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摘要：机械基础课是机械类专业至关重要的技术基础课，所授的知识直接与工程实践的需要相衔接，直接有益于学生毕业后从事机械制造、机械设计等方面的工作。为了与社会接轨，缩小学校与工作岗位之间的距离，本文在机械基础类课程中，应用三维设计技术，将设计过程中抽象的工作原理、机构特征及运动关系化为直观的视觉表现，同时，增设相应的实践实训环节，培养学生的创新意识与创新能力，为后续课程的学习及走上工作岗位打下基础。
关键词：机械基础；三维设计；自主创新
一、引言
一个新的机械产品的实现包括设计和制造两个主要环节。对一个机械产品有如下四方面的基本要求：功能性要求、可靠性要求、经济性要求和社会性要求。机械的功能性要求是机械设计的依据和出发点；机械的可靠性要求由设计中的一个重要环节——工作能力计算来保证；对机械的经济性要求主要指机械的成本（包括制造成本和使用成本），它在设计阶段就基本上被决定了；而对机械的社会性要求（对人和环境的影响）则完全取决于设计阶段的工作。
设计阶段的主要内容分为两大部分：方案设计阶段和技术设计阶段。方案设计阶段包括功能原理设计和运动方案设计；技术设计阶段包括运动学、动力学和工作能力的分析与设计、结构设计和图样的绘制。
要保证对机械产品的四项基本要求，设计和制造都很重要，而设计更重要。一个产品是否是创新的，是否能具有自主的知识产权，关键不在制造，而在设计，特别是机械的方案设计阶段。因此，在方案设计阶段，提升学生的自主创新意识和能力就显得非常重要。
二、在机械基础类课程中加强三维设计能力的重要性
笔者所在校的人才培养目标定位是培养具有创新精神和实践能力、适应经济社会发展和基层工作需要的应用性复合型人才；毕业生总体上具有“厚基础，宽口径，强能力，高素质”基本特征的同时，侧重“上手快，后劲足”，并在知识上做到“业务精，学识广”，在能力上做到“适应强，转型快”，在素质上做到“作风实，口碑好”。为了让学生毕业后能达到学校制定的培养目标，在培养方案中增设个性自主化创新学分（4学分），毕业时必须获得此学分才准予毕业，使学生自觉参与创新活动。
要设计出性能优良的、具有独立知识产权的产品，要走向制造强国，关键是提高中国机械制造工业的创新设计能力。在高等学校的教育计划、课程设置和教学内容中要加强创新设计能力的培养，要提高创新设计能力，首先应从机械基础课程中做起。
机械原理与机械设计课程的目标是使学生掌握机械系统运动方案设计和机构与零部件设计的基本理论和方法。通过本课程的理论教学和各种课内外的实践环节，培养学生的综合设计能力、工程实践能力以及创新意识、创新精神和创新能力。
这两门课程历来是机械类专业至关重要的技术基础课。两课所传授的知识、所培养的能力直接与工程实践的需要相衔接，直接有益于学生在毕业后从事机械设计方面的工作。
在这种情况下，两课不仅是机械专业至关重要的技术基础课，也成为了机械基础系列课程中的核心课程。
三、在课程体系设置上培养学生的创新能力
机械产品的设计是为了满足某种需要而引进的一种人类特有的活动，是一种从构思到实现的过程，是人类特有的一种创造性活动。人类在劳动中进化，在进化中锻炼了自身的劳动能力和思维能力，并将两种能力结合形成了创造性设计这种特殊能力。设计既不是一种单纯的思维活动，也不是一种单纯的制作，而是通过创造性思维去创造出过去没有或者比过去更好的物质产品。
因此，设计者在设计实践活动中应追求与前人不同的方案，突破思维定式，提出新功能、新原理、新机构，在求异和突破中体现创新，也就是设计必须具有独创性。创新设计必须具有实用性，其主要表现在市场的适应性和可生产性两方面。市场适应性指创新设计必须针对社会的需求，满足用户对产品功能的需求；可生产性要求设计者设计的产品具有较好的加工工艺性，并能以市场可接受的价格加工成产品投入使用。
