[摘 要]《機械創新綜合實踐項目》課程具有較強的工程性，同時又順應了時代潮流對人才培養及技能掌握的要求，將以往以“教”為主轉換為“基于問題、基于興趣”的探究式項目教學，以學生個性化自主創新選題為抓手，以能力培養為最終目的，強調學生創新實踐全周期訓練，促推學生主動轉變學習方法，培養創新型人才。

[關鍵詞]探究式項目教學 個性化自主選題 能力培養

基金項目：陜西省高等教育學會2019年度高等教育科學研究項目（項目編號：XGH19086）；西安電子科技大學教育教學改革研究項目。

《機械創新綜合實踐項目》是我校機械設計及其自動化專業的一門技術性、綜合性的實踐類課程，以團隊形式完成一個產品（或部件）從方案構思到產品制造及推廣的全生命周期，具有很強的工程性，涉及方案設計、技術設計、結構設計、加工工藝等多個方面，該課程要求學生靈活運用所學的機械原理、機械設計、機械制圖、機械制造基礎等理論知識解決實際工程問題，是理論與實踐的有機結合，不僅培養學生的創新思維，而且培養學生具有將創新設計付諸實踐的制造工藝能力、實際動手操作能力、工程管理能力和團隊合作能力。該課程以團隊形式開展，每組成員為3至5人，選題完全尊重學生個體的發展需要，同時充分考慮每個學生的個體差異，給所有學生充分的自由來選擇自己感興趣的課題和合作組員。他們課程開展的指導思想是以需求為牽引，技術為推動，把以“教”為主轉換為基于問題、基于興趣的探究式項目教學，側重從工程實際問題入手，把解決工程問題貫穿在整個教學過程中，引導學生積極思考、主動學習，將被動學習變興趣學習與探究式學習，讓學生真正體會知識應用于實踐的快樂。

課程教學目標

根據我校機械設計及其自動化專業的畢業要求和本課程的性質，制定課程主要教學目標[1]如下：一是能夠制定機械系統方案，掌握現代化工程工具，培養學生創新思維及自主學習能力，為解決復雜工程問題提供技術支持；二是能夠針對機械系統的運動、動力學問題建立數學模型，并對模型正確性進行推理；三是能夠對相關資料進行文獻檢索，撰寫研究報告；四是能夠理論聯系實際，確定主要零部件的工作能力，考慮制造工藝、使用、維護等問題，完成具體結構設計；五是能夠三維建模，熟悉三維模型到工程圖的轉換和輸出，完成簡單零件的加工；六是具有較強的責任感和職業道德，并能在團隊中發揮作用[2]。

個性化自主選題

《機械創新綜合實踐項目》課程為項目式教學，需要在不斷發現問題、解決問題中逐步向前推進。相對于以考試或大作業為結課方式的課程來說，該課程難度較大，但“興趣是最好的老師”。如果選題是學生感興趣的，學生就會主動思維、大膽質疑、勇于鉆研，從而在這樣的實踐過程中享受獲得感，能更進一步激勵他們主動學習。項目式教學立題策略基于學生興趣和學生獲得感。一類題目是學生雙創訓練計劃項目，如避障機器人、遙控小車、智能吸塵器、偵查機器人、爬樓小車、寫字機械臂等；一類題目是每屆全國大學生機械創新設計大賽、工程訓練能力大賽的主題，可以通過項目式教學孵化比賽項目，如硬幣分揀機、包裝機、小型停車裝置、水果采摘器等；一類是身邊的小家電、小設備的創意更新，如自行車車鈴的改造、水果削皮機的改造、自動晾衣架的改造等；一類是學生自己的命題。學生根據自己的興趣、特長菜單式自主選題，真正發揮學生的主體性，體現對學生個體的尊重。因此，學生樂于接受，有興趣面對項目教學，有勇氣面對未知的挑戰。

《機械創新綜合實踐項目》框架結構

課程采用“方案設計+技術設計+工藝設計”三階段形式，分散到第五、第六、第七三個學期完成，最后要求學生提交結題報告和實物作品（圖1為《機械創新綜合實踐項目》知識導圖）。

第一階段“方案設計”安排在第五學期，需要學生圍繞設計主題進行市場調研，完成概念設計、系統方案設計，通過技術、經濟、動力等方案論證，決策出最優方案。在這一階段需要學生開展腦力風暴，鼓勵各種奇思妙想的設計，巧用現有結構方案。這樣做既能避免閉門造車，又能杜絕生搬硬套，并在此基礎上推陳出新，完成系統方案設計。

