应用型本科机械类专业学生设计创新能力培养体系的构建

杨 敏

（无锡太湖学院智能装备工程学院 江苏 无锡 213064）

中共十八届五中全会确立了 “创新、协调、绿色、开放、共享” 五大发展理念，其中创新被放在发展理念的首位[1]。2015年国务院办公厅发布了《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，深化高等学校创新创业教育改革，是国家实施创新驱动发展战略、促进经济提质增效升级的迫切需要，是推进高等教育综合改革、促进高校毕业生更高质量创业就业的重要举措[2]。培养大学生的创新创业精神，提升大学生的创新创业思维和实践能力，是当前应用型高校研究的重要课题，深化创新教育改革、激励创新动力、夯实知识基础是高校教师在课程教学中应时刻关注和努力的方向。

无锡太湖学院作为江苏省最早完成独立转设的民办高校，一贯坚持需求向导、创新引领，实施转型发展、内涵发展、特色发展三大战略，智能装备工程学院秉承学校应用型人才 “一专多能” 的培养要求，提出了学生个性化发展需求与社会需求相融合，人才特质兴趣类型与社会岗位类型相匹配的分类培养模式[3]。本文以智能装备工程学院分类培养模式中创新类人才为试点，以夯实知识基础、激发学生的求新求异兴趣、提高学生的创新能力为培养目标，构建学生设计创新能力培养体系。

1 现有课程体系在学生设计创新能力培养方面存在的问题

机械类专业是各工科院校普遍开设的传统专业，其中应用型院校以培养从事专业领域内的产品设计、制造、技术开发、生产管理、技术服务等工作、具有一定创新能力的应用型高级工程技术人才为培养目标，因此，机械设计方面的创新能力培养是其培养体系中的一个重要方面。

现有课程体系在学生设计创新能力培养方面存在以下问题：①人才培养方案在该方面涉及学分比重较低；②理论教学体系健全，但与实践教学体系脱节，不能实现相辅相成、相互促进；③创新实践平台和途径缺乏，学生创新实践活动经验不足[4]；④只强调创新设计，忽略了机械类专业创新设计常用绘图工具的训练；⑤学生从事创新设计活动的自信心不足。

2 应用型本科机械类专业学生设计创新能力培养体系的构建

针对上述问题，构建设计创新能力培养体系，应贯穿四年教学全过程。通过优化课程结构、重构教学内容，充分利用课堂内外教学资源与平台，设计各阶段的教学模式、实施方案和阶段性目标，构建全方位的机械设计创新能力培养体系，如图1所示。

图1 应用型本科机械类专业学生设计创新能力培养体系

2.1 第一课堂与第二课堂相融合

不再一味强调课堂教学来提高教学质量，形成以课堂教学为主、课外培养为辅，第一、第二课堂相结合的新教学方式。

2.1.1 重构第一课堂教学内容，创新教学方法

第一课堂完善以实用为本的理论体系，通过优化课程结构，理顺创新设计所需具备的理论知识和能力要素；通过重构课程内容，对标专业标准，引入先进设计理念和前沿技术，突出设计创新要素，结合项目案例教学，紧密贴合行业实际，将工程项目引入教学内容，丰富课堂教学的组织形式。

“工程制图” 课程中，在传统机械制图基本知识教学内容基础上，融入AutoCAD软件操作教学，要求手工绘图与软件绘图齐头并进；同时教师通过介绍三维常用软件、使用三维模型展示等方式，帮助学生树立初步的三维意识；减少画法几何类题目的练习，提高项目案例类零部件的训练比例；实施普通班与提高班的分层教学模式，根据学生特质，选择适合的教学难度，培养学生基本绘图能力的同时，选拔优秀学生，尽早培养，为后续参加学科竞赛、创新训练项目、从事科研或企业项目实践打好基础。

第一课堂也应充分利用现代信息技术推进课堂教学改革，采取翻转课堂、混合式教学等多种教学形式，实施以学生为中心的启发式、合作式、参与式教学。课前课后，利用网络课程引导学生自主学习，课堂中，教师侧重于问题引导、疑难讲解和案例研讨。充分利用现代数字化技术使理论知识动起来、实验步骤清晰起来；利用学习通APP、智慧课堂、QQ课程群等形式推进师生间、生生间的互动交流，使教学活起来，学生忙起来。同时建立与教学过程相匹配的全过程、多元化的考核评价体系，期末考核与过程考核相结合，全面合理评价学生对课程目标的达成情况。

2.1.2 第二课堂活动多元化

第二课堂作为大学生学习生活的重要组成部分，具有趣味性、知识复合性、自主性、团队协作性、实践性、创造性等特点，大力开展第二课堂建设，有利于弥补第一课堂课时不足、实践不够的问题，有利于巩固和深化第一课堂的教学成效，激发学生的求知动力和对第一课堂的学习需求。第二课堂的切实落地应结合学院和专业的具体情况，可以从以下几方面采取相应措施来保障[5]。

①利用课后时间，开设相对应的小班化课堂，因材施教，在大班授课基础上分成不同层次的小班辅导，特别针对低年级学生配备专业辅导老师，提高学习效率；

②成立学生自我管理的科技类社团，将组织专业性、创新性的课外活动作为社团的最大特色，整个社团的日常活动围绕扩展专业知识而展开，让专业技能不再是课堂枯燥的书本，而变成一群志同道合的朋友相互交流沟通的纽带，有利于增强学生对专业的认可和兴趣。并且随着社团每年新鲜血液的补充，将良好的专业素养通过科技社团传承下去；

