设计见识；另一方面可以吸取参赛队员的经验和创新设计。通过总结来增强自己的创新能力。2.建立合理制度。学校领导要重视创新活动的组织，让学校中更多的学生一起参与机械设计的活动中来，并且为活动提供良好的比赛氛围，建立合理的奖励机制。这样有助于调动学生创新的积极性。例如，在机械设计大赛中的一些学生获奖之后给予一定的奖励或者加分。建立类似的激励政策有利于鼓励学生创新，另一方面也为培养创新型人才作出了一定的贡献[3]。3.重视学生的个性发展，系统教学。由于对创新的了解不强，但对本专业的知识比较了解，因此，学校对初次参加机械大赛的学生开设了许多与创新相关的选修专业课，甚至允许学生跨专业、跨系来学习各种课程，便于学生进行综合性极强的学科训练。另外还为提高学生的创造性思维，开设了许多的心理学、思维科学、通识教育等科目。还将各种提高自身创新能力的方法在课堂上一一展现出来，例如，探索规律的现代科学创造法、重视分析的思维创新法、扩展思路的发散思维法、强化动因的群体机制创新创造法。不仅仅学生需要创新理念，学校、教师也需要学习。转变教学观念，教授学生正确的学生观。要把学生当做有丰富个性、创造潜能的主体，而不是看做一个被学校管理的对象和灌输知识的机器。通过制定适当的教学目标，经常参加机械创新设计类的赛事，将学生的个性和创新能力充分发挥出来。4.建立专业场地。学校一方面要支持学生进行创新设计，另一方面要积极拨款，主动建立创新基地，购买创新需要的活动设备和仪器，同时还有有相关的管理人员对这些场地和设施进行监督管理，防止学生因使用错误而导致受伤，或者学生的故意破坏等意外事故。保证这些基地和设备在合适的时间开放，使学生充分利用空闲时间，有针对性地培养自己的创新意识。提高学生参与机械设计活动的自觉性、积极性、主动性。
五、结语
由上文可知，我国在创新人才培养上面还存在着许多欠缺，要想提高大学生的机械设计能力就需要我国在创新设计理念培养上面继续改进，培养大学生的创新意识、实践能力和合作精神，积极参加全国举办的大学生机械创新大赛，在比赛中获得灵感，在比赛中寻找自己的不足，大学生要重视创新理念的自身培养，学生之间相互交流，相互合作。积极阅读课外书籍，培养自己的创新意识才有助于增强自己的机械设计能力。
作者:陈璜单位:集美大学诚毅学院
参考文献：
[1]何凤宇,等.提高工科大学生综合素质培养的思考——以沈阳农业大学机械创新设计大赛为例[J].内蒙古农业大学学报:社会科学版,2010,10(8).
【关键词】机械制造；机械设计；设计理念；技术创新
作为国民经济发展和现代化建设的基础性行业，随着现代社会工业化进程的不断加快，工业生产的需要也在不断增大，机械设计的技术水平也在不断的更新进步。现代机械设计巧妙的结合电子计算机、数学、力学、工程实践理论等领域，颠覆了以往传统的人工或生硬机械化的生产模式，给现代工业制造业带来了全新的改革。机械工具作为工业生产的基础方式，其奠基作用是无可替代的，现代机械制造行业的发展也是一国的综合国力和技术水平的很好体现，市场经济的飞速发展，科学技术的突飞猛进，和现代化建设的急切脚步都让工业机械的市场需求大大提高，在未来，机械制造行业的发展将有着更好的前景。现代机械设计应与最先进的科学技术和理念相结合，现代机械设计理念和技术创新对我国机械制造行业的发展有着不可忽略的意义。
1.现代机械设计内涵与设计理念
1.1现代机械设计概述
现代机械设计就是巧妙的结合电子计算机、数学、力学、工程实践理论等领域，按照具体的使用要求，分析、计算、构思机械的结构、原理、运动、能量和力的传递、零件的形状、大小、等不同的方面，并最终予以制作的全过程。
1.2现代机械设计的方法
