【课程思政优秀案例】《机械创新设计》课程

一、课程简介
《机械创新设计》课程是面向机械类本科专业大三学生开设的一门专业选修课，课程总共32学时。

课程构架包括理论讲授和项目实践两个部分。

课程的主要任务是学习创新设计的理论基础、创造性思维方法和创造原理，掌握创新设计方法，并能应用于机械创新设计的实践活动。

课程引用了丰富的创新案例，举一反三，达到融会贯通的效果；并将思政元素融合在创新思维空间、创新案例剖析以及创新设计实践中，引导与培养学生的专业精神、职业素养与爱国主义，融传授知识、培养能力、价值塑造为一体。

二、案例名称
机械结构创新设计-标准件的结构创新
（一）学情分析
（1）学生已完成创新思维、创新原理与技法、方案创新和机构创新设计内容的学习。

（2）课后的项目设计作业中，学生以小组为单位，进行了方案设计和机构设计，部分学生小组已经完成了第一版项目设计作品的制作，但结构设计部分的创新性不够。

（3）学生通过先修课程，理解与掌握了机械结构设计的概念、工程图要求、材料性能、加工工艺等基础知识，但综合考虑这些因素的机械结构创新设计教学与实践尚待开展。

（二）知识目标
掌握功能分析法、功能组合法、功能移植法这三种功能分析法的特点、要素及分析设计过程。

（三）能力目标
通过团队合作，完成课程项目的结构创新设计工作。

（四）课程思政目标
体验“螺丝钉精神”，激发利用专业知识与技能服务国家、服务社会的热情；通过“永不松动螺母”的研发案例，体会与培养工匠精神。

（五）重点难点
重点：功能分解法、功能组合法、功能移植法的设计要素分析。

难点：将几种功能分析法综合应用到课程项目作品的创新设计中，选择最优的结构创新设计方案。

（六）课程思政元素
（1）核心关键技术的深刻内涵、工匠精神、增强专业自信心。

（2）不墨守成规、不遵循守旧，具有强烈的创新与改革意识。

（七）融入方式
（1）课程知识的导入与功能分解法
首先让学生思考有哪些螺丝钉的类型，通过各类螺丝钉的应用举例（图1），使学生体会标准件等结构件也要不断创新的意义；讲授利用功能分解法开展结构创新设计的具体技法；讨论不同螺纹紧固件的应用场合与作用，分析小小螺丝钉对工程和设备运行可靠性的重要性，并引出我国在标准件研发中还存在很多“卡脖子”技术有待突破，标准件还需要大力开展结构创新设计。

图1 利用功能分解法，开展螺钉的创新设计
（2）组合创新原理与移植创新原理
播放短视频介绍“永不松动的螺母”案例（图2），即日本若林克彦用20年时间发明了永不松动的螺母，让学生体会工程师一生只专注做好一件事的工匠精神，并思考其中“永不松动”的原理。

图2 若林克彦用20年时间发明了永不松动的螺母通过小组讨论方式，分析螺母“永不松动”的原理，借鉴了哪些现有结构工艺（楔键原理、螺母组合等）；讲解结构创新设计中的移植创新、组合创新的原理与技法，让学生结合此螺母实例学习与深刻体会这两类结构创新设计原理的内涵。

图3 组合与移植创新原理的应用
（3）知识拓展
讲解滚动轴承、齿轮等标准件及其他结构件的结构创新设计；引入我国科研人员近年刚刚突破的高铁滚动轴承技术，融入科研人员奋力攻关的先进事迹，培养学生勇于探索创新的精神，提升学生的专业自信心与行业自豪感；让学生分析其中结构创新设计的原理与方法，巩固课程知识。

（4）课后作业与实践
将功能分解法、移植创新、组合创新技法运用到小组项目设计中，改进与优化设计产品的功能与可靠性，在实践中巩固课程知识与提升综合素质。

（八）融入效果
机械创新设计课程是在机械类专业学生完成专业基础课以及大部分专业课后设置的一门综合性、工程应用性及实践性很强的专业课程。

课程紧扣学科发展前沿，及时反映国内外最新机械创新设计实践与科研成果，教学方式强调学生参与和师生互动，教学手段上主要采用“开放式”课堂，还邀请到国外创新教育专家共同授课。

基于本课程以上特点，课程团队不断探索、研究与实践，由基础到前沿、由理论到实践、由课内到课外等全方位多角度融入“思政元素”，达到“思政元素贯穿教学始终，育人育才协同共振”的教学效果，全面培养和提升学生的综合素质。

经过课程思政的教学探索与实践，课堂教学中学生专注度与参与度有明显提高，互动交流更加充分，有效调动了学生的学习积极性、提高了课堂效率；在课外拓展环节，学生的动手能力及项目研究的综合素质得到锻炼与提升，近两年学生作品的获奖数量及获奖率、学生申请的专利数量都屡创新高。

课程思政的实施，有效促进了课程教学与育人目标的达成。