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一、建设背景

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020 年)》中提出建立创新人才培养模式;李克强总理在工作报告中提出,“大力发展众创空间,推动大众创业、万众创新”。国务院办公厅《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》要求,把创新创业作为撬动学院综合改革的突破口。创新实践教学平台以用户创新为核心理念,坚守创新,持续实践,乐于分享。该平台是以创客文化为核心价值,以聚会来共享资料和知识,共同制作创新创作想要的东西的一个平台。实施创新项目,加强教师实践工作,是创新质量管理、打造特色品牌的需要,是密切与企业联系、加强校企合作的需要,是实施产教融合的需要。创新实践教学平台将创意、发明、创新、创业、教学实践转化为一个有机的过程,将成为创业的集散地和创新社区的中枢,是提高学生专业技能水平和教师实践教学能力的有效途径,是学院创新创业教育改革的一个综合实践平台。

在学院创建以机电类专业为基础的《创新实验室》,是给予学生有一个创新实践的平台,同时培养学生创新能力,综合提升学院的教学水准。

二、建设目标

1、培养学生动手能力

以视频课程为主要教学手段。让学生掌握小型车床、钻床、铣床等设备操作;掌握小型数控车床、加工中心等设备操作。并通过使用这些设备,制作出简单的产品。让学生实际动手起来,培养学生的动手能力。

2、培养学生创新能力

以由简入深的各个项目为核心,围绕“认知,模仿,改善,创造”四个阶段反复进行学习,制作。培养学生创新思维,以及实现构想的能力。


三、创新能力培养

1、创新能力培养理念

创新能力培养需要经过认知(理解对象),模仿(逆向工程),改善(改进设计),创造(独立设计)4个阶段。我们依据创新能力培养4个阶段所设计的“创新链条”贯穿第二课堂课程,经过实践检验,学习者反复学与练,创新能力得到显著提高。


图1 创新能力培养理念

创新是对所学知识的融会贯通

现阶段,创新所需的各种知识学生都已经从第一课堂学习,但如何将所学的知识综合运用,也是创新能力培养的重要环节

创新能力培养是培养学生对所学知识进行整理,交叉结合,最终达到一个融会贯通的地步。

图2 创新能力培养理念


2、师资能力提升、培训

根据《教育部关于建立中等职业学校教师到企业实践制度的意见》(教职成〔2006〕11号)的要求,组织机械加工类专业课教师、专业基础课教师及实习指导教师到学院创客空间参加与专业相关的企业或生产服务一线实践活动,接受新技术和新工艺的培训;要求教师结合企业的生产实际和用人标准,不断完善教学方案,改进教学方法,积极开发校本教材,把握实践教学和生产环节,至少熟悉1个产品生产的相关环节。

能力实现模型:

图3 能力实现模型

注解:

智能是由智慧(知识,用A表示)和技能(包括领会,用B表示;应用,用C表示;分析,用D表示;综合,用E表示;评价,用F表示)两部分所构成的。当知识与领会结合时(A+B),我们把它称作为基础性学力;知识领会后会应用和分析(A+B+C+D),称作为发展性学力;只有知识领会应用分析综合评价完美结合时(A+B+C+D+E+F),才是创造性学力。基础性学力,它对学生今后的发展是远远不够的。在“创新实验室”活动中,我们更要教会学生具有发展性学力和创造性学力,才能使他们为自己的生存和为国家建设奠定扎实的基础。明确了认识,怎样教?反思实践才是检验的标尺。

3、提高学生技能

组织机械加工,机械工程、机电一体、维修类专业学生到学院创客空间参加企业生产一线实践活动,了解企业生产组织方式、工艺流程、产业发展趋势等基本情况,熟悉企业相关岗位(工种)职责、操作规范、用人标准及管理制度等具体内容,学习所学专业在生产实践中应用的新知识、新技能、新工艺、新方法,使学生毕业后能尽快适应企业用人需求。

能力实现模型:

