依托重點實驗室建設大學生機械創(chuàng)新基地

依托重點實驗室建設大學生機械創(chuàng)新基地

現(xiàn)在，“大眾創(chuàng)業(yè)和眾生創(chuàng)新”已經(jīng)成為指導經(jīng)濟新增長的國家戰(zhàn)略。這是中國從一個偉大的工業(yè)國家到強國的一個重要歷史選擇。機械行業(yè)是制造業(yè)的基礎,對于高等學校來說,培養(yǎng)機械類人才,落實“雙創(chuàng)”戰(zhàn)略,就是要更加注重對機械類大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。機械學科實踐性要求高,如何培養(yǎng)機械類大學生學生創(chuàng)新能力,這是很多高校面臨的亟待解決的課題。美國、英國、德國、日本等制造業(yè)強國把機械類創(chuàng)新人才培養(yǎng)提高到戰(zhàn)略的高度加以重視1基于平臺建設1.1基于科研平臺建設大學生機械創(chuàng)新基地的必要性創(chuàng)新源于實踐隨著經(jīng)濟的發(fā)展,政府和高校加大了對高水平科研平臺的建設投入1.2科研訓練、科技競賽對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的影響2009年,南昌工程學院微納驅(qū)動與控制研究所成立,嘗試挑選優(yōu)秀的本科生進入研究所,劃出專門的場地,提供必要的實驗條件,開展科研訓練、科技競賽等相關活動,在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面取得了一些突破。2014年,江西省精密驅(qū)動與控制實驗室獲批建設,依托重點實驗室建立了大學生機械創(chuàng)新基地,軟硬件條件都有了很大的改善。基地圍繞培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力的核心目標,遵循自主開放,以學生為主體,以科研項目和科技競賽為載體,實行團隊管理,充分利用平臺優(yōu)勢和行業(yè)背景,開展創(chuàng)新能力培養(yǎng)實踐。大學生創(chuàng)新基地組織架構如圖2所示。1.2.1設置模型驗證材料將培養(yǎng)學生的機械創(chuàng)新設計能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新工程實踐能力貫穿于基地建設的整個過程。將基地規(guī)劃成慧魚工坊、精密加工和測試、現(xiàn)代設計、作品和成果展示、基地優(yōu)秀校友展等5個區(qū)域?；埕~工坊配備了100余套慧魚創(chuàng)意組合模型,學生用模型將自己解決問題的創(chuàng)新設計方案搭建起來,驗證方案的可行性。精密加工室配備了電火花慢走絲機床、電火花打孔機、精雕機、小型鉆床、三坐標測量機、萬能疲勞測試機等加工測試設備,學生可以將前期設計的作品制作加工成模型或者實物,進一步對方案進行與驗證?，F(xiàn)代設計室除了為學生提供優(yōu)越的設計環(huán)境,還配備了工作站以及現(xiàn)代機械設計方法所需的SOLIDWORKS、COMSOL等計算機輔助設計和專業(yè)仿真軟件。作品和成果展示區(qū)展示了歷屆學生設計的獲獎作品和榮譽證書,使低年級的同學更直觀的了解本專業(yè)的特點和學習內(nèi)容,激勵同學們更加努力的學習?；貎?yōu)秀校友展示區(qū)展示了基地歷屆優(yōu)秀畢業(yè)生的精神風貌和他們畢業(yè)后的工作生活情況,樹立身邊的榜樣,進一步明確學習的目標,提高學習的動力。1.2.2科研平臺的高級專業(yè)教師為學生提供了創(chuàng)新方法的指導有三分之一諾貝爾獎獲得者取得突破性進展依靠科學的創(chuàng)新方法實現(xiàn)1.2.3將課程設計和科技競賽貫穿于教學過程的全過程學校先后投入2000余萬元對重點實驗室進行建設,現(xiàn)擁有亥姆霍茲線圈標準磁場、3D激光掃描儀、快速成型系統(tǒng)、微小高頻位移量非接觸式光纖系統(tǒng)、精密阻尼隔振光學平臺、阻抗分析儀和超凈工作室等一大批與機械行業(yè)相關的先進設備。重點實驗室老師結合自己的科研項目,指導基地學生申報各級科研訓練項目和科技競賽,利用這些設備進行創(chuàng)新設計驗證。而這些科研項目和科技競賽作品又可以貫穿于課程設計或畢業(yè)設計中,理論與實踐結合,大大提高了學生的實踐動手能力和學習的積極性。近年來,15位同學的畢業(yè)設計被評為優(yōu)秀畢業(yè)設計,2014年學校開展“特優(yōu)畢業(yè)設計”培育工作以來,連續(xù)4年學生獲得“特優(yōu)畢業(yè)設計”重點資助。利用重點實驗室實驗設備開設校內(nèi)實驗公選課,特別是《慧魚創(chuàng)新設計與實踐》課程,涵蓋了數(shù)學應用、技術應用、工程應用、基礎科學等領域,并可以實現(xiàn)技術過程還原和機器的操作模擬1.2.4創(chuàng)新設計方法方面隨著重點實驗室影響力的不斷增大,與國內(nèi)外相關機構的交流越來越多。