綜合實踐教學(xué)中創(chuàng)新能力培養(yǎng)17年南昌會

綜合實踐教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)西安交通大學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)國家級實驗教學(xué)示范中心金悅2017年4月南昌236目錄ONTENTS創(chuàng)新課程的設(shè)置1C2存在的問題及分析4學(xué)習(xí)引導(dǎo)5創(chuàng)新能力的培養(yǎng)基于慧魚創(chuàng)意組合模型的實驗實驗流程的安排一、創(chuàng)新課程的設(shè)置3各類實驗的比例一、創(chuàng)新課程的設(shè)置4綜合實踐項目的設(shè)置變化驗證實驗2000年之前64學(xué)時綜合實驗2004-2010開放創(chuàng)新2010-2016CDIO實驗項目：機(jī)構(gòu)簡圖測繪、縫紉機(jī)的機(jī)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)搭接、齒輪范成、運動參數(shù)測定、軸系的結(jié)構(gòu)、帶傳動等實驗項目：基于慧魚創(chuàng)意組合模型的機(jī)電一體化實驗、基于ADAMS的仿真實驗、振動測試實驗、機(jī)器的強(qiáng)度試驗、機(jī)器的剛度實驗等開放創(chuàng)新實驗項目：基于慧魚創(chuàng)意組合模型的機(jī)電一體化實驗、基于ADAMS的仿真實驗、基于創(chuàng)新理論的仿生機(jī)器人的設(shè)計CDIO項目：3D早餐打印機(jī)，冰面垃圾清理小車的設(shè)計與制作、冰塘挖藕機(jī)的設(shè)計與制作、欠驅(qū)動機(jī)械手的設(shè)計與制作等等一、創(chuàng)新課程的設(shè)置5各階段實踐項目的特點與課程內(nèi)容結(jié)合，通過實驗儀器操作得出數(shù)據(jù)，與已有的結(jié)論相比較。綜合實驗CDIO自己選題，自己設(shè)計實驗方案和實驗步驟，對感興趣的問題找到結(jié)論。C:構(gòu)思（conceive）、D:設(shè)計（design）I:實施（implement）、O:運行（operate）創(chuàng)意并實施驗證實驗一、創(chuàng)新課程的設(shè)置6綜合實驗及CDIO項目的作品二、存在的問題及分析7學(xué)生表現(xiàn)出來的問題課內(nèi)實驗科研訓(xùn)練CDIO不重視：只是獲取數(shù)據(jù)不思考：不理解數(shù)據(jù)背后的物理意義

逃避：叫不來懈怠：推不動敷衍：做不了不踏實：理論學(xué)習(xí)缺乏耐心不好奇：缺乏探究意識對創(chuàng)新概念模糊：為創(chuàng)新而創(chuàng)新二、存在的問題及分析8創(chuàng)新中存在的問題創(chuàng)新能力自我驅(qū)動：無創(chuàng)意：不足執(zhí)行力：缺乏二、存在的問題及分析9綜合實踐教學(xué)中問題分析執(zhí)行力不足的原因-課堂教學(xué)和實踐教學(xué)不同傳授知識體系強(qiáng)調(diào)符號系統(tǒng)的邏輯性屬于陳述性知識考核重點是信息記憶的準(zhǔn)確度培養(yǎng)學(xué)生工作能力課堂知識運用到實際中解決問題屬于過程性知識考核重點是符號物理意義的把握課堂教學(xué)實踐教學(xué)二、存在的問題及分析10綜合實踐教學(xué)中的難點-過程性知識是不可教不可學(xué)的聽懂英語會說會說會知道會信息的整合識譜音樂視唱

信息整合的過程是不可知的，需要按照基于認(rèn)知規(guī)律的方法對學(xué)生引導(dǎo)。三、實驗流程的安排1164學(xué)時綜合實驗項目計劃書三、實驗流程的安排1264學(xué)時綜合實驗教學(xué)進(jìn)度表提交報告要求：每組一份1萬字以上的實驗報告，每人一份2千字以上的實驗心得，實驗數(shù)據(jù)，視頻文件，答辯的PPT，實驗周記。三、實驗流程的安排13實驗流程總表三、實驗流程的安排14綜合實驗的評價基于實驗結(jié)果的定量評價+基于實驗過程的定性評價評分標(biāo)準(zhǔn)平時成績(30%)

考勤實驗日志團(tuán)隊協(xié)作實驗報告(60%)

工作量飽滿、創(chuàng)新性答辯(10%)