图4 能力实现模型

4、组织产品加工

组织基础课教师和相关人员到企业进行考察、开展调研,了解企业生产情况及其对职业教育的需求,结合学院创客空间的设备条件和教育教学工作要求,采取灵活多样的形式,组织教师到创客空间带领学生开展产品加工,将生产需求和教学要求融为一体,在实践中培养学生的创新创业精神。



四、方案组成及效果

1、效果图


图5 实训室布局示意图

2、创新实验室构成

创新实验室组成由若干小型普通机床,数控机床,机床附件,各类工具,量具等等设备构建而成的空间,建议面积50-70㎡,可容纳20名学生。同时,配置相应的制作项目和课程。

3、主要对象

创新实验室主要面向对象:本科院校,各类职业院校的理工科学生为主要对象。


4、部分设备介绍


5、配套课程

基础课程:小型车床操作、小型钻铣床操作、数控车床操作、数控铣床操作。

进阶课程2门:综合创新项目一、综合创新项目二。

配套课程如下表:

项目名称

实训指导手册

视频

图纸

毛坯

数控加工程序

基础项目

手动车床基础项目

陀螺项目

火箭模型项目

手动铣床基础项目

名片夹项目

相框项目(1

数控车床基础项目

葫芦挂件项目

数控铣床基础项目

相框项目(2

创新项目

综合创新项目一

台钟项目(认知模仿)

台钟外观变形(改进创新)

综合创新项目二

摇摆气缸项目(认知模仿)

双缸摇摆气缸(改进创新)

表1 配套课程清单表


以摇摆气缸为例,所包含的内容有:



图7 摇摆气缸项目图纸


图8 实训指导手册



图9 加工视频截图

五、创新能力培养案例


图10 摇摆气缸空气能发动机模型


课程形式:以引导学习教学视频为载体。每一步都有详细的教学视频。制作过程中穿插原理知识点讲解。

以摇摆气缸空气能发动机为项目载体,提供制作所需毛坯材料,图纸,教学视频等,并根据项目配置机床设备及工量具等。为学生提供动手加工制作的工场,引导学生运用第一课堂所学知识完成机械加工,测量,检验,组装,装配等工艺。并发散性的引导学生对它进行改进。完成创新链条。

1、第一步:项目介绍

介绍摇摆气缸空气能发动机的绍构及工作原理,以及所需加工设备和工具


图11 摇摆气缸空气能发动机结构图


2、第二步:项目引导

介绍各零件的所对应的加工设备及整体工序


图12 摇摆气缸空气能发动机毛坯件

3、第三步:项目分解

对项目进行分解,介绍每一个零件的加工过程,一边做一边讲解加工过程中所需用到的对应的知识点(例如加工的刀具运行方向以及原理,加工过程中的安全防护等),真正做到做中学,学中做。


图13 飞轮加工

4、第四步:项目组合

将分解加工的零件进行组装整合,介绍组装过程中所需的知识点(例如公差配合等等)。


图14 装配成型

5、第五步:项目优化

对作中进行优化,如结构变形(双缸,水平对置,V型,四缸),外观美化(表面处理),并介绍相关工艺及原理。

图15 结构变形

图16 表面处理

6、举一反三

学生通过前面五步的学习后,掌握了一定的加工装配知识,可以进一步学习制作难度更高一点的项目


例:斯特林发动机模型

飞轮通过形式多样的连杆机构连接活塞,活塞一侧的空气与金属空心棒的空气连通,酒精灯加热空心金属棒后,使活塞两侧产生压差,当外力驱动飞轮运动后,飞轮即可实现“连续运动”,金属棒温度越高,飞轮转动越快,这就是斯特林发动机的工作原理。


7、其他趣味创新项目





斯特林发动机 半成品套件


斯特林发动机 毛坯套件


斯特林发动机 HEA01


斯特林发动机 HEA02


斯特林发动机 HEA04


由斯特林发动机改造而成的

福特T型车 CAR





































加农炮模型

完全由黄铜制作而成,外观大方、华丽,造型精致。

加农炮 HM2-CAN02


加农炮 毛坯套件


加农炮 HM2-CAN01







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