經(jīng)常邀請國內(nèi)外本領域的知名專家開展學術交流、學術報告活動。先后舉辦了“磁致伸縮材料與器件新進展學術交流會”、“機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計方法交流會”、“機械類大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)交流會”、“機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計競賽交流會”“機械類大學生創(chuàng)新教育論壇”等20來場學術活動;開展了專利撰寫和申報技巧、文獻檢索方法等內(nèi)容專題講座;通過交流和講座,學生進一步給掌握和理解創(chuàng)新設計方法,了解國內(nèi)外專業(yè)發(fā)展的新進展,開闊了視野,啟發(fā)和培養(yǎng)了學生的科學思維方式。基地學生結合各自的科研項目獲授權各類專利50余項,發(fā)表各類學術論文20余篇。2理、自提高、自組織的“三自”管理模式為充分發(fā)揮基地學生的主觀能動性,在基地內(nèi)推行了自管理、自提高、自組織的“三自”管理模式。這種管理模式下,學生做到自主、自為、自律、自覺,學習知識、提高能力、培養(yǎng)綜合素質(zhì),受到了師生普遍重視和一致認同。2.1基地的學生具有管的嚴、管隨著大學生機械創(chuàng)新基地規(guī)模的不斷擴大,學生人數(shù)不斷增加,基地內(nèi)環(huán)境、安全、組織運行等問題越來越突出。而大部分老師在面臨繁重的教學和科研任務,沒有更多的經(jīng)歷參與到基地的管理工作中。另外,面對充滿激情和創(chuàng)造力的學生,如果管的太嚴,管的太多,勢必限制他們的創(chuàng)造力和積極性,不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。自管理指的是讓學生參與到基地的管理中來,在服務同學的同時,也提高了自己的管理能力。學生自發(fā)成立管理委員會,帶領其他同學分別負責基地實驗器材的保管、設備的維護和使用、環(huán)境衛(wèi)生的打掃。老師在整個過程中盡量少參與或者不參與,管理的過程中遇到了問題可以請教老師,或者定期召開由老師、管理委員會、基地成員參加的討論會,不斷地完善管理方法,保證基地各項工作的正常運行。2.2自提高的工作過程大學生科研訓練項目和科技競賽往往涉及多個學科的專業(yè)知識,要求學生除具備相關課程的基礎知識外,還必須有較強的知識綜合運用能力。而按照現(xiàn)行的培養(yǎng)方案,一般到大學三年級才陸續(xù)開始專業(yè)課程的學習。自提高指的是學生自主提前學習相關專業(yè)課程,鍛煉相關技能,完善知識結構,以解決在實踐過程中遇到的問題。學生從進基地開始就在老師的或者學長建議下開始相關專業(yè)知識的學習和專業(yè)技能的訓練。低年級學生參與到高年級學生組建的團隊,大一都能熟練掌握一種計算機輔助設計軟件,大二獨立組團申報科研訓練計劃,鍛煉科學研究能力,大三可以作為負責人參加專業(yè)科技競賽,在產(chǎn)品設計、繪圖、制作的過程中遇到各種新問題,他們會主動從書本或網(wǎng)絡中尋找答案,向生產(chǎn)一線的師傅請教,理論聯(lián)系實際,為實現(xiàn)自己目標而努力。同學們也會自發(fā)的組織各種學習,分享自己的經(jīng)驗。2.3對家庭機械創(chuàng)新教育自組織指的是學生自發(fā)組織成員選拔、團隊分工等相關活動,保證項目的正常開展和優(yōu)秀成員不斷加入。每年新生入校,為了讓相關專業(yè)的同學更好的了解本專業(yè),科學地制定學業(yè)規(guī)劃,基地高年級學生都會自發(fā)組織新生參觀重點實驗室和大學生機械創(chuàng)新基地,結合科技創(chuàng)新對他們進行專業(yè)教育?；匦鲁蓡T的選拔也是由學生自己組織,目前主要通過兩種模式:一是高年級學生組織考試,通過考試后,由經(jīng)驗豐富的機械創(chuàng)新教育相關老師組成考核小組進行面試。這種方法公平、公正、公開,也能從中選拔出優(yōu)秀學生,但是不能全面的了解學生,與團隊的磨合需要較長的時間,有的甚至會產(chǎn)生矛盾,降低了學生的積極性。二是通過團隊推薦,老師觀察的方法。這種方法了解學生較全面,通?？梢钥焖偃谌雸F隊,效率較高,但是要兼顧公平。3在活動內(nèi)容上,企業(yè)難以接收或接受學生實驗創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開實踐,目前,生產(chǎn)實習、認識實習、畢業(yè)實習等真正能走入企業(yè)的實踐活動大多也是走馬觀花,難以達到創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目的。特別是國有企業(yè)改制后,出于效益和安全角度的考慮,市場環(huán)境下的企業(yè)不愿也難以接收學生實習。