大学生机械创新设计大赛指导方法的探索与实践

教育创新、培养创新人才是现代高等教育改革的新要求，西安工业大学的工程师计划与教改实验班试点正是适应这一形式的教学改革。学生的创新能力是通过动脑思考和动手实践，将理论知识与实践相结合，从切身体验中逐步发展起来的[1]。大学生的课外创新活动，在创新人才的培养中具有发展学生个性的特殊功能，开放实验室建设，为学生的创新能力的培养搭建了一个重要平台。
全国的各项赛事对培养大学生的创新能力起到了不可低估的作用，给了学生一个展示创新能力的舞台。大学生机械创新设计大赛[2]为工科大学生提供了一个很好的锻炼平台，使大学生综合素质得到了提升，社会竞争力增强，为就业和创业打下了良好基础[3，4]。
高校大学生参加各项赛事是一项辛苦又富有挑战性的工作，由于缺少从事科技创新工作的经验，在选题、计划、参赛、团队协作等方面遇到困难，这些需要指导教师的悉心指导[5]。对于指导教师来说，通过指导学生竞赛，可以和本校学生培养师生友谊，可以跟兄弟院校同行强化联系，也可以提高教学前瞻性和科研水平，同时也提高了自身成就感和自豪感。如何吸引和指导大学生通过参加大赛，培养学生创新能力，成为指导教师的必修课[6，7]。笔者通过多年来组织参加各项赛事和指导学生参加多项赛事，根据自身的体验，针对大学生机械创新设计大赛得出了几点体会，希望能对同行有所启发。
1 指导学生围绕大赛主题进行作品选题
全国大学生机械创新设计大赛从第二届开始设定大赛主题，学生提交的作品必须符合大赛主题。指导学生选题时应注意充分发挥学生的主观能动性和兴趣爱好，学生的选题也许会存在一些问题，但千万不要轻易否定学生以免打击他们参与创新活动的积极性。一个作品从构思到成形，要经过差不多一年的时间，在这个过程中，学生有能力发现初的不足，指导教师可以在原理上、技术上提供建议，使作品实现预定功能。
2 指导学生以项目为基础组队
机械创新设计大赛是对学生综合素质的考验。从知识结构上来讲，不仅涉及到了学科基础知识，比如《机械制图》等，也涉及到了一些专业性较强的知识，比如加工制作；从技术层面上来讲，涉及多个学科领域，比如工业设计、控制、电子、液压、机械等；从实施角度来讲，不仅包括经费的使用，也包含作品的讲解和展示；从执行角度来讲，除了考验学生的专业能力之外，还考验学生的团队协作精神。基于此，我们在组建团队时好以大三学生为主组队，因为大二学生虽然热情度很高，但是所学专业知识有限，恐难以胜任，而大四学生虽然具备了足够了专业知识，但是由于面临毕业等诸多压力，很难将更多的精力投入其中，因此，佳的安排便是组队时遵循自愿的原则尽量选择大三的学生，大三学生级具有了比大二学生更扎实的专业知识，也没有面临大四学生的毕业压力。
通过指导学生以项目为基础组队，不仅能够提升学生们的专业素养，更重要的是在推进项目顺利开展的过程中还能够培养学生们的组织能力和团结协作精神。
3 指导学生利用信息检索工具，提高信息检索能力
在设计方案论证过程中，指导学生根据自己的设计选题进行文献资料检索，了解自己的选题是否有人做过，如果产品已经生产出来，可考虑其还存在什么问题，由此确定所选题目的可行性。有的学生学习了《信息检索》课程，能够较熟练地上网查阅文献，但在机械创新设计大赛方面的文献是有限的，如何把文献资料和自己的作品相结合，指导教师应该给项目组予以指导，使学生能够得到熟练应用网络和纸制图书资料，快速而准确地获得所需信息能力的培养和锻炼。
4 指导提高对专业知识的综合运用能力
机械创新设计需要用到多方面的专业知识，首先学生必须清楚各类加工工艺，了解其利弊；其次学生还应该清楚各类材料的性能和价位，科学合理地选用材料。
在设计方案确定后，应着手绘制零件图和装配图。参赛选手必须有一定的绘图能力，在作品设计制作过程中，学生的设计图纸不仅仅给教师看，而是要直接进入生产环节，所以图纸必须是能经得起实践检验的。这就要求参赛的学生必须认真细致地绘制图纸，如此整个赛程下来，参赛学生的绘图能力一定能够得到大大提升。
