高职机械设计教学与创新设计能力的培养

景华荣　杭佑庭

摘要 制造业竞争的核心是新产品的设计和制造技术的竞争。在将我国由制造大国转变成创造大国的形势下，积极探索适应机械类学生的机械设计教学模式，对于培养具有创新意识、创新激情、创新思维及创新能力的机械设计人员，具有特别重要的现实意义。

关键词 机械设计；创新；创造性思维；教学法

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-489X（2009）09-0043-02

Teaching of Mechanical Design in Secondary Vocational Schools and Cultivation of Creatively Designed Capacity//Jing Huarong, Hang Youting

Abstract As for the manufacturing industry, the kernel of competition is the design of new products and the manufacturing technology. In the past, our country was only a manufacture country. Now she is turning into a creation country. Under the situation, we should further investigate and study the teaching method of the mechanical design in order to make students of mechanical design have creative ideas, creative enthusiasm and so on.

Key words mechanical design；creative ideas；creative thoughts；teaching method

Authors address Jiangdu Vocational Education Center, Jiangdu, Jiangsu, 225200

教学是传授知识、培养学生创新能力的主要阵地和渠道。但由于机械设计基础课程内容的广泛性和学时有限性之间的矛盾，加之传统授课方式的束缚，学生实践经验的缺乏，影响了学生掌握更多有关机械设计的知识，限制了学生分析、构思和设计能力的培养。同时教师感到课程中许多内容过于复杂，难以口头表述，学生理解费力，存在重复、陈旧、不完整的现象，传统的教学方式难以奏效，束缚学生创新的意识，限制创新能力的培养［1］。

1 机械设计中创造性思维的基本形式

1.1 发散型思维发散型思维就是在思维过程中，通过所得到的若干概念的重新组合，大胆地向四周辐射，扩散出两个或更多可能的答案、设想或解决方式。发散型思维既无一定的方向，也没有一定的范围，不墨守成规，不拘泥于传统方法，对所思考的问题标新立异，达到“海阔天空”“异想天开”的境界。发散型思维能力的高低，取决于知识面、想象力，尤其是迁移能力。发散型思维具体形式有立体思维、多路思维、反向思维、相关思维、相似思维、求同思维、替代思维等等。发散型思维所追求目标是获得尽可能多、尽可能新、尽可能独创的、前所未有的设想、方法、形式、思路、解法和可能性，它为机械创新设计提供了多种可能。

1.2 聚合型思维聚合型思维就是以某个思考对象为轴，从不同方向和不同的角度，将思维指向这个中心点以供选择，达到解决问题的目的。也就是从众多信息中确认一个自认为最佳或最好的方案。聚合型思维具有概括性、及时性、正确性的特点。聚合型思维能力的高低取决于一个人的分析、综合、抽象、概括、判断推理能力的强弱。发散型思维和聚合型思维都是创造性思维的重要组成部分，两者相互联系、密不可分，任何一个机械创新设计都是从发散型思维到聚合型思维，再从聚合型思维到发散型思维，多次循环往复，直到解决问题或创造性思维形成。

1.3 灵感思维灵感是指经过长期的思考和探索后，受到某种现象的启发，在头脑中突然出现的独创性的意念或设想，它是人们的创造活动达到高潮后出现一种富有创造性的飞跃思维的智能状态。灵感是思维的迅速升华与高级浓缩，是过程的省略。灵感既是一种思维形式，又是大脑加工信息的一种高层次功能。许多科学家发现，新产品的问世都是通过灵感思维活动创造出来的，作为机械设计工作者更应该注重灵感开发，得到灵感的帮助从而大大提高创造、创新能力［2］。

1.4 想象思维想象思维是一种抽象的思维活动，想象可以是非理性的凭空想象，也可以是理想的在已有确定性基础上进行重新组合或部分更新性质的想象。想象思维具有以客观现实为基础，高度概括性和形象性及重新组合与再创造等特点。想象是人类思维之树上最美丽、神奇的花朵，没有想象就没有创造，创造离不开想象，想象是创造的精髓，没有想象的机械创新设计是不可想象的，想象力促成创新成果已成为现代机械设计人员的必然要求［3］。

