创新应用型人才培养与学科竞赛201510

机械科技制作

与

综合能力培养主讲：孙亮波博士，副教授E-MAIL:SUNLB1979@163.COMM-PHONE座内容：1，学科竞赛的重要意义2，机械类学科竞赛简介3，机械科技作品制作流程4，综合能力培养5，学生大学四年规划6，教师如何参与和实施7，第七届机创大赛主题解析之我见1，机械创新设计团队取得的成绩

1，

2009年第三届全国计算机仿真大奖赛三等奖；2，

2009年全国三维数字化创新设计大赛全国总决赛一等奖，并获优秀组织奖；3，

2009年广西首届机械创新设计制造大赛一等奖；4，

2009年第四届中南地区暨港澳特区机械创新设计制造大赛一等奖；5，

2010年第四届全国机械创新大赛广西赛区获一等奖并排名第三，参加2010年10月全国总决赛获得二等奖；6，

2011年第二届广西大学生创新设计大赛一等奖1个，二等奖1个；7，

2011年第十二届挑战杯课外科技制作大赛广西赛区2个三等奖；8，

2011年第四届中南地区暨港澳特区机械创新设计制造大赛三等奖；9，

2011年全国三维数字化创新设计大赛全国总决赛二等奖；10，2012年第五届全国机械创新设计大赛广西一等奖1项排名第一，（全国一等奖），二等奖1项；10,2012年中国-桂林创新创意文化节创意设计大赛；11，20120928期央视我爱发明节目合作播出专题片：斗牛战车；12，2013年光华-诺基亚基金创业大赛全国金奖；14，2013年湖北省工程训练综合能力竞赛二等奖；15，2013年湖北省挑战杯课外科技制作大赛二等奖。从05级开始，直接参与本团队各种竞赛的学生超过40人，近3年本专业优秀毕业生均出自本团队。1,致每一个梦想成功的机械学子---为什么要参与机械科技制作？1，从长远看，参与机械科技制作，将今后进入社会和企业从事的产品研发环节提前到大学阶段进行，积累相关经验，有助于早日成才。2，与理论学习相辅相成，有助于提高学习兴趣和学习效率。3，改变对大学阶段学习的观念，获得的荣誉证书将有助于找到理想工作。2，机械专业相关竞赛介绍

全国机械创新设计大赛---全国大学生机械创新设计大赛于2007年、2008年和2010年连续三次获批为教育部和财政部联合资助的大学生竞赛项目，现已成为最具影响的全国大学生竞赛项目之一。全国大学生机械创新设计大赛的目的在于引导高等学校在教学中注重培养大学生的创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神；加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际需求通过创新思维，进行机械设计和工艺制作等实际工作能力；吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才脱颖而出创造条件。每届大赛均有确定的主题。

挑战杯课外科技制作大赛---“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛（以下简称“挑战杯竞赛”）是由共青团中央、中国科协、教育部、全国学联和地方政府共同主办

自1989年首届竞赛举办以来，“挑战杯”竞赛始终坚持“崇尚科学、追求真知、勤奋学习、锐意创新、迎接挑战”的宗旨，在促进青年创新人才成长、深化高校素质教育、推动经济社会发展等方面发挥了积极作用，在广大高校乃至社会上产生了广泛而良好的影响，被誉为当代大学生科技创新的“奥林匹克”盛会

“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛，类似科技作品竞赛，可以是产品，也可以是研究论文或调研报告。

创业计划竞赛起源于美国，又称商业计划竞赛，是风靡全球高校的重要赛事。它借用风险投资的运作模式，要求参赛者组成优势互补的竞赛小组，提出一项具有市场前景的技术、产品或者服务，并围绕这一技术、产品或服务，以获得风险投资为目的，完成一份完整、具体、深入的创业计划。全国三维数字化创新设计大赛---全国3D大赛以“推动3D技术普及、提升自主创新能力”为主题，以“以赛促教、以赛促训、以赛促用、以赛促新”为宗旨，以“学3D！用3D！我创造！我快乐！”为口号，旨在推动3D技术应用发展、引领3D新兴战略产业、促进创新人才培养、践行创新型国家建设；加速中国从“制造大国”到“创造大国”转变，更好地为经济发展方式转变和产业转型升级服务。全国3D大赛以“三维数字化”与“创新设计”为特色，分大学生组、职业组与产业组三大组别，设立工业与工程方向（工业设计、机电工程结构设计、逆向设计、工程分析、工业仿真、模具设计、数据编程、数字建筑BIM等）、数字表现方向（工业设计、CG与数字艺术、影视动漫、游戏与虚拟现实、建筑与室内外表现等）。