学生通过机械基础系列课程的学习，不仅要掌握这些环节所需的基本理论知识，还应掌握其现代设计的基本方法，即创新设计的基本思路。为此，笔者进一步明确了各课程在培养学生创新意识与创新能力中的作用。在一年级的《机械制图》课程中有安排了一周制图测绘，在这一周的时间内，学生除了完成“模型——测绘——零件”绘制外，还增加了用CAD绘制部分零件图，让学生首先接触到用CAD绘图出图的训练；在二年级，进入了专业基础课的学习，如《机械原理》课程主要培养原理方案创新意识与创新能力；《机械设计》课程着重于机械零部件的工作性能和结构设计创新意识与创新能力；在学习专业基础课的同时，又增加了《Pro/E》等三维设计软件的学习，紧接着进行为期一周的计算机辅助设计实训。各门课程根据自身在系列课程中的地位和作用，从培养创新意识与创新能力出发，对教学内容进行了重组和优化，如《机械原理》课程增设了机构运动方案创新设计实验，课程设计由原来的一周增加到两周，学生的方案构思可以先在机构搭接台上进行模拟，最后用三维设计软件进行设计分析；授课模式也发生改变，由传统的以机构分析为主线的课程体系，改为以设计为主线，分析为设计服务，落脚点为机械传动系统的方案设计的新体系；《机械设计》课程突出以设计为主线建立以机械传动方案设计、机械零部件的工作性能设计和机械结构设计组成的新体系，强调整机设计的理念。选修课中增加了机构创新设计、工业造型设计、人机工程学设计、机械设计综合设计等课程。
机构运动方案创新设计是一个创造性的活动过程，它可以使学生较早地受到工程系统化设计的锻炼，激发学生的创造力，培养学生的综合分析问题的能力。为此，机械工程学院开设机构搭接实验，机构搭接利用各种各样的构件和齿轮、凸轮等不同的机构拼接各种不同功能的机器，以培养学生的机构运动创新设计意识及综合设计能力。通过实验，激励了学生学习的主动性，对培养了学生的创造设计能力和团队精神，提高学生综合利用知识解决实际问题的能力及动手操作能力。
四、课外科技创新活动，提升自主创新能力
当前，大学生的科技创新活动很多，各类大赛也很多，如全国大学生机械创新设计大赛，全国大学生电子设计竞赛，全国大学生结构设计大赛，全国大学生机器人大赛，全国“挑战杯”大学生课外科技作品竞赛，等等。而全国大学生机械创新设计大赛是教育部负责组织的重大赛事之一，受到了各高校的普遍重视。大学生参加机械创新设计大赛的意义有以下几点：
1.可以提高学生的创新意识和创新设计能力，使学生能够为解决实际问题而主动去学习知识，变被动接受知识为主动索取知识，让学生早日将所学的理论知识用来解决实际问题，不再只是纸上谈兵，早日与社会接轨。
2.可以让一批优秀创新人才脱颖而出，影响及带动其他学子积极创新，让学生的创造潜能得以发挥，使创新理念蔚然成风。
3.可以培养指导教师的科研能力，使更多教师热衷于指导大学生机械创新设计工作，形成教学、科研相互辐射的互动效应。
4.可以从参加比赛中了解教学中的不足，改变以后的教学方法及内容，从源头提高大学生创新的潜能。
5.可以将优秀案例融入课堂教学，增强学生对科研过程的了解，提高学生的实际动手能力。
在近年的教学实践中，机械工程学院着重进行了学生创新能力培养的教学研究与改革，通过开设机械创新设计选修课和机械创新协会等系列活动，指导学生开展创新设计，结合江苏省举办的大学生机械创新设计大赛，在校园里掀起了创新设计的热潮，极大地激发了学生的创新意识，促进了大学生创新能力的培养，并取得了丰硕的成果。在江苏省第一、二、三届大学生机械创新设计大赛中获得六个二等奖、三个三等奖。2008年在江苏省大学生机器人大赛中获得二个二等奖、一个三等奖，2009年在全国第二届节能减排科技作品大赛中，“二次利用生活用水的太阳能空气加湿器”作品喜获二等奖，“基于太阳能的电解食盐中消毒液的研究”及“节能储能灯罩”喜获三等奖。通过这一系列活动，形成了一种与校园文化相融合的创新能力培养的有效机制。
由于每个科技小组都是5人一组，每个人既有分工又有合作，鉴于完成作品的时间性要求，这就必然要求他们制订出切实可行的工作计划，定期召开会议，一步一步攻克难关，在项目完成的过程中，他们的组织能力、团队协作精神、创新意识和创新能力都得到了很好的锻炼。
五、结束语
学生开展创新活动、参加机械设计竞赛的最终意义，并不在于能否出成果，而在于激发、培养学生的创新意识和创新能力，营造一个良好的学习氛围，使学生初步具有团队协作精神，为培养素质良好的机械设计工程师打下一个基础。今后笔者将继续以创新设计竞赛的形式来促进大学生创新能力的培养，力争在实践过程中结出更丰硕的成果。
参考文献：
[1]张策.弘扬自主创新的时代要建设好机械设计系列课程[C].2009大学机械报告论坛.
