大學生機械創新設計大賽指導方法的探索與實踐

教育創新、培養創新人才是現代高等教育改革的新要求，西安工業大學的工程師計劃與教改實驗班試點正是適應這一形式的教學改革。學生的創新能力是通過動腦思考和動手實踐，將理論知識與實踐相結合，從切身體驗中逐步發展起來的[1]。大學生的課外創新活動，在創新人才的培養中具有發展學生個性的特殊功能，開放實驗室建設，為學生的創新能力的培養搭建了一個重要平臺。
全國的各項賽事對培養大學生的創新能力起到了不可低估的作用，給了學生一個展示創新能力的舞臺。大學生機械創新設計大賽[2]為工科大學生提供了一個很好的鍛煉平臺，使大學生綜合素質得到了提升，社會競爭力增強，為就業和創業打下了良好基礎[3，4]。
高校大學生參加各項賽事是一項辛苦又富有挑戰性的工作，由于缺少從事科技創新工作的經驗，在選題、計劃、參賽、團隊協作等方面遇到困難，這些需要指導教師的悉心指導[5]。對于指導教師來說，通過指導學生競賽，可以和本校學生培養師生友誼，可以跟兄弟院校同行強化聯系，也可以提高教學前瞻性和科研水平，同時也提高了自身成就感和自豪感。如何吸引和指導大學生通過參加大賽，培養學生創新能力，成為指導教師的必修課[6，7]。筆者通過多年來組織參加各項賽事和指導學生參加多項賽事，根據自身的體驗，針對大學生機械創新設計大賽得出了幾點體會，希望能對同行有所啟發。
1 指導學生圍繞大賽主題進行作品選題
全國大學生機械創新設計大賽從第二屆開始設定大賽主題，學生提交的作品必須符合大賽主題。指導學生選題時應注意充分發揮學生的主觀能動性和興趣愛好，學生的選題也許會存在一些問題，但千萬不要輕易否定學生以免打擊他們參與創新活動的積極性。一個作品從構思到成形，要經過差不多一年的時間，在這個過程中，學生有能力發現初的不足，指導教師可以在原理上、技術上提供建議，使作品實現預定功能。
2 指導學生以項目為基礎組隊
機械創新設計大賽是對學生綜合素質的考驗。從知識結構上來講，不僅涉及到了學科基礎知識，比如《機械制圖》等，也涉及到了一些專業性較強的知識，比如加工制作；從技術層面上來講，涉及多個學科領域，比如工業設計、控制、電子、液壓、機械等；從實施角度來講，不僅包括經費的使用，也包含作品的講解和展示；從執行角度來講，除了考驗學生的專業能力之外，還考驗學生的團隊協作精神?；诖?，我們在組建團隊時好以大三學生為主組隊，因為大二學生雖然熱情度很高，但是所學專業知識有限，恐難以勝任，而大四學生雖然具備了足夠了專業知識，但是由于面臨畢業等諸多壓力，很難將更多的精力投入其中，因此，佳的安排便是組隊時遵循自愿的原則盡量選擇大三的學生，大三學生級具有了比大二學生更扎實的專業知識，也沒有面臨大四學生的畢業壓力。
通過指導學生以項目為基礎組隊，不僅能夠提升學生們的專業素養，更重要的是在推進項目順利開展的過程中還能夠培養學生們的組織能力和團結協作精神。
3 指導學生利用信息檢索工具，提高信息檢索能力
在設計方案論證過程中，指導學生根據自己的設計選題進行文獻資料檢索，了解自己的選題是否有人做過，如果產品已經生產出來，可考慮其還存在什么問題，由此確定所選題目的可行性。有的學生學習了《信息檢索》課程，能夠較熟練地上網查閱文獻，但在機械創新設計大賽方面的文獻是有限的，如何把文獻資料和自己的作品相結合，指導教師應該給項目組予以指導，使學生能夠得到熟練應用網絡和紙制圖書資料，快速而準確地獲得所需信息能力的培養和鍛煉。
4 指導提高對專業知識的綜合運用能力
機械創新設計需要用到多方面的專業知識，首先學生必須清楚各類加工工藝，了解其利弊；其次學生還應該清楚各類材料的性能和價位，科學合理地選用材料。
在設計方案確定后，應著手繪制零件圖和裝配圖。參賽選手必須有一定的繪圖能力，在作品設計制作過程中，學生的設計圖紙不僅僅給教師看，而是要直接進入生產環節，所以圖紙必須是能經得起實踐檢驗的。這就要求參賽的學生必須認真細致地繪制圖紙，如此整個賽程下來，參賽學生的繪圖能力一定能夠得到大大提升。