第二階段“技術設計”安排在第六學期，針對第一階段的最優方案完成技術設計，主要任務是考慮工藝性的零部件結構設計，創建三維模型，對主要零部件完成工作能力計算（包括強度校核和剛度校核），最后繪制出二維工程圖。在這一階段特別強調對學生二維工程圖表達能力的培養。目前學生普遍重視三維建模卻輕視二維工程圖的表達，針對此專門訓練，逐個分析學生圖紙的典型錯誤，經過幾次反復修改，學生最終呈現的圖樣要準確而規范，能夠依據所繪圖樣完成加工制作和檢測。

第三階段“工藝設計”安排在第七學期，要求在第一階段和第二階段的基礎上完成相應方案的實物加工、整機調試。在這一階段需要學生綜合考慮材料選用、工藝方法、經濟成本、市場期望及對環境保護和持續發展可能產生的影響等因素，最后完成工藝設計。

三個階段全部完成后，每組進行實物展示，各組學生相互問辯，最后提交結題報告。

對學生能力的培養

到目前為止，該課程已經實施了三屆，從學生的反饋情況和能力達成評價看，對學生能力的培養達到了期望值。下面通過學生自己的收獲體會來反映學生能力的培養[3]（摘錄部分學生在結題報告中的體會）。學生甲：該課程培養了我們的團隊協作精神。團結就是力量，我們小組成員之間精誠合作、妥善分工、各司其職。該項目從概念設計到成品經過方案設計、三維設計、優化及修改、CAD出圖等，在此過程中有大量的工作要做，成員間要進行分工協作解決問題。學生乙：理論聯系實際不再是一句口號。理論可行不等于實際可行，但要把理論變成現實必須聯系實際。在完成項目的過程中要善于利用軟件，先用軟件驗證設計方案的可行性，然后完成后續的技術設計和工藝設計。學生丙：《機械創新綜合實踐項目》需要多學科的知識，是不同學科的交叉融合，通過該項目既讓我復習鞏固了以往學過的力學、機械原理、機械設計等方面的知識，同時又鍛煉了我快速學習新事物的能力……

教學實驗條件

為了進一步改善基本辦學條件，培養大學生創新實踐能力，為優秀本科生搭臺，為我校的機械創新設計大賽、大學生工程訓練綜合能力大賽和創新創業項目的培育提供更完備的設備和技術支持。在學校教務處和學院的支持下，本專業建設有學生工作坊——機械創新工程坊，學校持續兩年支持工程坊的建設，累計投入經費80余萬元，用于購置3D打印機、小型數控車床、人形智能機器人、可擴展人型教學機器人、激光切割機、機器人開放套件等儀器設備。機械創新工程坊是一個完全開放的實驗環境，對相關專業的師生采用預約制開放，免費但不免責共享儀器設備，既保證儀器設備的較高使用率，使每一個學生都有實踐動手的機會，又有效提升了學生的實踐能力，同時也是人才培養模式的一個創新。最后還要注意培養學生的責任意識、主人翁精神，使他們愛護工程坊的儀器設備。

結 語

《機械創新綜合實踐項目》課程具有較強的工程性，同時順應時代對人才培養及技能掌握的要求，將以往以“教”為主轉換為“基于問題、基于興趣”的探究式項目教學，通過三屆本科生課程教學的實踐證明，該項目式教學對學生能力的培養主要體現是：一是學生學習主動性、探究性提高，注重項目開展過程中“學到東西”；二是以實踐教學推動學生學科競賽的效果明顯，學生參加各級各類學科大賽積極性提高，相應獲獎等級和獲獎數比以往增多；三是學生創新能力得到啟發與提升，部分學生實踐作品已申請專利；四是以學生自主創新選題為抓手，強調學生創新實踐全周期訓練，促推學生主動轉變學習方式，為社會培養創新型人才。

參考文獻:

[1]陳永琴、朱敏波、段清娟、張國淵：《機械專業復雜工程問題教學案例剖析——〈機械綜合實踐項目〉的開展》，《教育教學論壇》2017年18期。

[2]段清娟、陳永琴、張國淵、李團結：《教學中團隊合作能力評估》，《機械設計》2018年第S2期，第162-163頁。

[3]陳永琴、李團結、朱敏波、崔傳貞：《工程教育背景下學生創新與實踐能力的培養》《機械設計》2018年第S2期，第159-161頁。