③组织学生参加各级各类竞赛，通过比赛充分调动学生学习积极性，增强实践动手能力、创新能力和解决实际问题的能力；

④从科技类社团和参赛团员中选拔低年级表现优秀的学生，以分类培养创新人才小组为平台，由经验丰富的导师进行个性化辅导，参与大学生创新项目、导师科研、企业横向课题，将专业理论学习与科研实践应用并行，按照创新型人才进行培养；

⑤邀请专业学术水平高、科研能力强的校内校外教授专家来校开设学科前沿讲座，开阔学生视野、提升专业素养，有利于培养学生创新意识；邀请校企合作企业工程师、技术人员举办工程实践讲座，介绍行业现状、先进技术应用及企业用人标准等，使学生提早接触企业，一方面对学生学习专业知识有一定的激励作用，另一方面有利于学生提早摆正自身位置，正确定位，设定切实可行的目标。

2.1.3 激励机制与监管制度并行

注重课内与课外相结合，有机融合第一、第二课堂，需要激励机制与监管制度并行。一方面采取一定的奖励措施，如 “以赛代考” 、学分置换、免修相关课程或实训，等等，以充分调动学生的积极性；另一方面健全第二课堂保障制度，加强过程管理。如图2所示。

图2 第一课堂与第二课堂相融合

2.2 理论体系与实践体系相融合

打破理论体系与实践体系之间的壁垒，紧密贴合行业实际，将工程项目引入教学过程中，分基础、提高、综合运用三个阶段[6-7]。

①基础阶段：基础理论融合在多项小任务中教授，采用 “项目驱动+课程联动” 的形式，创新PBL教学法。以典型工程项目设计为主线，分解子任务，融入创新设计相关课程中，每项子任务按知识与技能目标、任务描述与分析、相关理论知识、任务实施与小结、测评交流进行。进行课程理论知识学习的同时，完成项目任务设计的实践，既克服了理论课程空洞的理论说教，有效激发学生的学习兴趣，又通过完成各子任务将各课程抽象的知识点有机串联起来，使相关知识在学生头脑中形成具体的整体印象。

“机械设计” 课程中，采用项目一贯式的教学思路，如图3（p91）。将实际项目分解成若干子任务融入课程各章节中，学习各章节内容的同时，完成子任务设计；学完本课程，即完成整个典型装置的设计任务。

图3 “机械设计” 课程项目一贯式教学思路

同时，将该典型装置项目案例，融入 “工程制图” “理论力学” “材料力学” “三维数字化设计” 等课程教学过程中，子任务间有关联性，设计数据间有连续性，实现该项目在多个课程间的联动，保证整个典型项目设计前后数据统一、结构关联。一方面，学生能全面了解实际项目的完成过程，另一方面，经过分解的子任务针对性强、任务明确具体，工作量适中，排解了学生刚接触项目的畏难情绪，增强其自信心。

②提高阶段：融合各类典型机构、零部件等案例进行技巧提升。相关课程不断充实与知识点相关的案例库，逐步引导学生，从关注生活中的产品设计案例开始，与相关知识点融合，针对教师提出的引导性问题，查阅资料、展开讨论、撰写分析报告，将理论运用于实际问题的解决，激发学生兴趣；并充分发挥课程团队教师的 “双师双能型” 特长，逐步引入工程设计案例及先进装备领域案例，逐步加大难度，循序渐进，培养学生的工程意识。

③综合运用阶段：通过第二课堂设定的科技社团活动、大学生创新项目、学科竞赛参赛项目、导师科研项目、企业实际项目，引导学生采用 “七阶段教学法” ，按照项目管理PLM流程，每个项目按项目描述、方案设计、收集信息、制订计划、执行计划、完善拓展、交流评价七个环节进行，营造工程氛围，培养学生的创新意识和团队意识，同时在反复实践过程中，激发学生对理论知识学习的渴望，提升自主学习及理论运用于实际的能力[8]。

2.3 阶段性目标与学业规划相融合

根据学生特质、兴趣爱好及专业领域创新设计人才岗位需求，指导学生做好学业规划、职业生涯规划，并以学年为单位，以各类学科竞赛、各类研究项目为指标，制订相应的阶段性目标。以竞赛促学，以项目促学，通过阶段性目标，驱动学生主动学习、学以致用，并不断通过阶段性目标的达成，实现自我价值，从而增强自信心，进一步激发学生的学习热情，不断激发创新思维。

阶段性目标的制订一方面应与第一课堂教学体系、第二课堂活动组织紧密结合，符合循序渐进原则，另一方面应以标志性荣誉成果的形式为主，如各类学科竞赛获奖、各类项目结项等等。

大一大二阶段，阶段性目标以CAD应用为主的制图类比赛为主，以提高机械类专业学生二维、三维绘图能力为主要目的；大三阶段，设计创新为主的综合设计类比赛以及大学生创新项目等科研训练项目形式，以提高学生专业综合能力为主要目的；大四阶段，以实际项目应用、优质就业为主要目标，提高毕业设计质量和就业质量。其中，大二大三阶段的目标，可以根据每个学生不同的能力水平做调整和优化，尽量做到与每个学生自身的学业规划、职业发展目标相一致。

3 结语

应用型本科机械类专业学生设计创新能力培养体系的构建与实践，通过 “三个融合” ，将机械设计创新能力的培养贯穿于整个培养过程中，充分激发学生在四年大学本科学习期间课内、课外的学习热情和学习主动性，培养学生的创新意识和设计创新能力。同时丰富的参赛经验、项目经历以及各类荣誉，也增强了学生的自信心，提升了就业竞争力。