應用型高校機械創新實驗室建設的探索與實踐

2017 年9 月， 貴州省發改委發布的黔發改高技[ 2017 ] 901 號文件， 在通知中， 貴州理工學院成為了*省級雙創示范基地， 同期， 貴州理工學院榮獲*批深化創新創業教育改革示范高校， 為深入貫徹落實國辦發〔2015 〕36 號和教高廳函〔2016 〕92 號文件精神， 學校要求各專業把創新創業教育納入人才培養方案， 使之貫穿于應用型人才培養全過程。機械專業作為傳統工科， 想在實踐環節培養出具有創新意識、專業背景和批判性思考能力的應用型人才， *的工 作 就 是 要 為 學 生 提 供 其 創 新 實 踐 的 軟 硬 件 條 件創新實驗室的建設。筆者作為一線教師， 在培養機械專業大學生創新能力和動手實操能力方面的措施， 以及取得的一些成績和經驗， 借以拋磚引玉。
1 整合實驗室資源， 搭建聯合創新實驗平臺
機械工程學院實驗中心初建于2013 年， 機械制造實驗室、機械基礎實驗室、機械基礎認知實驗室、電氣控制實驗室、材料成型實驗室、液壓實驗室、測試技術實驗室、公差與測量實驗室、CAD 機房、摩擦磨損實驗室、振動控制實驗室等教學科研實驗室和學生創新開放實驗室， 擬建仿真實驗室、智能制造與刀具實驗室、機器人實驗室。實驗室總面積超過3500 ㎡ ， 主要的實驗儀器設備有數控車床、加工中心、電火花成形機、機械傳動零部件性能測試臺、機械創新設計方案實驗臺、電力拖動實驗臺、PLC 實驗臺、壓鑄機、注塑機、液壓教學實驗臺、測試技術虛擬儀器平臺、光學計、測長儀、工具顯微鏡、無人機、模塊化機器人、掃描式激光測振儀、摩擦磨損實驗機和中、高配置計算機等。實驗室資源整合結構如圖1 所示， 在上述各基礎、專業、科研實驗室的基礎上， 搭建聯合創新實驗平臺， 要求在空余時間每個實驗室至少能抽調出一臺設備作為聯合創新實驗平臺的機動設備， 以備應急之需。同時在聯合創新實驗平臺的基礎上， 再建立創新開放實驗室， 儲備一些中小型桌面或臺式機床和設備， 便于學生隨時使用。
2 構建師生共建的教研團隊， 合理分工

