应用型高校机械创新实验室建设的探索与实践

2017 年9 月， 贵州省发改委发布的黔发改高技[ 2017 ] 901 号文件， 在通知中， 贵州理工学院成为了*省级双创示范基地， 同期， 贵州理工学院荣获*批深化创新创业教育改革示范高校， 为深入贯彻落实国办发〔2015 〕36 号和教高厅函〔2016 〕92 号文件精神， 学校要求各专业把创新创业教育纳入人才培养方案， 使之贯穿于应用型人才培养全过程。机械专业作为传统工科， 想在实践环节培养出具有创新意识、专业背景和批判性思考能力的应用型人才， *的工 作 就 是 要 为 学 生 提 供 其 创 新 实 践 的 软 硬 件 条 件创新实验室的建设。笔者作为一线教师， 在培养机械专业大学生创新能力和动手实操能力方面的措施， 以及取得的一些成绩和经验， 借以抛砖引玉。
1 整合实验室资源， 搭建联合创新实验平台
机械工程学院实验中心初建于2013 年， 机械制造实验室、机械基础实验室、机械基础认知实验室、电气控制实验室、材料成型实验室、液压实验室、测试技术实验室、公差与测量实验室、CAD 机房、摩擦磨损实验室、振动控制实验室等教学科研实验室和学生创新开放实验室， 拟建仿真实验室、智能制造与刀具实验室、机器人实验室。实验室总面积超过3500 ㎡ ， 主要的实验仪器设备有数控车床、加工中心、电火花成形机、机械传动零部件性能测试台、机械创新设计方案实验台、电力拖动实验台、PLC 实验台、压铸机、注塑机、液压教学实验台、测试技术虚拟仪器平台、光学计、测长仪、工具显微镜、无人机、模块化机器人、扫描式激光测振仪、摩擦磨损实验机和中、高配置计算机等。实验室资源整合结构如图1 所示， 在上述各基础、专业、科研实验室的基础上， 搭建联合创新实验平台， 要求在空余时间每个实验室至少能抽调出一台设备作为联合创新实验平台的机动设备， 以备应急之需。同时在联合创新实验平台的基础上， 再建立创新开放实验室， 储备一些中小型桌面或台式机床和设备， 便于学生随时使用。
2 构建师生共建的教研团队， 合理分工