全国工程训练综合能力竞赛---每两年一届，由大连理工大学工程训练中心负责全国总决赛。该赛事为4人团队设计并制作能完成走S行前行绕杆，以前行并绕杆数最多为优胜；后来又增加了走8字形绕杆，以连续绕8字形最多为优胜。近年增加了对设计方案和工艺文件制作合理性、机床实际加工操作等的考核。是一个对机械方案设计、机加工方案和实际动手加工能力等的综合考核，尤其是制作过程需要不断地对实物进行调整和实验。

全国大学生创新训练项目---通过实施大学生创新创业训练计划，促进高等学校转变教育思想观念，改革人才培养模式，强化创新创业能力训练，提升大学生的综合素质，增强大学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应创新型国家建设需要、适应各行各业发展需要的高素质人才。大学生创新创业训练计划内容包括创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目三类。

创新训练项目是本科生个人或团队，在导师指导下，自主完成创新性实验方法的设计、实验条件的准备、实验的实施、数据处理与分析、报告撰写、成果（学术）交流等工作。

当然还有其他的一些相关竞赛，比如机器人足球赛、数学建模大赛、各级各类机械创新设计大赛等。3，机械科技制作流程具体产品研发流程针对每个参赛小组的操作规程建议为：

1，设计和制作一个什么样的作品？--向知识渊博、指导经验丰富的老师请教并确定

2，实现这些功能有哪些途径和方法？--产品对比、技术联想、知识扩展与应用，机械系统运动方案设计

3，运用专业知识，分析、计算和设计出图--科学技术，应用为先，我们为什么来大学？为什么要学习专业知识？

4，制作视频、PPT，答辩选拔—介绍作品，宣传团队

5，制作加工工艺卡，购置材料，加工制造，安装调试—实践出真知，实践与理论相结合，强调动手能力和解决问题能力

6，制作参赛文件，模拟答辩，准备参赛--革命尚未成功，但是胜利在望，走好最后一步

4，参与科技制作，培养综合能力

综合能力:分析解决问题的能力，问题既可以是专业技术难题，也可以是其他诸如沟通、表述、加工制造等难题，问题包含了整个产品制作过程的所有环节的技术难点。口才好算不算综合能力？

内涵：专业知识能力、创新能力、动手能力、科技论文写作能力、专业表达能力、团队协作能力等。专业知识能力

解决任何技术难题，如产生一个好的创意，对机械系统进行数学建模、分析、计算、仿真与机械产品加工制作等都需要掌握一些专业知识理论。在机械科技制作中，一个好的作品或思路往往来源于对生活细微的观察与敏锐的思考，需要利用所学的专业知识理论联系实际进行吸收、消化、创新和再创造。“我有一个梦想”---如何使梦想成真？

学过机械原理的同学都知道，实现一个简单的动作不止有一种方法，一旦功能复杂一点的产品，其可实现的方案就呈几何级数增加，随着新技术、新材料、新工艺的不断涌现，有时候甚至不可穷尽其可能方案。也就是说没有最好的方案，只有更好的方案。但是如何从浩如烟海的方案中找到一个科学、合理的方案，并论证之，必须具备一定的专业基础知识。通过学好专业基础知识，熟练掌握一个简单功能的实现方法，就具备了从事复杂系统、多功能产品的组合设计能力。

在学习一门机械专业理论课程时，由于实践环节相对较少，学生往往会有一些疑问：学这门课程有什么用？将来工作中什么情况下会用到它？仅仅通过语言解释很难让学生有深刻的理解和认识，通过参与科技制作，学生学习到怎样用专业知识去认识机械世界，如何去分析一个产品的优劣，已经学到了哪些专业知识，还需要学习和补充哪些专业知识等。（将毕业后的技术工作提前到学校进行，该培养模式是当前世界教育界的共识。）

