机械创意设计实验的研究与实践.pdfVIP

洪建平等：机械创意设计实验的研究与实践 机械创意设计实验的研究与实践 洪建平鄂明成房海蓉徐双满 。 (北京交通大学机械与电子控制工程学院) 摘要：在机械工程创新实践教育中，如何利用创意实验资源，启发学生创意思维，激励学生动手创新， 是从事实验教学的广大教师所关注的问题。本文对机械创意设计实验的组织形式、实验内容以及教学环节 的落实进行了初步探讨和实践总结，强调了创意设计实验在工程教育中具有的重要作用。 关键词：机械创意实验创新能力 引 言 创新教育在我们国家得以大力提倡的主要动力来自当前世界科学技术的飞速发展。创新能力培养是工 程教育永恒的主题。工程本身意味着构建系统，构建的过程是一种集成的过程，也是创造的过程。机械工 程更是跨学科、多领域交叉融合的工程领域，那么在实施机械设计的教育过程中，对学生的创新能力和工 程能力的培养就尤为重要了。 1．机械创意设计实验的定位 结合教育资源现状，为了适时地适应学生的接受能力，有效地进行创新教育，应该考虑以下两点因素。 (1)要了解学生的现状施教要研究教育对象，才能因材施教。我们不能为了形式上创新而创新，要 考虑学生的特点，在他们还不具备相关知识的背景情况下，是很难进行有价值的创新，可能还会使学生误 解创新的含义。对于高校来说，创新教育在于激发学生的创新意识、传授创新思维方法和培养动手能力。 学生在初期创新活动中表现的突出特点是：大多数学生有创新的兴趣和丰富的创意，但没有工程意识； 有创新的热情，但缺乏耐心，易忽视细节的设计。对于一个机械产品的创意，学生会更多地考虑功能实现 后的效果，但是对于如何更有效地具体实现目标功能和实现的细节就缺乏认识。比如，电机作为机械系统 的原动件，如何使其输出的扭矩和转速传递到执行构件上，需要考虑选择联接构件(诸如选择什么类型的 联轴器，如何联接?)，而学生往往忽视此类问题的存在。尤其是现代设计引入计算机三维仿真设计，在虚 拟环境下三维构件模型彼此相对运动可以通过给定适当的运动参数和约束来实现。学生常常将大量时间花 费虚拟动画的制作上，而忽视了工程设计的本质问题。特别是在做创意设计和方案设计时，效果设计往往 优于结构设计，如此常往会导致学生对工程细节设计缺乏认识，想当然现象是学生创新设计中非常普遍存 在的问题。 (2)机械创意设计实验的定位不要过高创新教育的范畴是宽泛的。从机械设计实验角度考虑，机械 创意设计实验只是力求在机械创意设计方面使学生能有机会动手进行创意，而不仅仅停留在虚拟设计中， 它能够让想法通过模型制作而实现，实实在在地感受创意、设计、生产、调试、成功的丁程实践过程。 机械创意设计实验不同于机械设计和机械原理课程的实验，但是又与机械设计紧密相关。机械设计和 机械原理课程的实验，与理论课程每章节的内容相辅相成，是专业技术基础性质的实践环节；而机械创意 设计实验作为独立设置的实验课，以设计机械创意模型为目标，面对不同专业、不同层次的学生，我们可 以提出不同的实验要求，满足学生对学习创意方法和创意制作的需要。不强调对理论知识的掌握，更注重 过程的学习。在机械创意设计实验中以德国慧鱼创意模型为实验平台，分两个层面提出实验要求。 1)对非机械专业或低年级学生——让初学者学习自己动手组装模型机器人和建造自己设计的有一定功 能的机器人模型产品；在制作过程中使学生了解一些计算机控制、软件编程、机电一体化等方面的基础知 识：通过实验学习进行创意设计的方法，为后续课的学习做一个很好地铺垫。 434 全国机械设计教学研讨会议(2006) 2)对于机械专业的高年级学生——要求掌握机械系统设计理论和控制原理，并提出符合工程要求的设 计方案，提交创意作品。 2．机械创意设计实验的组织形式 为了开设各类机械创意实验课，我们于2002年建立了机器创意实验室。我们采用具有机电一体化特征 的“创意组合模型”为载体，开设了诸多实验，使学生在较短的时间内了解和掌握相关的基本知识和设计 方法，让学生经历从设计到