敘述清楚、重點突出

需要提交的材料實驗報告實驗心得實驗日志照片、視頻PPT

三、實驗流程的安排15產(chǎn)品設(shè)計的流程1.需求識別2.背景調(diào)查3.目標(biāo)陳述4.性能技術(shù)條件5.構(gòu)思與發(fā)明6.分析7.選擇8.詳細(xì)設(shè)計9.樣機(jī)與試驗10.生產(chǎn)市場需求/項目需求/委托方對問題進(jìn)行調(diào)查研究/避免重復(fù)設(shè)計將設(shè)計問題具體化明晰化必備的功能約束和性能約束概念/挫折/醞釀/想出來采用現(xiàn)代的分析方法成本/使用簡易性/效率/性能/可靠性等指標(biāo)產(chǎn)品研發(fā)暫時結(jié)束設(shè)計—發(fā)現(xiàn)缺陷—改進(jìn)（反復(fù)）觀察功能/測試樣機(jī)參數(shù)引自【美】R.L諾頓《機(jī)械設(shè)計》三、實驗流程的安排16基于產(chǎn)品進(jìn)化原理的研發(fā)流程三、實驗流程的安排17基于產(chǎn)品進(jìn)化的研發(fā)流程05

01STEP02STEP03STEP04STEP根據(jù)需求確定產(chǎn)品功能查閱專利及市場相關(guān)產(chǎn)品確定產(chǎn)品方案制作原理模型05設(shè)計零件STEPSTEP06加工制作調(diào)試四、學(xué)習(xí)引導(dǎo)18循序漸進(jìn)的培養(yǎng)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)學(xué)習(xí)思維學(xué)習(xí)探索學(xué)習(xí)創(chuàng)造探索研究的培養(yǎng)創(chuàng)新能力的激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)習(xí)探索學(xué)習(xí)引導(dǎo)的四個單元學(xué)習(xí)引導(dǎo)的目的四、學(xué)習(xí)引導(dǎo)19學(xué)習(xí)引導(dǎo)的原則1.學(xué)習(xí)是一個不斷嘗試調(diào)節(jié)的過程要給學(xué)生足夠的時間自己動手嘗試2.過程性知識是在不斷犯錯誤中習(xí)得允許學(xué)生犯錯誤3.使學(xué)生在經(jīng)驗和直覺的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)不斷地和學(xué)生溝通四、學(xué)習(xí)引導(dǎo)20學(xué)習(xí)引導(dǎo)的核心-自主學(xué)習(xí)的培養(yǎng)的重要性自主學(xué)習(xí)的是能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，是重要的個人素質(zhì)經(jīng)合組織的研究結(jié)論認(rèn)為：真正影響經(jīng)濟(jì)及社會進(jìn)步的是學(xué)習(xí)結(jié)果的質(zhì)量。閱讀“素養(yǎng)”成為成功的核心技能?！八仞B(yǎng)”不是知識，也不是技能，而是個人獲取或應(yīng)用知識和技能的能力，以及興趣、動機(jī)、學(xué)習(xí)策略等。自主學(xué)習(xí)對于實驗是不可缺少的能力四、學(xué)習(xí)引導(dǎo)21學(xué)習(xí)引導(dǎo)的核心-自主學(xué)習(xí)的培養(yǎng)要點為什么兒童學(xué)習(xí)語言優(yōu)于成人？兒童成人模仿力低記憶力低環(huán)境簡單而精準(zhǔn)模仿力高記憶力高學(xué)習(xí)速度過快自主學(xué)習(xí)的原則：簡單、明確、反復(fù)練習(xí)案例教學(xué)：有助于內(nèi)隱式的學(xué)習(xí)任務(wù)分解：確保完全掌握任務(wù)驅(qū)動：由已知向未知逐步拓展四、學(xué)習(xí)引導(dǎo)22學(xué)習(xí)引導(dǎo)的六個方面了解綜合實驗的特點了解探索研究的核心經(jīng)驗學(xué)習(xí)與任務(wù)分解學(xué)習(xí)方法的強(qiáng)化.通過與驗證實驗比較的實例設(shè)定階段性目標(biāo)學(xué)習(xí)引導(dǎo)的六個方面.設(shè)定合理的學(xué)習(xí)預(yù)期體會綜合實驗的要求循序漸進(jìn)科學(xué)的教育理念自我驅(qū)動自主學(xué)習(xí)的要點五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)23激發(fā)創(chuàng)新的欲望創(chuàng)新給我們的生活帶來的影響機(jī)械的魅力、技術(shù)的魅力用自己的設(shè)計改善人們的生活冰塘挖藕的工人蜻蜓機(jī)器人五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)24創(chuàng)新的出發(fā)點-為客戶創(chuàng)造價值閱讀《藍(lán)海戰(zhàn)略》，把握產(chǎn)品的應(yīng)用背景以創(chuàng)業(yè)的視角看創(chuàng)新五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