兴趣是最好的老师，学生从创作中体验到乐趣，更加激发其学习专业知识的积极性。当指导老师一步步引导学生走进知识的殿堂，接触的范围越来越宽广，学生获取更多专业知识的兴趣逐渐提高，能力也随之得到增强。

很多情况下，仅靠课堂知识的学习，是很难达到完全解决一个产品在该方向所需的知识的要求的。这就要求我们同学在专业知识的获取上，要能够多渠道地获得技术资料并熟练掌握。

“科学技术，应用为先”，只有通过理论与实践相结合，才能真正掌握知识的实际应用技巧。创新能力

创新能力是指个人提出新理论、新概念、新方法或发明新技术、新产品的能力。创新过程是一个学习、消化、融合、创造的过程，也是一个不断循环往复开拓性设计和思考的过程，需要有敏锐的洞察力和灵活的思路。

一个优秀的作品必须具有至少一个大的创新点和若干个小的创新点创新：产品新颖

功能新颖

技术实现手段新颖

一个机械作品是否优秀、是否有市场，关键在于创新点。机构的设计是否新颖、巧妙，结构是否简单、执行可靠，产品的使用是否舒适、便利，与市场同类产品相比，是否功能多样、性价比更高等，这些都是创新点的具体体现。创新设计方法:

发散与收敛（拉链缝合术与洗衣机的工作原理）逻辑与非逻辑（鲁班发明锯子和各类锁具研发）定向与非定向（救援变形金刚和破冰船）动态与有序（战场指挥与减速器设计）直觉与灵感（笛卡尔坐标系和元素周期表）机械产品的设计灵感

向市场要答案、用专业知识做基础1，不要闭门造车，多渠道获取各种信息和资料，重视市场调查和需求分析的第一重要性---以很高的标准和要求去设计作品，你的作品必定是优秀的2，依靠团队的力量，集思广益（头脑风暴），逐级提炼（个人-团队-指导老师）3，机电不分家，从评审专家的角度思考作品（结构的复杂和设计的巧妙）4，优秀作品比较贴合生产生活（角色转换、需求分析，同类产品、相似特性的联想，功能实现方法的联想和对比）5，三月不知肉味，“我为卿狂”，方能创造“奇迹”—口袋里装一袋硬币的**、周末到物流中心做市场调查的**创新作品赏析:具有担架---推车---轮椅三个功能的救援变形金刚能实现人形行走、汽车构态下遥控奔驰，并可两种构态可逆变形的汽车人—大黄蜂能拟合斗牛运动的斗牛士健身车设计四杆机构模拟划船动作，多级增速实现能量转化为电能的划船节能健身器用于观光游览,可骑行和电机驱动的酷跑双轮车

机械类产品在生产生活中几乎随处可见，对一两处关键部位进行技术改进、或是几个创新点组合成一个产品是可行的，所以机械创新设计与制作是“广阔空间，大有可为”。

如何提炼机械创新作品：1）善于发现生活中的机械产品，研究分析其不足之处，加以改进，或根据生活中缺乏某类功能的产品而进行原创设计，要满足实际生产生活需要，体现科技创造幸福新生活的原则；2）广泛涉猎互联网资源或创新设计作品集，从他人的作品中找到灵感，消化吸收后再创新，要体现新产品的新功能、新技术、实用性；3）对现有产品落后的功能舍弃，将多个功能揉合进一个产品，要注意多功能揉合后系统动力传递系统的干涉、协调设计。动手能力：

主要指运用机加工知识（如机械制造基础—熟悉各类加工工艺、机械制图—规范标准制图、机械设计—各类零件的设计、数控加工—熟悉各类机床及可加工工艺等）和现有设备条件制作出实物模型，它将设计思想变成现实。

动手能力强调主观性、能动性、创造性，要求有耐心和坚韧的毅力，能吃苦耐劳。

在机械科技制作中，学生要经历选材、购置、试加工、装配与调试等环节，由于一般制作的是单件产品和试制品，整个加工过程对于学生而言难度是无可预料的，有时甚至需要多次返工。但是正是因为经历了这样一个艰难的过程，学生的动手能力和解决问题的