传统的机械设计一般是按照目标和任务，制定一个方案，甚或制造出具体的样机，而后予以考核评定，在考核评定的基础之上，进行修改，形成第二方案，循环反复进行这一过程一直等到满意为止。具体的流程是：市场需求调查；归纳相关问题；综合分析问题；优化方案；修改方案；绘制图样。在传统机械设计中，由于受到设计观念、技术方法和设备条件的限制，设计要借助于大量的静止化和简化假设，这样就大大地影响了设计的精确度，设计中过度依靠主观灵感和经验，高效、准确和科学合理性受到了影响。现代机械设计分为广义的和狭义的两种，广义的设计针对的是实体化对象的整个过程，狭义设计针对的是图样完成的设计。现代机械设计的基本特征是智能化、经济性、集成化、并行、精确、动态运行。现代机械设计一般有几种分类，比较成熟的设计方法有：CAD、机电一体化的设计方法、最优化的机械设计方法、有限元的机械设计方法等等。正在发展中的新颖设计包括：智能、生命周期、创新、并行、稳健、虚拟等不同的类型。
1.3现代机械设计的理念
设计过程要遵循一些理性的、科学的基本原则，一般来说包括逻辑关系的确定，物理关系的确定，结构关系的确定，总体层面设计的最终确定。现代机械设计的理念是把信息技术、计算机辅助技术、智能技术和机械工程技术相结合，通过建立数学模型进行优化，融合数学、物理学、电子信息学、化工学、人体心理学、测量学等学科知识，从形象思维开始，综合运行各种思维方式，经过逻辑推理和判断及相应的综合、分析与决策，产生设计创意，经过精确的数据分析和操作，反复操作循环，最终完成设计方案。设计过程要充分考虑到设计任务，清晰设计目标，充分收集资料和数据，要设计出新结构和新方案，还要和客户进行讨论，注重各专业知识的配合，力求方案的科学性，要以严谨的态度对待设计图，不断修改方案，直到最佳，最后，现代机械设计的一个重要理念就是要将设计的过程贯彻于机械制造的始终，即使是草图结束以后也要动态进行调整。现代机械设计的理念秉承创新精神，注重逻辑和思维方式，运用科学合理的设计方法，结合最先进的科学技术，并且还要综合考虑经济性、稳定性、精确性、智能性等相关因素，充分融合环保设计、人性化设计、高性能设计、低能耗设计等理念，并且借鉴国内外的相关理论，实现设计理念的创新和发展。
2.现代机械设计相关技术分析
2.1节能环保设计技术
该技术充分考虑到了低耗能、高效益、环境保护等因素，主要包括以下几种：
（1）节能机械设计技术。设计中要求将能源利用率提高到最大化，在设计阶段要充分考虑产品的结构布局、加工工艺以及重复使用性和材料选择，以满足节能要求。
（2）环保机械设计技术。在产品的生命周期内，是否可以回收，对环境和人体健康有没有损害，要兼顾产品质量。
（3）材料设计。要充分考虑到材料本身，实现材料利用率的最大化。
（4）人性化设计技术。要考虑到人机统一，机械设计以人为本，从人出发，兼顾到科学技术，实现人机合一。
2.2优良性能设计技术
现代机械设计要充分考虑到产品的综合性能，主要包括：
（1）实验技术和可靠性的设计。监测产品和系统是否出现故障，对故障进行检测分析，研究预防故障和处治故障的方法，保证性能的可靠性。
（2）防断裂技术的设计。要充分考虑到机械设计的材料和结构能否在载荷、温度和电场等外力的作用下具有足够的抗破坏能力。
（3）系统动态设计技术。为了保证能够全过程监测机械的运行，对频率、动态响应、运动和振动等结构动态特性进行分析、评价和设计进行研究，研究机械是否有磨损等情况，保证产品的正常运行。
（4）防腐蚀设计技术。保证产品不被腐蚀，要在选择材料、防腐蚀结合和强度设计上着手。此外还包括状态检测补偿和控制技术。
2.3创建竞争优势设计技术
这是考虑到市场的需求，在市场中建立竞争优势的设计技术，主要包括以下几种：
（1）创新技术。在结合产品实际功能和质量的基础上，充分发挥创造性思维，设计出客户满意度高，符合市场需求的产品。
（2）低成本设计技术。设计时为保持竞争力，要充分降低成本，当然要兼顾现代机械设计投放市场的速度，缩短产品的设计周期。
（3）智能设计技术。智能化是现代机械设计中的一个重要特征，由于传统的CAD自动化技术已经不能满足机械自动化的要求，就要求比如ICAD这样的能够满足图形处理，数值计算，具备知识处理能力和能够为设计全过程提供智能化支持的技术。
3.实现不断创新理念的有效途径