[2]申永胜.机械原理教程[M].北京：清华大学出版社，2006.
[3]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.
[4]濮良贵.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.
关键词：机械基础；三维设计；自主创新
一、引言
一个新的机械产品的实现包括设计和制造两个主要环节。对一个机械产品有如下四方面的基本要求：功能性要求、可靠性要求、经济性要求和社会性要求。机械的功能性要求是机械设计的依据和出发点；机械的可靠性要求由设计中的一个重要环节——工作能力计算来保证；对机械的经济性要求主要指机械的成本（包括制造成本和使用成本），它在设计阶段就基本上被决定了；而对机械的社会性要求（对人和环境的影响）则完全取决于设计阶段的工作。
设计阶段的主要内容分为两大部分：方案设计阶段和技术设计阶段。方案设计阶段包括功能原理设计和运动方案设计；技术设计阶段包括运动学、动力学和工作能力的分析与设计、结构设计和图样的绘制。
要保证对机械产品的四项基本要求，设计和制造都很重要，而设计更重要。一个产品是否是创新的，是否能具有自主的知识产权，关键不在制造，而在设计，特别是机械的方案设计阶段。因此，在方案设计阶段，提升学生的自主创新意识和能力就显得非常重要。
二、在机械基础类课程中加强三维设计能力的重要性
笔者所在校的人才培养目标定位是培养具有创新精神和实践能力、适应经济社会发展和基层工作需要的应用性复合型人才；毕业生总体上具有“厚基础，宽口径，强能力，高素质”基本特征的同时，侧重“上手快，后劲足”，并在知识上做到“业务精，学识广”，在能力上做到“适应强，转型快”，在素质上做到“作风实，口碑好”。为了让学生毕业后能达到学校制定的培养目标，在培养方案中增设个性自主化创新学分（4学分），毕业时必须获得此学分才准予毕业，使学生自觉参与创新活动。
要设计出性能优良的、具有独立知识产权的产品，要走向制造强国，关键是提高中国机械制造工业的创新设计能力。在高等学校的教育计划、课程设置和教学内容中要加强创新设计能力的培养，要提高创新设计能力，首先应从机械基础课程中做起。
机械原理与机械设计课程的目标是使学生掌握机械系统运动方案设计和机构与零部件设计的基本理论和方法。通过本课程的理论教学和各种课内外的实践环节，培养学生的综合设计能力、工程实践能力以及创新意识、创新精神和创新能力。
这两门课程历来是机械类专业至关重要的技术基础课。两课所传授的知识、所培养的能力直接与工程实践的需要相衔接，直接有益于学生在毕业后从事机械设计方面的工作。
在这种情况下，两课不仅是机械专业至关重要的技术基础课，也成为了机械基础系列课程中的核心课程。
三、在课程体系设置上培养学生的创新能力
机械产品的设计是为了满足某种需要而引进的一种人类特有的活动，是一种从构思到实现的过程，是人类特有的一种创造性活动。人类在劳动中进化，在进化中锻炼了自身的劳动能力和思维能力，并将两种能力结合形成了创造性设计这种特殊能力。设计既不是一种单纯的思维活动，也不是一种单纯的制作，而是通过创造性思维去创造出过去没有或者比过去更好的物质产品。
因此，设计者在设计实践活动中应追求与前人不同的方案，突破思维定式，提出新功能、新原理、新机构，在求异和突破中体现创新，也就是设计必须具有独创性。创新设计必须具有实用性，其主要表现在市场的适应性和可生产性两方面。市场适应性指创新设计必须针对社会的需求，满足用户对产品功能的需求；可生产性要求设计者设计的产品具有较好的加工工艺性，并能以市场可接受的价格加工成产品投入使用。
学生通过机械基础系列课程的学习，不仅要掌握这些环节所需的基本理论知识，还应掌握其现代设计的基本方法，即创新设计的基本思路。为此，笔者进一步明确了各课程在培养学生创新意识与创新能力中的作用。在一年级的《机械制图》课程中有安排了一周制图测绘，在这一周的时间内，学生除了完成“模型——测绘——零件”绘制外，还增加了用CAD绘制部分零件图，让学生首先接触到用CAD绘图出图的训练；在二年级，进入了专业基础课的学习，如《机械原理》课程主要培养原理方案创新意识与创新能力；《机械设计》课程着重于机械零部件的工作性能和结构设计创新意识与创新能力；在学习专业基础课的同时，又增加了《Pro/E》等三维设计软件的学习，紧接着进行为期一周的计算机辅助设计实训。