创新创业教育如何融入专业教育

分类：教育学论文发表 时间：2020-07-22 13:55 关注：(1)

　　以《组合创新在工业机器人设计中的应用》为例，实践和探索创新创业教育如何真正的融入专业教育中，为创新创业教育融入装备制造类专业课程提供可借鉴可复制的实施路径。

　　关键词：创新创业教育；专业教育；组合创新

　　一、概述

　　2018年9月18日，国发[2018]32号的《国务院关于推动创新创业高质量发展，打造“双创”升级版的意见》文件中提出，要推动创新创业高质量发展，把创新创业教育和实践课程纳入高校必修课体系。作为专业教师，如何真正的落实创新创业教育融入专业教育（以下称“专创融合”），推动创新创业教育与专业教育紧密结合迫在眉睫[1]。

　　二、“专创融合”的涵义

　　创新创业教育是当前国内外高等教育的一种发展趋势。因此，高等教育过程中应该更多地融合对创新创业实践的应用，对创新创业人才的培养[2]。科技创新是创新创业教育的灵魂，而专业教育则是科技创新的不竭动力源泉。“专创融合”不仅仅只是简单的将创新创业教育融入到专业教育之中，同时也促进了专业教育的创新化设计。“专创融合”的课程设计中除了专业课程的知识点、技能点之外，还融入了创新思维训练任务、创新能力的训练点，这些都能促进专业课程的教学内容进行有机的整合。通过“专创融合”的实践和探索，能够发挥创新创业教育课堂主渠道作用，促使大学生明确人生发展方向，实现人才培养质量的提升。

　　三、“专创融合”的具体实践

　　更新教育思想、转变教育观念、创新人才培养模式，在“立德树人”的思想指导下，加强培养学生的独立思维能力、思辨能力、创新能力、创业能力的培养是高等教育的紧迫任务。这就要求专业教师就应该具有创新创业的思维，能够在教学设计时有创新创业教育融入专业教育的设计元素。以《组合创新在工业机器人设计中的应用》的教学设计为例介绍创新创业教育融入专业教育的实践与探索。

　　（一）创设情境———加入痛点分析

　　在冲床设计中加入痛点分析引入教学情境。痛点分析是商科教学中经常使用的方法，把它引入到工科的机械设计专业课程教学中。冲床的连续冲压动作极易对操作者造成伤害，在冲床设计的同时需配套设计一个工业机器人来完成给冲床传递工件，这种组合配套式的机构设计是非常有必要的。随着机械化、自动化技术的高速发展，工业机器人在生产装配线、焊接、喷漆、装卸等中的应用越来越广泛。在传统专业课程的教学设计中，工业机器人运动学研究主要是两大内容的研究：第一个大的方面是正向运动学问题，即给定一组运动副参数来确定末端执行器的位置和姿态；第二个大的方面是反向运动学问题，即给定末端执行器的一个位置和状态来确定工业机器人的一组参数，通过设计和编程使末端执行器能够达到这一给定的位置和姿态。很明显，这个项目是第二个方面，即反向运动学问题。需要设计一个工业机器人去配合冲床，完成传递工件的任务。为了避免传统方法复杂的非线性方程组的求解，课程设计采用CAD/CAE软件，通过其三维造型、虚拟装配、运动分析，利用函数形式给出每个运动副的运动参数，使工业机器人准确地完成送料→冲压→返回的连续工作过程，根据冲床的时间节点进行编程设计，并得到末端执行器的位置、速度和加速度曲线。