要实现机械设计理念的不断创新，就要做到：一是要有着大胆的挑战权威精神，要常存质疑，充分利用各种假说，大胆假设，小心求证，突破传统的束缚创新的理念。二是要勇于承担责任，敢于承受风险，机械设计的研究是一个漫长的循环的过程，周而复始，备尝艰辛，要在失败中不断奋斗，不畏惧风险。三是要正确认识机械设计的特点，掌握科学的理论，合理实践，不断突破机械设计创新的理论，可以根据已有的科学原理和技术进行创新，可以在原有原理和技术的基础上进行技术改革和创新，可以吸收其他领域的研究成果进行创新，可以引进国外先进技术进行创新。
关键词：机械设计能力；创新设计理念；大学生
h随着大数据时代的到来，我国需要紧紧跟随世界发展速度，建设创新型国家，从制造大国转变为创造大国，由此导致我国的创新型人才极度缺乏。如今，培养具有实践能力和创新精神的人才是我国教育改革的重要任务，也是教育改革的一大方向。现在我国的各大高校正探究人才培养的有效措施，不断加大对人才培养的资金支持和教学设施改进。积极培养初创型人才，培养具有创新能力和创新意识的高技术人才，是我国教育的重要任务目标之一。
一、创新设计理念
概述和机械大赛的作用创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的科研成果进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性、科学性以及实用成果性的一种实践活动。在机械设计能力中如果将创新理念与其相互结合，将会把艺术、社会、技术、文化等融在设计之中，从而创造出实用性的新产品。为了培养大学生的创新意识、实践能力和合作精神，强化学生综合能力的培养和基础知识，在2000年开始，全国大学生机械大赛就开始举办，在各大高校中，机械创新受到广大教师领导的重视。教育部部长早就指出创新是发展的根本，没有创新就没有发展；设计决定着产品的功能、寿命；机械决定着一个国家工业的发展程度[1]。学生通过参加大赛一方面提高学生的创新设计能力，一方面增强学生的创新意识，让学生将理论转化为实际经验。为国家培养创新型人才，使创新的理念成为学术界的潮流，将比赛中创新的理念和理论知识用到生活中，激发大学生创新潜能，提高大学生的实际动手能力。
二、大学生创新设计的不足
1.高校的师资力量不足
教育的改革是在教师，学生创新能力的培养也是在教师，因此，教师教学水平的高低会直接影响到学生的创新能力。培养学生的创新意识，需要教师不能单调古板，反而要有着强大的创新激情，严谨的学习态度和雄厚的学术功底。但是即使有这样的教学资源，学生的创新意识仍然不足，一方面是由于指导学生进行机械设计仍然有一定的难度，另一方面就是我们的创新教学仍处于开始阶段，没有什么经验可以借鉴。机械创新设计大赛的实践能力很强，学生要在短时间里拿出作品是有一定的难度，而且青年教师的经验缺乏，没有专业的专家指导很难实现机械设计的创新。
2.学生的知识储备不够，创新意识也十分薄弱
在中国传统的教育制度所培养的学生只会考试、死读书。不会临机应变，独立自主的学习；在这样的教学之下，学生学习的主动性和积极性不高而其思考能力也十分有限，严重地限制了创新型人才发展，试问这样如何让学生有自己的创新理念？尤其是我国大学的应试化教育更是阻碍学生发展，使学生在大学学习期间学到知识有限，思想十分僵硬。在机械设计大赛的参与中，大部分为高中生，并没有系统地学习专业课，基础课也只是刚刚学完，学生也不能灵活地将所学到的知识运用到实践中去。因此，在学生参加机械设计大赛的时候，虽然积极性很高，但随着机械的加工制作，学生并不能靠自己的能力来解决困难，这时候学生就会出现厌恶的情绪，放弃参加比赛的机会。而且，高中生的责任感并不是很强，真正参加到最后比赛中的学生少之又少。
三、创新设计理念对机械设计的重要性