從方案設計到作品的加工制作，需要用到多門專業知識及專業技能，比如“電工、電子技術”、“機械制造工藝”、“互換性與測量技術”、“機械設計”、“機械原理”、“工程材料”、“材料力學”、“理論力學”等。學生們通過參加機械創新設計大賽能夠有效提升自身綜合運用各類專業知識的能力。
指導教師要在技術上指導學生完成上述課程內容的學習及知識積累，在整個項目運行階段作好“領路人”和“護送者”。
5 指導學生依據大賽要求進行文檔整理， 提高科技寫作能力
在參賽作品完成后，還要書寫完整規范的設計說明書，錄制作品介紹視頻。設計說明書要符合科技文章的寫作要求，既能清晰、透徹地說明設計意圖、機構的工作原理，又要言簡意賅。在答辯時學生應能夠清晰、準確地回答出評委教師提出的各種問題，要有一定的語言表達能力和應變能力。
指導教師在這個過程中要對指導學生學習相關技術文檔寫作，學習制作PPT，學習視頻錄像的錄制與影視文件的制作技術。
還要指導學生掌握一些必要的答辯技巧，在參賽答辯時應理順設計思路，認真組織語言，編寫答辯提綱，還要有針對性地對評委教師可能提出的問題作必要的準備。這個過程鍛煉并提高了大學生的科技寫作和語言表達能力。
有的作品具有較高的實用價值，指導教師可引導學生申請發明或實用新型，教給學生文檔寫作技巧等。
6 指導學生動手實踐，鍛煉實際動手能力
機械創新設計活動的整個過程以學生為主，教師指導為輔，參賽作品基本是由學生自己動手制作完成。作品所用的零部件、標準件、輔助件、電氣元器件的購置、加工，整體裝配、調試全部由學生自己參與完成，這樣不僅鍛煉了學生的實際動手能力，也提高了學生的實踐技能。
機械電子、機械設計、機械制作開放實驗室學生的作品制造階段，全面對學生開放，指導教師在這個過程中要在部件采購、動手技巧和安全方面給學生提供指導和幫助，使學生能較熟練地使用各種加工工具和加工設備，能夠加工制作出較為合格的作品。
7 在指導中著意培養學生艱苦創業精神和團結協作精神
大賽在學生的正常學習階段進行，而學生有著繁重的學習任務，不可能全天候地去搞機械大賽，所以時間緊、任務重，他們必須利用業余時間去進行方案的論證及作品的加工制作。這對學生艱苦創業的精神和頑強進取的意志品質要求很高，學生們只有具備這些優良品質才能堅持下去完成比賽。
為調整學生在參賽過程中的心理狀態，克服放棄參賽的想法的產生，指導教師在進行專業技術指導的同時密切注意學生的心理動態。遇到困難時，引導學生分析原因、分解困難、逐一解決。在提高學生針對實際需求進行設計、制作等實際工作能力的同時，逐步建立學生的自信心，并適時給學生減壓，讓學生在寬松的氛圍中參加比賽。
大賽作品鼓勵學生以團隊的形式進行申報，機械創新設計大賽一般為3 到5 人一組，在有限的時間內要進行方案的設計、改進、技術難題的解決，往往不是一個人能完成的，而是集體智慧的結晶。在為共同目標協同作戰的過程中，群策群力，每個成員都自覺地承擔著相應的責任，對自己負責，對他人負責。在合作中他們建立了深厚的友誼，增強了集體榮譽感和協作精神。具備了這種合作素質，也一定能夠更好地肩負起時代賦予的責任。指導教師要在指導中制造環境，培養學生的艱苦創業精神和團結協作精神。
8 結束語
通過10 余年開展大賽的組織與指導實踐活動，學生參與課外科技活動和競賽類科技創新的積極性大大提高，學生創新意識和設計能力不斷增強，對學生積極參與其他大賽活動起到輻射帶動作用，促進了該校人才培養質量的進一步提升。該校自2004 年以來參加了歷屆大賽，共計參加學生1000 余人次，指導教師200 余人次，完成實物50余件，申請22 項，兩次獲得陜西省組織單位獎，近年來共計4 次進入全國總決賽，獲得全國一等獎3 項，二等獎1 項，省級一等獎15 項。獲獎率在全國高校中處于前列，極大提高了學生的學習熱情和創新激情，同時也擴大了該校在同類高校中的影響。