各门课程根据自身在系列课程中的地位和作用，从培养创新意识与创新能力出发，对教学内容进行了重组和优化，如《机械原理》课程增设了机构运动方案创新设计实验，课程设计由原来的一周增加到两周，学生的方案构思可以先在机构搭接台上进行模拟，最后用三维设计软件进行设计分析；授课模式也发生改变，由传统的以机构分析为主线的课程体系，改为以设计为主线，分析为设计服务，落脚点为机械传动系统的方案设计的新体系；《机械设计》课程突出以设计为主线建立以机械传动方案设计、机械零部件的工作性能设计和机械结构设计组成的新体系，强调整机设计的理念。选修课中增加了机构创新设计、工业造型设计、人机工程学设计、机械设计综合设计等课程。
机构运动方案创新设计是一个创造性的活动过程，它可以使学生较早地受到工程系统化设计的锻炼，激发学生的创造力，培养学生的综合分析问题的能力。为此，机械工程学院开设机构搭接实验，机构搭接利用各种各样的构件和齿轮、凸轮等不同的机构拼接各种不同功能的机器，以培养学生的机构运动创新设计意识及综合设计能力。通过实验，激励了学生学习的主动性，对培养了学生的创造设计能力和团队精神，提高学生综合利用知识解决实际问题的能力及动手操作能力。
四、课外科技创新活动，提升自主创新能力
当前，大学生的科技创新活动很多，各类大赛也很多，如全国大学生机械创新设计大赛，全国大学生电子设计竞赛，全国大学生结构设计大赛，全国大学生机器人大赛，全国“挑战杯”大学生课外科技作品竞赛，等等。而全国大学生机械创新设计大赛是教育部负责组织的重大赛事之一，受到了各高校的普遍重视。大学生参加机械创新设计大赛的意义有以下几点：
1.可以提高学生的创新意识和创新设计能力，使学生能够为解决实际问题而主动去学习知识，变被动接受知识为主动索取知识，让学生早日将所学的理论知识用来解决实际问题，不再只是纸上谈兵，早日与社会接轨。
2.可以让一批优秀创新人才脱颖而出，影响及带动其他学子积极创新，让学生的创造潜能得以发挥，使创新理念蔚然成风。
3.可以培养指导教师的科研能力，使更多教师热衷于指导大学生机械创新设计工作，形成教学、科研相互辐射的互动效应。
4.可以从参加比赛中了解教学中的不足，改变以后的教学方法及内容，从源头提高大学生创新的潜能。
5.可以将优秀案例融入课堂教学，增强学生对科研过程的了解，提高学生的实际动手能力。
在近年的教学实践中，机械工程学院着重进行了学生创新能力培养的教学研究与改革，通过开设机械创新设计选修课和机械创新协会等系列活动，指导学生开展创新设计，结合江苏省举办的大学生机械创新设计大赛，在校园里掀起了创新设计的热潮，极大地激发了学生的创新意识，促进了大学生创新能力的培养，并取得了丰硕的成果。在江苏省第一、二、三届大学生机械创新设计大赛中获得六个二等奖、三个三等奖。2008年在江苏省大学生机器人大赛中获得二个二等奖、一个三等奖，2009年在全国第二届节能减排科技作品大赛中，“二次利用生活用水的太阳能空气加湿器”作品喜获二等奖，“基于太阳能的电解食盐中消毒液的研究”及“节能储能灯罩”喜获三等奖。通过这一系列活动，形成了一种与校园文化相融合的创新能力培养的有效机制。
由于每个科技小组都是5人一组，每个人既有分工又有合作，鉴于完成作品的时间性要求，这就必然要求他们制订出切实可行的工作计划，定期召开会议，一步一步攻克难关，在项目完成的过程中，他们的组织能力、团队协作精神、创新意识和创新能力都得到了很好的锻炼。
五、结束语
学生开展创新活动、参加机械设计竞赛的最终意义，并不在于能否出成果，而在于激发、培养学生的创新意识和创新能力，营造一个良好的学习氛围，使学生初步具有团队协作精神，为培养素质良好的机械设计工程师打下一个基础。今后笔者将继续以创新设计竞赛的形式来促进大学生创新能力的培养，力争在实践过程中结出更丰硕的成果。
参考文献：
[1]张策.弘扬自主创新的时代要建设好机械设计系列课程[C].2009大学机械报告论坛.
[2]申永胜.机械原理教程[M].北京：清华大学出版社，2006.
[3]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.
[4]濮良贵.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.