在机械设计中，如果单纯地依靠课本上原先的设计材料，无法将机械制造的理论和实践发挥到最大用处，因此，在机械设计中创新理念是机械设计的核心，一个设计产品，如果仅依靠模仿其他人，是无法实现其原本的价值，只有将自己的创新理念与自己的机械设计相互融合，创造出属于自己的产品，才能在一定程度上反映自己是一名合格的创新型人才，由此可见，创新理念在机械设计中是十分重要的[2]。相对而言，创新的机械设计产品也在一定程度上帮助自己促进全脑的开发，因为人是通过感觉系统来感知外界信息的，如果在设计的过程中有不同的信息由大脑中不同的通道进入人体的反射神经中，那么大量的信息就会刺激脑细胞生长，使人脑得到良好的塑造；另外我们所接收的信息分为直接信息和间接信息，直接信息是我们通过自己的大脑根据实际经验总结出来的对大自然的认知，而间接信息就属于外界告知或者他人总结出来写在书本上的，例如我们课本的学习和老师的授课都属于间接信息。在大脑接收间接信息和直接信息的过程中，大脑会将这两种信息有机结合，帮助促进大脑的发展。就像我们在进行机械设计的过程中，利用书本的知识和自己对知识的理解来对产品进行创新一样。总而言之，通过参加机械设计大赛，通过自己动手制作加工产品的过程，会在一定程度上培养大学生自主创新的能力。
四、如何培养大学生创新能力
1.积极参加创新活动
积极参加全国或者高校组织的创新设计活动，培养自己的创新理念。或者在各大高校内由学生自己组织创新活动，让学生自己去大胆地尝试、创新，让学生自己在活动中积极发散思维，激发学生的创新能力，培养学生的创新人格。至于没有机会参加机械大赛的同学可以到比赛座位观看比赛，一方面增长自己的机械设计见识；另一方面可以吸取参赛队员的经验和创新设计。通过总结来增强自己的创新能力。
2.建立合理制度
学校领导要重视创新活动的组织，让学校中更多的学生一起参与机械设计的活动中来，并且为活动提供良好的比赛氛围，建立合理的奖励机制。这样有助于调动学生创新的积极性。例如，在机械设计大赛中的一些学生获奖之后给予一定的奖励或者加分。建立类似的激励政策有利于鼓励学生创新，另一方面也为培养创新型人才作出了一定的贡献[3]。
3.重视学生的个性发展，系统教学
由于对创新的了解不强，但对本专业的知识比较了解，因此，学校对初次参加机械大赛的学生开设了许多与创新相关的选修专业课，甚至允许学生跨专业、跨系来学习各种课程，便于学生进行综合性极强的学科训练。另外还为提高学生的创造性思维，开设了许多的心理学、思维科学、通识教育等科目。还将各种提高自身创新能力的方法在课堂上一一展现出来，例如，探索规律的现代科学创造法、重视分析的思维创新法、扩展思路的发散思维法、强化动因的群体机制创新创造法。不仅仅学生需要创新理念，学校、教师也需要学习。转变教学观念，教授学生正确的学生观。要把学生当做有丰富个性、创造潜能的主体，而不是看做一个被学校管理的对象和灌输知识的机器。通过制定适当的教学目标，经常参加机械创新设计类的赛事，将学生的个性和创新能力充分发挥出来。
4.建立专业场地学校
一方面要支持学生进行创新设计，另一方面要积极拨款，主动建立创新基地，购买创新需要的活动设备和仪器，同时还有有相关的管理人员对这些场地和设施进行监督管理，防止学生因使用错误而导致受伤，或者学生的故意破坏等意外事故。保证这些基地和设备在合适的时间开放，使学生充分利用空闲时间，有针对性地培养自己的创新意识。提高学生参与机械设计活动的自觉性、积极性、主动性。
五、结语
由上文可知，我国在创新人才培养上面还存在着许多欠缺，要想提高大学生的机械设计能力就需要我国在创新设计理念培养上面继续改进，培养大学生的创新意识、实践能力和合作精神，积极参加全国举办的大学生机械创新大赛，在比赛中获得灵感，在比赛中寻找自己的不足，大学生要重视创新理念的自身培养，学生之间相互交流，相互合作。积极阅读课外书籍，培养自己的创新意识才有助于增强自己的机械设计能力。
参考文献：
[1]何凤宇,等.提高工科大学生综合素质培养的思考——以沈阳农业大学机械创新设计大赛为例[J].内蒙古农业大学学报:社会科学版,2010,10(8).
[2]张燕,等.机械创新设计能力培养的探讨[J].海南大学学报:自然科学版,2015,9(25).