从方案设计到作品的加工制作，需要用到多门专业知识及专业技能，比如“电工、电子技术”、“机械制造工艺”、“互换性与测量技术”、“机械设计”、“机械原理”、“工程材料”、“材料力学”、“理论力学”等。学生们通过参加机械创新设计大赛能够有效提升自身综合运用各类专业知识的能力。
指导教师要在技术上指导学生完成上述课程内容的学习及知识积累，在整个项目运行阶段作好“领路人”和“护送者”。
5 指导学生依据大赛要求进行文档整理， 提高科技写作能力
在参赛作品完成后，还要书写完整规范的设计说明书，录制作品介绍视频。设计说明书要符合科技文章的写作要求，既能清晰、透彻地说明设计意图、机构的工作原理，又要言简意赅。在答辩时学生应能够清晰、准确地回答出评委教师提出的各种问题，要有一定的语言表达能力和应变能力。
指导教师在这个过程中要对指导学生学习相关技术文档写作，学习制作PPT，学习视频录像的录制与影视文件的制作技术。
还要指导学生掌握一些必要的答辩技巧，在参赛答辩时应理顺设计思路，认真组织语言，编写答辩提纲，还要有针对性地对评委教师可能提出的问题作必要的准备。这个过程锻炼并提高了大学生的科技写作和语言表达能力。
有的作品具有较高的实用价值，指导教师可引导学生申请发明或实用新型，教给学生文档写作技巧等。
6 指导学生动手实践，锻炼实际动手能力
机械创新设计活动的整个过程以学生为主，教师指导为辅，参赛作品基本是由学生自己动手制作完成。作品所用的零部件、标准件、辅助件、电气元器件的购置、加工，整体装配、调试全部由学生自己参与完成，这样不仅锻炼了学生的实际动手能力，也提高了学生的实践技能。
机械电子、机械设计、机械制作开放实验室学生的作品制造阶段，全面对学生开放，指导教师在这个过程中要在部件采购、动手技巧和安全方面给学生提供指导和帮助，使学生能较熟练地使用各种加工工具和加工设备，能够加工制作出较为合格的作品。
7 在指导中着意培养学生艰苦创业精神和团结协作精神
大赛在学生的正常学习阶段进行，而学生有着繁重的学习任务，不可能全天候地去搞机械大赛，所以时间紧、任务重，他们必须利用业余时间去进行方案的论证及作品的加工制作。这对学生艰苦创业的精神和顽强进取的意志品质要求很高，学生们只有具备这些优良品质才能坚持下去完成比赛。
为调整学生在参赛过程中的心理状态，克服放弃参赛的想法的产生，指导教师在进行专业技术指导的同时密切注意学生的心理动态。遇到困难时，引导学生分析原因、分解困难、逐一解决。在提高学生针对实际需求进行设计、制作等实际工作能力的同时，逐步建立学生的自信心，并适时给学生减压，让学生在宽松的氛围中参加比赛。
大赛作品鼓励学生以团队的形式进行申报，机械创新设计大赛一般为3 到5 人一组，在有限的时间内要进行方案的设计、改进、技术难题的解决，往往不是一个人能完成的，而是集体智慧的结晶。在为共同目标协同作战的过程中，群策群力，每个成员都自觉地承担着相应的责任，对自己负责，对他人负责。在合作中他们建立了深厚的友谊，增强了集体荣誉感和协作精神。具备了这种合作素质，也一定能够更好地肩负起时代赋予的责任。指导教师要在指导中制造环境，培养学生的艰苦创业精神和团结协作精神。
8 结束语
通过10 余年开展大赛的组织与指导实践活动，学生参与课外科技活动和竞赛类科技创新的积极性大大提高，学生创新意识和设计能力不断增强，对学生积极参与其他大赛活动起到辐射带动作用，促进了该校人才培养质量的进一步提升。该校自2004 年以来参加了历届大赛，共计参加学生1000 余人次，指导教师200 余人次，完成实物50余件，申请22 项，两次获得陕西省组织单位奖，近年来共计4 次进入全国总决赛，获得全国一等奖3 项，二等奖1 项，省级一等奖15 项。获奖率在全国高校中处于前列，极大提高了学生的学习热情和创新激情，同时也扩大了该校在同类高校中的影响。