圖1 實驗室資源整合結構圖
我院創新實驗室的教研團隊組織架構如圖2 所示。

圖2 創新實驗室的教研團隊組織架構
創新實驗室教研團隊直接由分管教學副院長直接牽頭， 為各項工作和活動順利的開展提供堅實保障。創新實驗室負責人由經驗豐富的老教授擔任， 總新實驗室各項事務， 對內主要負責年度規劃和預算，對外發揮宣傳作用。實驗室管理人員為整個實驗室做好管理服務， 負責日常實驗室內外的工作， 可由教師與學生共同擔任。指導教師則由校內外專業骨干老師和企業專業技術人員組成， 主要負責學生創新創業項目、競賽和比賽的指導工作。大學生團隊由機械專業各年級的學生， 或有志于創新創業的學生組成。競賽/ 比賽籌備組是一個臨時機構， 當有競賽/ 比賽時成立， 結束后解散， 由指導教師與有經驗的高年級隊員以及若干學生會干部組成， 負責每年競賽/ 比賽籌備的相關事務。構建既有教師又有學生的教研團隊，讓老師能夠安心盡心舒心地指導， 讓學生能否充分發揮主人翁意識， 自覺學習、自我督促、自我管理。
3 探索應用型人才培養新模式， 提高學生創新能力
3 . 1 培養模式
創新實驗室為培養人才服務， 為科研服務， 為學生量體裁衣地構建一個有寬度、有厚度、有尖峰的培養模式是有必要且急需的， 具體包括兩層含義： （ a ） 為能力金字塔。學生的能力培養在大學期間不同階段地進行遞進階梯式的培養。通過基礎實驗項目， 培養基本實驗技能與實驗操作方法； 通過程序設計與綜合訓練項目， 培養小型程序的編寫與運行的綜合設計能力；通過機電結構設計研究實驗項目， 培養系統級別的設計與搭建的創新能力； 通過科研與工程項目， 培養科研與工程素質。（ b ） 人才金字塔。低年級學生采取大眾培養方式， 逐層選拔， 直至高年級的精英教育。
3 . 2 實踐教學體系
基于“ 大工程觀” ， 建立項目主體式學習方法的機械專業實踐教學體系。其核心思想是： 在機械專業的教學體系和創新創業模式的基礎上， 以“ 項目” 為目的， 以“ 項目” 為工具， 以學生為主體， 以教師為主導，把項目分解為需求分析、硬件結構研發創新、軟件程序研發創新、項目推廣創業等模塊， 讓“ 項目” 貫穿整個大學教育的始終， 實現整個“ 項目” 從研發到推廣的整個生命體系過程， 讓學生完整實踐項目的創新創業過程。讓學生在“ 做中學、賽中學、玩中學” ， 通過以“ 做項目” 的形式促進學生對理論部分的吸收， 以理論指導項目， 由項目反芻理論， 在理論和實踐*吸收的基礎上實現工程創新， 真正達到學以致用的目的。讓學生從一進校就開始接觸“ 項目” ， 按照理論學習的深度去實踐不同類型的“ 項目” ， 以某產品從研發到推廣的生命周期過程為載體， 使學生通過主動的、實踐的、課程之間有機的方式學習工程問題， 使創新創業能力得到全面提高。
3 . 3 組織形式
構建“ 分組” 形式的機械專業創新創業實踐。創新實驗室將分為基礎儲備組、機械設計組、程序控制組、理論研究組和發展創業組。這樣分組既符合“ 大工程觀” 對工程管理的需求， 各組之間又互相制約、環環相扣。作為基礎儲備組的新手， 接受較為系統的培訓和練習， 進行通識培養， 一年之后根據各自的特長和興趣加入其它各組。機械設計組和程序控制組作為實踐創新結構設計和電氣、程序設計的主力， 采用創新思維和創新技術進行產品的研發， 是項目基本得以實現的保障。理論研究組主要學習創新思維、Triz 理論及創新設計方法等理論的學習， 為其他組提供理論基礎。
發展創業組負責將研發的產品在不同平臺上進行推廣銷售， 如易班跳蚤市場、淘寶、咸魚等， 收集用戶反饋，盈利部分將作為整個團隊的運營經費。
4 師生自由組隊， 監控實施全過程
創新實驗室組隊方式一般有以下兩種： 一是學生集思廣益、頭腦風暴， 提出創新想法， 由專家教師評估能否作為創新項目， 并自主尋求指導教師； 二是由指導教師事先給出項目， 以招募的形式， 學生可根據興趣自由選擇。
在整個實施過程中， 在一個大項目的背景下， 為了方便學生掌握牢固的基礎知識， 可分門別類地設置一些小項目進行指導實施。如圖5 所示的“ 仿人形舞蹈機器人設計” 項目過程中， 通過進行任務分解， 設置項目分解訓練， 對于不同階段的學生進行不同層次、不同難易程度的訓練， 從而鍛煉學生的雙創能力。以“ 虛擬仿真” 任務為例說明， 對機器人進行虛擬仿真， 進行干涉檢查， 首先要利用三維建模軟件SolidWorks 對一些常用的機械零部件建模， 并進行裝配、干涉檢查， 接著進行ANSYS 有限元仿真， zui后利用AutoCAD 設計完成機器人的工程圖紙， 自主加工或外協加工。指導教師可為學生提供研究路線， 學生則通過自主學習、師生交流等多種方式針對特定的對象進行項目訓練， 并不局限于機器人。比如， 對工程制圖的學習可通過組合體項目， 繪制手機模型圖項目等快速上手； 對機械制圖的學習可通過測繪減速器項目， 測繪千斤頂項目等掌握繪圖、識圖能力。

（ a ） 任務分解          （ b ） 項目分解訓練
圖3 仿人形舞蹈機器人任務及項目

5 以管理和激勵為手段， 鼓勵大學生參與創新比賽活動
定期組織校級的創新比賽活動， 可讓學生在通過學習實踐一段時間后， 定期地檢驗自己的學習成果。
學院通過下發學生第二課堂創新創業學分認定、創新創業實踐、科技競賽管理辦法等文件， 以賽促教、以賽促學、以賽促研。在全國性的大賽舉辦前， 都可提前在校內事先舉辦一次校賽， 挑選的、成熟的團隊， 進入省賽， 再入國賽。
6 結語
經過近幾年的沉淀和探索， 貴州理工學院機械專業應用型人才的培養取得了較好的成績， 在多個全國性大賽上均取得不俗的成績。創新實驗室按照這種運行機制， 隨著開放時間的不斷增加， 調動了學生參與創新實踐活動的積極性， 學生的雙創能力、實踐動手能力和專業素質能力均得以不同程度的提升。