　　（二）创新思维———引入组合创新

　　我们的日常生活中充满了各种组合：通过对各种家具结构上的改进形成组合家具，比如沙发床；瑞士军刀是多种小刀具的组合；裤子和袜子组合成为连裤袜；鸡尾酒则是将不同颜色、不同比重、不同口味的酒，按照一定的方式组合在一起成为味道各异的新品种……通过这些我们看到了组合创新的魅力。据研究发现，在技术开发中，组合型成果已占发明的60%-70%。这种通过将已有的技术、原理、形式、材料等要素按一定的科学规律和艺术形式有效组合在一起，使之产生新的效用的方法就成为组合创新法。比如，诺贝尔生理学医学奖获得者豪斯费尔德发明的CT扫描仪，是通过把X射线照相装置同计算机结合在一起组成的。这两项技术本身都是成熟的技术，并无什么原理上的突破。但合成一体后，便可诊断出脑内疾病及体内癌变，这一特殊功能是原来单独使用两项技术时所没有的，因而是一项重大发明。这样，虽然所使用的技术都是已经存在的，但是组合之后能够实现的功能却是不存在的，因此产生了1+1＞2的效果。常见的组合创新分为同类组合创新与异类组合创新两种。1.同类组合创新同类组合创新就像“搭积木”一样把若干同类型的实物组合在一起，这样同类型产品既能保留自身的功能和外形特征，又扩大的使用范围提升了产品价值。最简单的同类组合如将两支笔或两块手表装在一个精巧的礼品盒中，便成了象征友情或爱情的“对笔”“对表”。图3中的同类组合创新案例中的“她”的存钱罐———虽然他仍然可以把钱存到“他的存钱罐”，但终究还是会落进“她的存钱罐”，这样增加了存钱罐容积的同时更赋予产品更多的设计感。同样，图3中的相同规格不同高度的篮板也满足了不同用户的需求。图3同类组合创新案例2.异类组合创新为了满足人们生活中的多种需求，经常也会把这些需求的功能组合在一起形成新的产品，这样就产生了异类组合创新。异类组合创新主要就是将已有产品的功能做加法、体形做减法，这样获得的创新产品极大的方便了人们的使用。比如在数控加工中常用的加工中心组合刀具库就是基于这样的组合方式建成的，加工过程中通过指令，可以自动更换不同的刀具来完成工件加工不同的工序。图4异类组合创新案例中的“可载童车的自行车”可以让妈妈们骑车带着宝宝变得更安全，车斗卸下后还能变成普通的婴儿车。另外，“组合式房车”也极大的方便了驾驶者的出行和居住。

　　（三）教学设计———做到“专创融合”

　　本项目的教学任务是进行配合机构的设计，通过冲床与工业机器人的配套设计掌握曲柄滑块机构、空间四杆机构的设计要点，运用旋转副、移动副以及函数设置来完成冲床与工业机器人的组合。教学过程中两次比较大的组合是：冲床自身的组合装配、冲床与工业机器人之间的配合。1.教学策略任务设计为进阶型的任务，零件造型→虚拟装配→组合型运动仿真，过程中会加强学生三维与二维的转换能力训练，将三维表达和二维表达捆绑进行实训。教学内容上主要引入使用函数设置运动副的内容，进行冲床和工业机器人的联动设计。教学方法主要将采用启发式教学法、探究式教学法、案例教学法等多种教学方法。2.教学目标设计掌握组合创新的分类和典型案例。通过功能分析和虚拟装配，能够设计出联动完成送料、冲压、返回的动作要求的工业机器人和冲床。3.教学重难点确定教学重点：组合创新方法。教学难点：工业机器人的设计与装配。4.教学方法和步骤任务驱动法学习新知识。任务引出问题、问题驱动学习，在完成任务的同时引入组合创新的概念、打破思维定势。利用网络教学平台中系列微课、动画资源、虚拟仿真平台，完成工业机器人+冲床的配合设计。增加参考学术文献和电子书来提升学生对联动设计机构的学习深度和应用广度，对新技术新知识有较深层次的了解。5.教学设计反思在整个项目的设计过程中，由冲压机床的连续冲压动作对操作者极易造成伤害引出设计需求，再根据冲床运动的时间节点推导出工业机器人的时间节点，最后实现工业机器人给冲床传递工件的组合式机构。利用任务驱动学习，利用冲床的设计装配熟知曲柄滑块机构、利用工业机器人的设计装配熟知空间四杆机构、利用工业机器人的控制熟知运动副和编程函数、最后实现两种机构的无缝配合。在项目实施的过程中，多次运用了组合创新的原理，能够让学生们在完成任务的同时深刻认识到创新思维在机械产品设计中的应用。

　　四、结束语

　　创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。一个国家的创新能力，决定了它在国际竞争和世界总格局中的地位。实践和探索“专创融合”已经成为专业教师不容忽视的课题，尤其是装备制造类专业承载了新产品“中国智造”的任务，更要将“专创融合”做好做实。另外，高水平的双创成果源于高水平的专业技术和人才积淀，创新创业教育只有融入专业教育中才能为创新创业提供不竭的源泉。这个过程不是将商科中的创新创业课程简单地复制给工科专业学生，而是工科教师要在专业课程中渗透创新创业的知识和进行相应创新能力点的训练，实现专业教育与创新创业教育的有效融合。

　　参考文献：

　　[1]陈烨，贾文胜，郑永进.高职院校创新创业教育：理性反思与模式构建[J].高等工程教育研究，2018（2）：170-175．

　　[2]王莉，赵玉颖．高校大学生创新创业教育面临的问题及实施路径分析[J]．经济师，2018（10）：222-226．

　　作者：刘倩婧