0引言
《机械创新设计》是高职院校机械类专业的专业选修课。该课程实用性非常强[1]。然而，《机械创新设计》的教学内容一直强调机械创新方法理论的教学。授课方法以讲课为主，过于简单、实践环节少。与高职教育要突出应用性和实践性的教学特点相差甚远，不符合中国实现“中国制造”到“中国创造”的战略转型要求[2]。本文探讨了CDIO工程教育理念在《机械创新设计》课程改革中的使用，研究内容涵盖教材和教学方法的改革，努力培养机械类专业学生创新能力，以及提高他们在实际工作岗位中的创新能力。
1教材改革与创新
1.1基于CDIO理念重新设计教学内容和教学顺序
CDIO理念是近几年来国际工程教育改革的最新成果，由麻省理工学院、瑞典皇家工学院、瑞典查尔默斯技术大学和瑞典林雪平大学共同创立的工程教育改革模式[3]。其愿景是为学生提供一种强调工程基础并且建立在真实环境背景下产品和系统的构思——设计——实施——运行的工程教育模式[4]。现行《机械创新设计》教材的主要内容是机械创新方法[5]。课程教学中学生很难掌握机械创新方法，更难以将其应用于实际工作，形成创新能力。这样的教材不利于以学生为中心的教学方法应用。经过两年的教学实践，笔者重新设计了本课程的主要内容和顺序。
如图1所示，第一部分是构思，其主要内容是获得创新主题思想。主题可以根据社会需求、科技进步、生产发展来定。为学生提供一些可供选择的主题，如历届全国大学生机械创新设计大赛的主题，或其他与学生紧密相关的身边主题。团队成员可以使用头脑风暴法、提问法、集思广益法、类比发明法确定一个新颖的主题。一旦课题确定了，每个小组都可以使用各种新颖的方法进行创新活动。
第二部分是设计。学生可以运用各种新颖的设计方法来进行所提出的“构思”设计。创新技术有多种，如方案创新设计、机构创新设计、结构创新设计、建模（造型）创新设计和逆向设计等。然后每个小组讨论创新活动的结果，并记录下报告、修改和完善的结果。
第三部分是实施。该方案被细化，然后产生创新产品、原型或模型。这部分的课程是开放式教学，大部分的工作需要课堂后完成，主要依托深圳信息职业技术学院国家数控技术应用专业领域技能型紧缺人才培养培训基地、国家制造业信息化中心之三维CAD教育培训基地、广东省数控技术高职教育实训基地、深圳市高技能人才培训基地、学校教师工作室和各类开放实训室。这些地方为创新设计实践提供了场所和实验。团队成员协作完成创新产品的生产，每个人都有自己负责的任务，这也是在训练团队成员的实际工作能力和团队协作能力。产品生产完成后，编写说明书，必要时对部分产品进行知识产权保护，撰写实用新型专利申请书。
第四部分是运行。这一部分包括报告、学生互评和教师评价。团队成员向同学们展示创新作品，并汇报工作计划、工作原理、设计理念、工作流程等。其他团队成员可以在报告过程中提问，并表达他们的意见和问题，报告组成员将解释这些问题。每个小组选出一名队员作为评委，根据报告和问题的解释进行评分。最后，教师评语。展示创新的作品和报告，训练学生的团队合作技巧、表达技巧和书面沟通，并鼓励学生参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技竞赛、机械创新设计大赛，申请专利。
1.2以全国大学生机械创新设计大赛作品充实教材案例
现有的《机械创新设计》教材中的大多数教学案例都是成熟的产品。这些产品一般都是技术水平较高，远离学生的生活环境，这使高职院校的学生感到恐惧、难以企及，感到很难做这样的创新。被誉为TRIZ之父的G.S.Altshuler统计表明：最小的发明、小发明和中型发明三种发明占了人类总发明的95%[6]。这些发明是利用人类现有的多学科知识体系而实现的。全国高校大学生创新设计大赛的一些作品被选为教材案例可以使学生感到创新并不是遥不可及的，这些案例都是既有创新性又有可行性的；另一方面，它也能使学生产生一种紧迫感的信心：“其他人可以做的我也能同样做到，并且我可以再做得好一点”。
另外，还需提高知识产权的培训。现有的《机械创新设计》教程没有介绍知识产权方面的内容，但创新产品设计需要保护。为了提高学生的知识产权知识、行使知识产权的能力和专利撰写技能，知识产权作为补充的知识在《机械创新设计》教材中也应要有所增加。
2教学方法改革与创新
传统的教学方法强调机械创新方法的教学，主要以课堂讲授为主。学生是被动接受的，整个教学过程是以教师为中心的，参与教学活动的学生较少。这种教学方法忽视了培养学生独立思考能力，不利于学生创新能力的培养，阻碍了学生的创新性创造性的发挥。即使学生掌握了创新设计方法的理论，也很难转化为创新创作的能力。这种教学方法使学生處于被动地位，学生主动性和创造性的发展是压抑和有限度的，同时，学生的学习乐趣也下降了。所有这些都大大降低了教学效果。本文探讨的《机械创新设计》课程教学方法改革，可以改变这种现象。针对不同内容采用不同的教学方法。比如在“构思”部分，采用以学生为中心的集思广益教学方法，团队班子成员利用团队的各种技术、群策群力来选择创新的主题；在“设计”部分，可以采用项目式驱动的教学法；在“运行”部分，采用开放式教学法，给学生更多的主动权，学生可以自主完成自己的项目。
3阶段性的实际成果
本课程教学改革在深圳信息职业技术学院两个公选课班的《机械创新设计》课程上进行了测试体验，学生的创新作品参加了各类各级比赛。知识产权保护和学生科技项目创新设计已初见成效。近一年来这两个班学生学习《机械创新设计》课程后的主要成果有：①参赛作品获奖：1件作品参加“挑战杯”广东省创新创效创业大赛终审决赛荣获高职组创意设计竞赛一等奖；2件作品参加广东大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛分别荣获科技发明制作类一等奖和二等奖；②研究成果和知识产权：在教师的指导下，3项实用新型专利得到授权；③项目立项资助：2个项目在深圳市科创委个人创客项目申报中获得了共计10万元的立项资助。
4结语
本文研究分析了高职院校《机械创新设计》课程教学存在的问题，提出了基于CDIO工程教育理念的《机械创新设计》教材和教学方法改革与创新。该改革与创新已经在学校教学实践中进行了测试体验。教学改革与创新取得了一些成绩，提高了机械工程专业学生的创新能力。
作者：陈慧群