关键词：机械设计基础实践教学教学环节改革
一、机械设计基础课程的实践教学及其重要作用
机械设计基础课程属于机械工程类各专业学生必修的主干技术基础课程之一，在培养学生的机械设计综合能力方面占有重要地位。实践性教学是本课程的重要组成部分，其目的是不仅帮助学生理解课程的基本理论，更成为培养学生核心能力的至关重要的环节。因此，实践教学环节的改革是课程体系改革的着力点。
二、我院机械设计基础课程实践教学现状
1.实践教学基本情况
机械设计基础课程的实验教学内容主要是按大纲要求的基本实验包括“机构运动简图测绘”、“齿轮范成和参数测定”、“带传动”等；综合性、创新性实验项目只作为课下选做。实验考核成绩，一般以实验报告成绩占平时总成绩10-20%的比例计入平时成绩，且作为考核标准。综合性、创新性实验项目没有计入总成绩，学生参与积极性不高，一般学生只是走过场，敷衍了事，达不到实验的目的和要求。课程设计集中在课程结束后3周时间，并单独计算成绩。
2.存在的主要问题
（1）基础实验大部分为验证性实验，而作为锻炼学生自主设计和创新思维的综合性、设计性实验没有引起学生足够的重视。
（2）综合运用所学知识分析、解决实际问题的课程大作业，学生没有发挥主观能动性积极参与。
（3）与课程相关的学生课外科技活动没有充分开展，学校实验设备未得到充分利用。
因此，深化机械设计基础课程实践教学改革非常必要。无论是在实验项目的开发和研制方面，还是在实践教学的组织管理方面，存在诸多问题有待研究和解决。
三、实践教学的改革方向与改革内容
1.实践教学改革的主要方向
（1）加大作业力度，通过大作业训练学生简单的工程意识，同时培养学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力。
（2）加强综合型、设计性实验项目及与课程相关的课外科技活动的开展。能够很好地锻炼学生综合运用所学知识，开发学生设计思维和创新思维。对培养学生工程意识、设计能力和实践动手能力都有不可替代的作用。
2.实践教学改革的主要内容
为了适应当前工业技术和机械学科综合的发展步伐，实践环节增强了学生的设计动手能力。如实验中增加了联接件结构设计、传动方案综合实验、轴系结构设计、结构分析等。机械运动方案的创新设计包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等基本机构的应用扩展和组合设计等。教师也可以将科研中新的研究成果，经过适当的提炼和加工，转变为适合的学生教学实验或课程设计题目。
（1）完善认知教学，培养学生的认知能力。该实践教学主要是学生的认知过程，其主要内容是参观典型零件和机械拆装展示。通过认知实验，增加学生对机械的功能、种类、组成和各种常用零部件和运动机构的感性认识，清楚本课程所要掌握的知识结构。此外，对零部件的类型、结构等教学内容在实物模型陈列室讲解，将传统的课堂教学转到现场教学。
（2）系统的实验教学，培养学生的实践能力和创新能力。实验教学中采用传统试验和创新实验相结合。主要的实验环节有：
①机械传动试验。实验装置采用多种组合的设计模式，分动力系统、传动系统和测试系统。通过多种组合完成齿轮传动、链传动、皮带传动、蜗轮蜗杆传动。通过实验的装配组合，还可以加深学生对轴系装配的理解。
②机构创意组合综合实验。该实验通过对各种空间机构的组合实践，使学生对空间机构的组成、运动特点及其机构运动多样性等问题有更全面、更深入的理解。试验台可拼装出30种空间机构。该机构主要培养学生的创新能力、综合设计能力及实践动手能力。
③轮系创新设计实验。试验台可拼装出12种轮系，通过拼装试验，使学生对轮系结构、类型、应用、传，动比计算与自锁、周转轮系齿数的确定等问题有更清晰、更全面、更深入的理解。
④机、电、气、液创新设计综合实验。可实现机械、电子、液压、气动与启动、控制和测试等多学科知识的交叉认识。有利于拓宽学生知识领域，优化知识结构。
（3）采用现代设计技术，培养学生的综合实践能力。
①课程设计是该门课程的主要实践环节，设计中倡导学生使用计算机辅助设计、虚拟仿真设计等现代设计分析方法。在机械原理部分的教学中，开设机械系统动力学分析课程，主要讲授如何运用ADAMS软件进行机构的三维建模和运动、动力学仿真。