2 机械设计教学中培养学生创新能力的途径

2.1 优化机械课程设计的内容，突出学生创造性思维的培养机械课程设计过程实质就是创造的过程，是从无到有，破旧立新重新设计出新颖、实用的产品的过程。但传统的机械课程设计往往把一些定式的设计作为内容，如减速器是一种比较典型的机械传动装置，包含了齿轮、轴、轴承键、联轴器及箱体等大部分通用零件。作为课程设计的内容，曾收到过比较好的教学效果，但是，在新的形势下，也存在明显的不足［4］。首先，不利于学生个性的发展。课程设计时，设计指导书详细讲解了减速器设计各个步骤的时间分配、设计要求、设计方案、所用公式，甚至还给出了设计范例。是采用一级变速还是采用二级变速，齿轮是直齿还是斜齿，都是由教师规定的，学生只要按部就班，依葫芦画瓢，没有发挥的余地。千篇一律的内容，程序式化的过程，非常不利学生发挥特长，束缚了学生的思维，很容易形成思维定势，制约学生创造力的发挥。

其次，不利于培养学生的创新能力。设计的本质是创新，创新是设计的核心，没有创新就谈不上设计，而减速器早已有系列标准，并由专业厂家生产，从这种意义上讲，减速器设计根本不是创新，充其量是一个大作业罢了，更重要的是不利于激发学生兴趣。设计是一种复杂的智力工作，需要设计者满腔热情地投入，减速器设计虽然工作量大，但主要集中在繁琐的计算和绘图上，根本谈不上创造，不利于激发学生兴趣和激情，不能很好地调动学生积极性和主动性，不能适应当前素质教育的大形势。

2.2 在教学中培养学生创新能力的途径在教学过程中减少课堂讲授时数，营造课堂创新环境，在各个环节中贯彻学生自学、教师导学的思想，培养学生“存疑、求异”的思维形式。培养学生创新能力的途径有很多，以下几种仅供参考。

1）针对某一专题，组织学生进行讨论。例如以四杆机构的演化和应用为主题，从演化的形式、运动的规律、机构功能、死点问题等方面，教师布置任务组织引导学生对日常生活中常见的机械产品进行观察，以及通过网络等途径收集相应的技术资料进行分析。锻炼发散和激励思维，是形成创见的一种方法。它能使参与讨论的人相互启发、激励、取长补短，引起创新设想的连锁反应，有思维自由奔放、打破常规、新的设想激励涌现的特点。但是讨论的目标要明确，事先要有准备，其原则是：鼓励自由思考，随心所欲，设想新异；不许批评别人的设想；有的放矢，不泛泛空谈；推迟评价，不过早定论；讨论者一律平等，不提倡少数服从多数；及时归纳、总结、记录各种设想。

2）充分利用现代化的教学手段。机械创新设计需要利用各种产品的实物、模型辅助教学，更需要利用CAI课件、电视录像片段等现代化多元素教学手段进行生动形象的教学，加大信息量，增强感性认识，激活课堂教学，有助于促进学生的创造力的形成和发展。

2.3 采用项目（任务）教学法项目（任务）教学法是以任务为起点，以能力培养为核心，激发和培养学生独立探究的能力和解决问题的能力。教师施教、学生学习和师生共同实践三者结合起来，既加深了对理论知识的理解，又锻炼了实际工作能力，以学生为主体构建工作情境，设计工作任务，给学生搭建平台。项目和任务应带有综合性和开放性、新颖性，以便激发学生的创造热情、想象力。为完成任务，学生可以分组，各小组分工协作，通过多种渠道获取任务所需的资料，然后经过小组内成员的讨论，甚至争论，激起智慧之火花。学生在任务的驱动下，既满足学生的成就感，开拓了思维想象的空间，又培养了学生的创新意识和能力。

运用项目教学应注意的主要问题是项目的选择要恰当，既要符合学生认知能力，又要具有开放性，以便于学生的创造性设计。例如选择“住宅楼晒衣架”这类常见产品为项目。教师只提出实用、耐用、美观、轻巧、新颖、使用安装方便等基本要求，具体结构由学生发挥自己的想象力和创造力去完成。

3 小结

总之，机械设计是一门综合性、实践性、实用性很强的课程，设计方法、步骤、理论都比较成熟，设计过程中的计算量、绘图工作量很大，也有大量先例可供参考，这些都是束缚创造、创新的篱笆，因而要求教师在教学中必须突破这些束缚，培养出具有创新意识和能力的新一代工程技术人员，为我国从制造业大国向创造大国转变作出贡献。

参考文献

[1]张孝文.机械创新设计案例教学法的研究[J].北京教育,2007(2)

[2]沈惠平.机械新设计极其研究[J].机械科学与技术,1997(5)

[3]王利华.机械创新设计中创造性思维的研究[J].内蒙古民族大学学报,2005(4)

[4]张小亮.论在机械课程设计中开展创新设计的必要性和可行性[J].北京工业职业技术学院学报,2006(7)