)25閱讀創(chuàng)新技法手冊-全面了解創(chuàng)新創(chuàng)新技法手冊是日本高橋誠所著，其中包括了三類一百種創(chuàng)新技法，實驗中要求學(xué)生通讀該書，課后再做介紹，使學(xué)生對創(chuàng)新技法有全面、系統(tǒng)的了解，消除了學(xué)生對創(chuàng)新的神秘感，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)26了解創(chuàng)新的規(guī)律-TRIZ理想解指出了方向技術(shù)發(fā)展規(guī)律展示了前景重視顛覆性技術(shù)五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)27通過案例提取優(yōu)秀創(chuàng)新作品的特征性能可靠合理、巧妙的設(shè)計功能獨特廣闊的應(yīng)用背景前沿的技術(shù)五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)28學(xué)生作品分析之一-功能獨特作品名稱：變相怪杰獲獎等級：慧魚全國一等獎指導(dǎo)教師：金悅、趙衛(wèi)軍作品名稱：立體影像展示機(jī)獲獎等級：機(jī)創(chuàng)大賽全國一等獎指導(dǎo)教師：桂亮、胡改玲五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)29學(xué)生作品分析之二-性能可靠作品名稱：新型緩降器獲獎等級：機(jī)創(chuàng)大賽全國一等獎指導(dǎo)教師：奚延輝、趙衛(wèi)軍五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)30學(xué)生作品分析之三-合理乃至巧妙的設(shè)計作品名稱：夢想飛甲獲獎等級：機(jī)創(chuàng)大賽全國一等獎指導(dǎo)教師：奚延輝、趙衛(wèi)軍五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)31學(xué)生作品分析之四-前沿技術(shù)作品名稱：多功能并聯(lián)機(jī)械手獲獎等級：機(jī)創(chuàng)大賽全國一等獎指導(dǎo)教師：趙衛(wèi)軍、金悅作品名稱：無驅(qū)動實用殘疾人手指獲獎等級：數(shù)字化大賽全國一等獎指導(dǎo)教師：史曉軍、金悅五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)32學(xué)生作品分析之五-廣闊的應(yīng)用背景自動裝貨機(jī)器人指導(dǎo)教師：趙衛(wèi)軍，金悅第七屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽陜西省一等獎一體式紙箱自動包裝機(jī)指導(dǎo)教師：金悅，徐海波第七屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽全國一等獎智能滅火小車指導(dǎo)教師：金悅，趙衛(wèi)軍第四屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽全國二等獎仿人形機(jī)構(gòu)展示平臺指導(dǎo)教師：金悅，奚延輝第六屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽全國一等獎五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)33學(xué)生作品分析之六-顛覆性的技術(shù)作品名稱：學(xué)吧獲獎等級：機(jī)創(chuàng)大賽陜西一等獎指導(dǎo)教師：金悅、趙衛(wèi)軍五、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)34成果屆次參賽作品數(shù)國賽一等國賽二等省級一等省級二等省級三等第四屆1010540第五屆2124975第六屆1941982第七屆2043271屆次參賽作品數(shù)國賽一等國賽二等慧魚一等慧魚二等慧魚三等第四屆501230第五屆712601第六屆711430第七屆512500近四屆機(jī)創(chuàng)大賽實物組取得成績近四屆機(jī)創(chuàng)大賽慧魚物組取得成績六、基于慧魚創(chuàng)意組合模型的實驗35以創(chuàng)客為線索的能力培養(yǎng)建模方案設(shè)計原理模型基于慧魚創(chuàng)意組合模型的機(jī)電一體化實驗.基于創(chuàng)新理論的仿生機(jī)器人的設(shè)計實驗指尖創(chuàng)客初級篇基于Inventor的仿真建模實驗3D打印指尖創(chuàng)客初級篇.基于慧魚創(chuàng)意組合模型的機(jī)電一體化實驗基于創(chuàng)新理論的仿生機(jī)器人實驗3D打印指尖創(chuàng)客初級篇.創(chuàng)客方案設(shè)計互聯(lián)網(wǎng)的時代是分工更加精細(xì)、合作更加緊密的時代，個人能力將得到空前的綻放，創(chuàng)客是未來工程技術(shù)人員的一種重要生