②在机械设计基础理论教学中，有侧重地在不同章节讲授SolidWorks的三维造型与装配、工程分析应用。在学完机械原理的部分内容后，要求学生根据机器的工作原理拟定传动方案，确定机构的运动尺寸，用ADAMS建模后，对机构进行运动和动力学分析。
四、结语
实践教学环节的设计作为教学体系改革的一部分在国家人才培养战略计划中具有深远意义。对于普通高校机械工程类本科教育而言，按照“宽口径、厚基础”的教育方针，就是要求学生具备相应的专业基础、较宽领域的基础知识、创新设计与综合实践能力。近两年的实践表明，注重实践能调动学生的学习积极性和创造性，首先，给予学生更大的选择空间，这样有利于激发学生学习的主动性和创造力：其次，有利于培养学生创新能力。通过创新组合试验和创新课程设计，有意地培养学生创新思维，在设计中既要因势利导，又要让学生学会发散思维。在实践中培养学生的创新意识和能力；再次，有利于培养学生的团队合作意识。设计中采用小组设计模式，给学生提供互相交流、互相帮助的分工合作条件，通过小组讨论，自定设计题目。让学生发挥团结协作精神，将学生的团队精神及联合攻关意识融入实验教学和课程设计的各个环节。
本文根据机械设计基础课程的教学特点，对如何改革机械设计基础课程的实践教学，提高学生创新能力方面进行了探讨，供工科类各专业教育工作者参考。
参考文献：
[1]邓宗全，束宝玉，陈明.国家工科机械基础课程教学基地建设的研究与实践[J].中国大学教学，2008（2）：12-14.
[2]陆萍，来可总，栾茕，等.机械设计基础课程教学改革研究与实践[J].高等理科教育，2006（1）：49-51.
关键词：综合课程设计；创新能力；机构创意拼接
为适应社会对创新型和复合型人才的需求，机械专业的课程体系和培养模式不断改进。电子科技大学在机械设计制造及自动化专业开设了综合课程设计课程，是一门以培养机械专业学生的创新思维和提高学生的创新设计能力为目的实践类课程，该门课程体现了专业基础知识和现代设计方法、三维建模软件和工程分析软件的结合。
机构创意拼接实验为学生提供将设计理念转变成简易机构的平台，学生在平台上体验从搭接、验证、调试、改进到确定设计方案的过程，改变了传统教学中学生对平面机构的学习和设计只停留在理论设计的状况。
将机构创意拼接实验与综合课程设计相结合，鼓励学生将机构创意拼接实验中的作品进行的详细设计，为拼接实验中的简单形状构件选择材料、设计尺寸、进行结构强度分析，并绘制零件图和系统装配图。这种有机结合使学生模拟经历产品开发的完整流程，有助于学生形成完整的工程意识和系统观念。
一、综合课程设计课程分析
1.开设综合课程设计的意义和可行性
传统的机械原理和机械设计两门课程都设置了课程设计环节，两门课程的课程设计都是在期末进行的，相互之间没有关联。多年来一直沿用的课程设计题目较少，相似或相同课题的学生较多，在网站上也能够找到许多参考资料，抄袭情况屡见不鲜，不利于学生的独立思考，造成课程设计无法达到预期目的。
随着计算机技术和信息技术的发展，机械专业的基础课程除了传授机械设计制造的基础知识以外，还应融入现代设计理论和工程计算软件知识。电子科技大学在机械设计制造及自动化专业培养方案中增加了一门独立的实践课―综合课程设计，在第六学期开设，取代了原有的相对独立的机械原理课程设计和机械设计课程设计。综合课程设计是培养学生机械综合设计能力和创新能力的实践性环节，设置该课程的目的以培养卓越工程技术人才为目标，注重培养学生的创新设计能力和应用现代先进分析技术和设计手段解决工程实际问题的能力。
在大三上学期，学生已经学习了机械制图、理论力学、材料力学和机械原理、工程控制等专业基础课程，具备了进行产品设计部分的基础知识。在大三下学期，开始学习机械设计、产品造型设计、CAD/CAE/CAM、产品优化设计和制造技术等课程，对产品进行强度校核、造型设计、工程分析、公差设计需要这些课程的知识。因此，在学期开始时布置设计任务，学生可以先进行方案设计，随着相关课程学习的逐步深入，有针对性、有目的地拓展产品设计所需的知识，到期末提交设计作业，对于进展较慢的学生，可以延至下一学期开学时提交作业。在整个过程中，学生将综合运用各门学科基础课和专业课程的知识，完成自己的作品，既体验了机械设计过程，又能够体会到机械工程学科体系中各门课程之间的联系。