图1 实验室资源整合结构图
我院创新实验室的教研团队组织架构如图2 所示。

图2 创新实验室的教研团队组织架构
创新实验室教研团队直接由分管教学副院长直接牵头， 为各项工作和活动顺利的开展提供坚实保障。创新实验室负责人由经验丰富的老教授担任， 总新实验室各项事务， 对内主要负责年度规划和预算，对外发挥宣传作用。实验室管理人员为整个实验室做好管理服务， 负责日常实验室内外的工作， 可由教师与学生共同担任。指导教师则由校内外专业骨干老师和企业专业技术人员组成， 主要负责学生创新创业项目、竞赛和比赛的指导工作。大学生团队由机械专业各年级的学生， 或有志于创新创业的学生组成。竞赛/ 比赛筹备组是一个临时机构， 当有竞赛/ 比赛时成立， 结束后解散， 由指导教师与有经验的高年级队员以及若干学生会干部组成， 负责每年竞赛/ 比赛筹备的相关事务。构建既有教师又有学生的教研团队，让老师能够安心尽心舒心地指导， 让学生能否充分发挥主人翁意识， 自觉学习、自我督促、自我管理。
3 探索应用型人才培养新模式， 提高学生创新能力
3 . 1 培养模式
创新实验室为培养人才服务， 为科研服务， 为学生量体裁衣地构建一个有宽度、有厚度、有尖峰的培养模式是有必要且急需的， 具体包括两层含义： （ a ） 为能力金字塔。学生的能力培养在大学期间不同阶段地进行递进阶梯式的培养。通过基础实验项目， 培养基本实验技能与实验操作方法； 通过程序设计与综合训练项目， 培养小型程序的编写与运行的综合设计能力；通过机电结构设计研究实验项目， 培养系统级别的设计与搭建的创新能力； 通过科研与工程项目， 培养科研与工程素质。（ b ） 人才金字塔。低年级学生采取大众培养方式， 逐层选拔， 直至高年级的精英教育。
3 . 2 实践教学体系
基于“ 大工程观” ， 建立项目主体式学习方法的机械专业实践教学体系。其核心思想是： 在机械专业的教学体系和创新创业模式的基础上， 以“ 项目” 为目的， 以“ 项目” 为工具， 以学生为主体， 以教师为主导，把项目分解为需求分析、硬件结构研发创新、软件程序研发创新、项目推广创业等模块， 让“ 项目” 贯穿整个大学教育的始终， 实现整个“ 项目” 从研发到推广的整个生命体系过程， 让学生完整实践项目的创新创业过程。让学生在“ 做中学、赛中学、玩中学” ， 通过以“ 做项目” 的形式促进学生对理论部分的吸收， 以理论指导项目， 由项目反刍理论， 在理论和实践*吸收的基础上实现工程创新， 真正达到学以致用的目的。让学生从一进校就开始接触“ 项目” ， 按照理论学习的深度去实践不同类型的“ 项目” ， 以某产品从研发到推广的生命周期过程为载体， 使学生通过主动的、实践的、课程之间有机的方式学习工程问题， 使创新创业能力得到全面提高。
3 . 3 组织形式
构建“ 分组” 形式的机械专业创新创业实践。创新实验室将分为基础储备组、机械设计组、程序控制组、理论研究组和发展创业组。这样分组既符合“ 大工程观” 对工程管理的需求， 各组之间又互相制约、环环相扣。作为基础储备组的新手， 接受较为系统的培训和练习， 进行通识培养， 一年之后根据各自的特长和兴趣加入其它各组。机械设计组和程序控制组作为实践创新结构设计和电气、程序设计的主力， 采用创新思维和创新技术进行产品的研发， 是项目基本得以实现的保障。理论研究组主要学习创新思维、Triz 理论及创新设计方法等理论的学习， 为其他组提供理论基础。
发展创业组负责将研发的产品在不同平台上进行推广销售， 如易班跳蚤市场、淘宝、咸鱼等， 收集用户反馈，盈利部分将作为整个团队的运营经费。
4 师生自由组队， 监控实施全过程
创新实验室组队方式一般有以下两种： 一是学生集思广益、头脑风暴， 提出创新想法， 由专家教师评估能否作为创新项目， 并自主寻求指导教师； 二是由指导教师事先给出项目， 以招募的形式， 学生可根据兴趣自由选择。
在整个实施过程中， 在一个大项目的背景下， 为了方便学生掌握牢固的基础知识， 可分门别类地设置一些小项目进行指导实施。如图5 所示的“ 仿人形舞蹈机器人设计” 项目过程中， 通过进行任务分解， 设置项目分解训练， 对于不同阶段的学生进行不同层次、不同难易程度的训练， 从而锻炼学生的双创能力。以“ 虚拟仿真” 任务为例说明， 对机器人进行虚拟仿真， 进行干涉检查， 首先要利用三维建模软件SolidWorks 对一些常用的机械零部件建模， 并进行装配、干涉检查， 接着进行ANSYS 有限元仿真， zui后利用AutoCAD 设计完成机器人的工程图纸， 自主加工或外协加工。指导教师可为学生提供研究路线， 学生则通过自主学习、师生交流等多种方式针对特定的对象进行项目训练， 并不局限于机器人。比如， 对工程制图的学习可通过组合体项目， 绘制手机模型图项目等快速上手； 对机械制图的学习可通过测绘减速器项目， 测绘千斤顶项目等掌握绘图、识图能力。

（ a ） 任务分解          （ b ） 项目分解训练
图3 仿人形舞蹈机器人任务及项目

5 以管理和激励为手段， 鼓励大学生参与创新比赛活动
定期组织校级的创新比赛活动， 可让学生在通过学习实践一段时间后， 定期地检验自己的学习成果。
学院通过下发学生第二课堂创新创业学分认定、创新创业实践、科技竞赛管理办法等文件， 以赛促教、以赛促学、以赛促研。在全国性的大赛举办前， 都可提前在校内事先举办一次校赛， 挑选的、成熟的团队， 进入省赛， 再入国赛。
6 结语
经过近几年的沉淀和探索， 贵州理工学院机械专业应用型人才的培养取得了较好的成绩， 在多个全国性大赛上均取得不俗的成绩。创新实验室按照这种运行机制， 随着开放时间的不断增加， 调动了学生参与创新实践活动的积极性， 学生的双创能力、实践动手能力和专业素质能力均得以不同程度的提升。