在這種情況下,科技競賽為大學生的實踐提供了平臺,通過競賽,使學生團隊合作精神、創(chuàng)新能力、意志品質(zhì)得到全面提升。3.1實現(xiàn)了一個目標科技競賽學科交叉性和綜合性越來越強,一個人很難完成任務,團隊合作越來越重要。團隊成員學科背景不一樣,個人特長也不一樣,但是為了實現(xiàn)同一個目標分工明確、相互協(xié)作、互相幫助。例如在備戰(zhàn)大學生機械創(chuàng)新設計大賽時,一個團隊4~5人,團隊各成員都有自己的特長,有的擅長機械結構的創(chuàng)新設計,有擅長畫圖,有的組織協(xié)調(diào)能力強、有的動手能力強,團隊成員之間通過溝通協(xié)作,逐步形成了你追我趕,互相幫助,互相促進的良好氛圍,從而在較短的時間內(nèi)完成任務。科技競賽促進了團隊合作精神的培養(yǎng),較好團隊合作精神也幫助學生贏得科技競賽。3.2巧借技術平臺需求創(chuàng)新能力提高的前提要有較強的創(chuàng)新意識,而創(chuàng)新意識的增強是建立在科技興趣基礎上。機械學科理論教學枯燥抽象,傳統(tǒng)的實踐教學又不具創(chuàng)新性,這些都會使學生對專業(yè)失去興趣,更談不上創(chuàng)新。科技競賽大多都是解決現(xiàn)實生活中的實際問題,與我們的生活息息相關,有利于提高學生的科技興趣。學生在堅持客觀規(guī)律的同時,大膽突破傳統(tǒng)思維方式,利用所學的專業(yè)知識和豐富的想象力,巧妙的解決問題。2014年作品“行走式組合機構演示教具”獲得全國機械創(chuàng)新設計大賽一等獎,“四桿機構演化儀”獲得全國機械創(chuàng)新設計大賽二等獎,兩個項目都從《機械原理》課程實驗獲得靈感,針對原有產(chǎn)品的不足,積極主動去探索,將傳統(tǒng)的若干個實驗裝置集成,利用自己的專業(yè)知識來發(fā)明設計產(chǎn)品。新實驗儀器變化更豐富,表現(xiàn)更直觀和生動,賽場上得到了各位專家和師生的好評,學生機械創(chuàng)新設計能力也大大提高。3.3科技競賽要從學生實際出發(fā)參與科技競賽過程中并不是一帆風順,而是處處充滿荊棘。在做一個機械產(chǎn)品時,可能有成百上千個零件,任何一個零件一個小小的誤差都可能導致機器報廢,這就要求學生不僅需要查閱與學習大量的專業(yè)知識,還必須要進行千百次的重復驗證實驗。另外,科技競賽還要學生具備良好的心理素質(zhì),做到有耐心、細心,遇到問題要冷靜下來找到解決辦法,而不是手忙腳亂。2012年作品《智能削面機》獲得機械創(chuàng)新大賽全國二等獎,2013年作品《面向生物質(zhì)發(fā)電的新型枝椏破碎機》獲得“挑戰(zhàn)杯”國家三等獎,同時授權多項專利。同學們在設計制作這些作品的過程中走出教室,走進企業(yè),聯(lián)系社會實際需求,不斷挖掘開發(fā),經(jīng)歷了數(shù)十次修改完善。過程雖然很艱辛,但是贏得了比賽,更鍛煉了意志品質(zhì)。4節(jié)能減排、科研訓練項目通過幾年的探索和實踐,不斷總結和完善,先后完成了“TRIZ理論在機械類學生創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)中的應用研究”、“以科技競賽為載體的高校青年教師實踐能力提升策略研究”兩項省級教學研究項目。組織學生參加了國家、省、學校組織的大學生機械創(chuàng)新大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術作品競賽、全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽。先后獲得“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術作品競賽國賽二等獎2項,三等獎5項;省賽特等獎1項,一等獎3項,二等獎2項,三等獎3項。獲得全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽國賽一等獎3項,二等獎5項;省賽一等獎4項,二等獎5項,三等獎5項。獲全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽國賽三等獎2項。獲批國家、省、校級科研訓練計劃60余項。2014年,響應國家“大眾創(chuàng)業(yè),萬眾創(chuàng)新”的號召,江西省科技廳在大學生機械創(chuàng)新基地掛牌成立“南工智創(chuàng)空間———機械工坊”。基地培養(yǎng)出了以“中國青少年科技創(chuàng)新獎”和“江西省五四青年獎章”獲得者雙超軍為代表的一批優(yōu)秀學子,他們有的在國內(nèi)外知名大學繼續(xù)攻讀博士學位,有的已成為所在企業(yè)的技術骨干,有的走上了自主創(chuàng)業(yè)的道路。這些優(yōu)秀校友還定期返校,結合自身在校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)以及畢業(yè)后工作生活經(jīng)歷,分享了各自真切的感受,并為學弟學