2.综合课程设计的教学过程设计
综合课程设计为学生提供一个实践训练的平台，要求学生按照机械产品设计的流程，综合应用机械类各门课程的知识，设计一种具有工程应用价值的机构。主要工作包括选择构件类型，进行构件的强度刚度计算并确定其主要尺寸，在计算机上进行有限元分析和装配仿真，接下来确定尺寸公差和形位公差，绘制主要零件图和装配图。鼓励学有余力的学生进行产品主要尺寸的优化设计以及工艺过程的设计。
综合课程设计采用讲授和辅导答疑相结合的方式进行。在教学过程中，讲授机械设计的流程，详细讲解各环节的主要工作，使学生了解每一环节所需知识，以及所需知识来自哪一门课程，从而指导学生有目的地学习各门相关课程，对提高学生的学习相关课程的热情有积极的作用。
为锻炼学生的团队协作精神，学生可以自由组成二人小组，每组提交一份在设计说明书和设计图纸，在封面上按照贡献大小排序署名，在说明书中详细说明两人各自完成的工作。题目由学生自行拟定，创意设计一种有应用价值的机构。设计说明书包括功能原理设计、机构选型设计、结构强度设计、公差与配合设计等内容。课程的考核成绩根据初期检查、中期检查、答辩和设计报告质量来综合评定。
二、结合机构创意拼接实验，强化学生综合设计能力
机构创意拼接实验是一门独立的实验课程，学生在搭接实验台上任意选择平面机构类型，组装调整机构尺寸，能够比较直观、方便的搭接、验证、调试、改进和确定设计方案，较好地改善了在校学生对平面机构的学习和设计只停留在理论设计的状况。开设机构创意拼接实验的目的是加深学生对平面机构的组成原理及其运动特性的理解和感性认识，培养学生创新意识及综合设计的能力，训练学生的工程实践动手能力。
机构创意拼接实验与综合课程设计在同一学期开课，学生在实验平台上经过反复尝试与修改，已经设计出了具有某种功能的机构，构件的基本尺寸已经确定，如能将设计成果直接代入后续的综合课程设计课程，可以节省大量的时间。针对已初步完成的机构，接下来需要进行运动分析和动力分析，计算作用在各构件上的载荷，进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。
将两门课程相结合，使学生能延续由一个机构运动简图向机器过渡的设计过程。学生在机构创意拼接实验中完成了机械设计流程中功能设计和方案设计工作，完成了机构运动简图的绘制和机构自由度的计算。在综合课程设计中，直接进入总体设计和结构详细设计阶段。绘制装配草图，进行机架、构件与机架连接、轴承座、轴与轴上零件定位和固定方式的设计，对主要构件的强度和刚度计算。综合考虑材料、加工工艺、装配、、耐磨性以及性价比问题，确定重要尺寸和公差配合、形位公差及表面粗糙
度等，最终确定各构件的形状、尺寸和材料，并绘制零件图和装配图。
在设计过程中，可以根据学生能力的实际情况，在上述工作的基础上，利用三维建模软件进行运动和装配仿真，利用有限元方法来进行载荷和应力分析，利用优化设计来优选零件尺寸。
主体工作完成后，要求学生将设计构思和设计方案整理成设计说明书。说明书需要按照规定的格式撰写，培养学生的规范意识。
经过了三年的教学实践和不断改进，已经取得了一定的成果。在一个学期之内，大部分学生能够协调合作，完成概念设计到图纸的基本设计流程，建立了系统性的设计理念，在规范整理文档方面也得到了锻炼。部分优秀的学生能够利用相关课程所学知识，运用三维建模软件、有限元分析软件和数学计算软件进行机构的建模、优化设计和工程分析，综合能力明显提高。
综合课程设计课程有助于学生形成完整的工程意识和系统观念，对提高学生的创新能力起着重要作用。将机构拼接实验与综合课程设计相结合，相当于延长了课程设计时间，学生在拼接试验台上完成了机构的功能设计和方案设计工作，详细的设计工作在综合课程设计中完成，实现两门课程的无缝连接。学生在两门课中的作品经过进一步细化和优化，可以参加机械创新设计大赛，也可以做为本科毕业设计。
两门课程的结合极大地提高了学生的设计兴趣、效率和质量，同时培养了学生的创新实践能力，获得了较好的教学效果。
参考文献：
[1]濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
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