基于慧鱼创意组合模型模型的综合 实验的开设和创新能力的培养-西安交通大学金悦

五、慧鱼模型的管理

实验前和实验后清点模型，保证实验的顺利进行
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五、慧鱼模型的管理

为每组同学建立模型借用档案，保证实验效果
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谢 谢！
请各位老师批评指正
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基于慧鱼创意组合模型模型的综合 实验的开设和创新能力的培养
西安交通大学机械基础国家级实验教学示范中心 金悦 2015年3月 武汉
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慧鱼创意组合模型在实验中的使用 基于慧鱼创意组合模型的综合实验的流程 综合实验中创新能力的培养 综合实验中的学习引导 慧鱼模型的管理
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一、慧鱼创意组合模型在实验中的使用
2003年世行贷款项目，共购买基础模型、移动汽车、工业机器 人、气动组合包、蒸汽机5种，每种10套，一共50套 2004年小范围尝试开实验 2005年开设64学时《基于慧鱼创意组合模型实验的机电一体化 实验》，至今已开设8届 每年10组左右，每组4~6人，每年约50人 有9组参加了第4、第5届、第6届全国大学生机械创新设计大赛 慧鱼组的比赛，获得5项一等奖，3项二等奖，1项三等奖 2005年起，作为64学时的PLC控制实验的控制对象，已开设8届 09年这50套模型支持了12组同学做综合实验，4组同学参加全国 大学生机械创新设计大赛慧鱼组比赛 12年购买各种模型27套，控制板20套 10年开始，32学时开放创新综合实验2门，每年50人以上
机械类课程的立体影像展示互动教学系统 第六届机创大赛慧鱼组一等奖
基于互动教学的立体影像展示机 第六届机创大赛国赛一等奖
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二、基于慧鱼创意组合模型的综合实验的流程

实验项目计划书
一、实验简介 1．实验名称：基于慧鱼创意组合模型的机电一体化实验 2．实验内容
二、实验项目
实验项目 1 1．实验项目名称：创意模型的机电系统的设计与分析 2．实验任务 对模型原有功能、 结构进行分析， 提出相应的改进措施， 并用模型实现改进方案， 鼓励自己选题进行全新的设计
倒酒器-2010年
自动爬楼ห้องสมุดไป่ตู้-2009年
乒乓球捡球机-2010年
自动跟随轮椅-2010年
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一、慧鱼创意组合模型在实验中的使用

学生作品之七-2010年创新大赛参赛作品
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一、慧鱼创意组合模型在实验中的使用

学生作品之八-2012年创新大赛参赛作品
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一、慧鱼创意组合模型在实验中的使用

学生作品之九-2014年创新大赛参赛作品
四、综合实验中的学习引导

设立阶段性的目标
学习学习
自主学习方法的培养
学习思维
学习探索
探索研究的培养
学习探索
学习创造
创新能力的激发和培养
学习引导的目的
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学习引导的四个单元
四、综合实验中的学习引导

难点：过程性知识是不可教不可学的
听懂
会说
会说
知道
会
识谱
视唱
信息整合的过程是不 可知的，需要按照基于认 知规律的方法对学生引导。
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一、慧鱼创意组合模型在实验中的使用

学生作品之一抓娃娃机
2008年
VS
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一、慧鱼创意组合模型在实验中的使用

学生作品之二自动卸货流水线2008年
从模仿中 体验创新
（3-4周）
确定方案
（2周）
编程调试
搭建模型实 现基本功能 （3周）
改进、完 善模型 （8周）
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一、慧鱼创意组合模型在实验中的使用
提交报告要求：每组一份1万字以上的实验报告，每人一份2千字以上 的实验心得，实验数据，视频文件，答辩的PPT，实验周记
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二、基于慧鱼创意组合模型的综合实验的流程

实验流程总表
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二、基于慧鱼创意组合模型的综合实验的流程


实验的考核
基于实验结果的定量评价+基于实验过程的定性评价 评分标准
平时成绩(30%) 考勤 实验日志 团队协作 实验报告(60%) 工作量饱满、创新性 答辩(10%) 叙述清楚、重点突出
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四、实验教学的学习引导

自主学习的意义和重要性
自主学习的是能力培养的基础，是重要的个人素质 经合组织的研究结论认为：真正影响经济及社会进步 的是学习结果的质量。 阅读“素养”成为成功的核心技能。 “素养”不是知识，也不是技能，而是个人获取或应 用知识和技能的能力，以及兴趣、动机、学习策略等。 自主学习对于实验是不可缺少的能力
3．实验目的
通过实验了解机电一体化设备的组成和运行，学会分析设计机电系统的结构、性 能，提高动手能力和创新技能，对创新和创造技法有一定的了解和应用能力
4．实验设备 慧鱼创意组合模型
机械工程学院教学实验中心
2005．3．18
5．参考资料 1 高桥诚著. 创造技法手册. 蔡林海 译. 上海: 上海科学普及出版社 2 Computig Starter 及 industry robots 说明书一套 3 Software LLWin 3.0 说明书 4 蓝海战略
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一、慧鱼创意组合模型在实验中的使用

实验中使用的慧鱼模型
品名 超级吊车 超级卡车 气动组合包2 电子技术包 万能组合包2 机械与结构组合包 飞机 乐趣汽车 工业机器人2 ROBO移动组 马路清扫车 消防车 仿生机器人 自行车 货车 大推土机 高科生态包 机器人综合训练包 超级游乐园 探索机器人 初级组合包 起步组合包（初级包） 万能组合包3 动能组合包 工业机器人3 ？ 运动组合包 气动组合包3 合计 货号 41862 77790 77791 91083 93290 93291 96776 96777 96782 96808 500878 500879 505001 505278 505279 505280 505284 505286 508775 508778 511930 511929 511931 511932 511933 516183 516185 采购数量 0 1 0 0 1 0 1 1 0 2 1 1 2 2 2 1 1 1 0 4 1 0 0 1 2 0 2 27
创新技法手册 是日本高桥诚 所著，其中包 括了三类一百 种创新技法， 实验中要求学 生通读该书， 课后再做介绍， 使学生对创新 技法有全面、 系统的了解， 消除了学生对 创新的神秘感， 有助于培养学 生的创新能力。
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三、综合实验中创新能力的培养

创新的规律--TRIZ理论
理想解指出了方向
技术发展规律展示了前景
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二、基于慧鱼创意组合模型的综合实验的流程

实验教学计划进度表
课内 周次 教学环节 内 容 时数 布置： 《基于慧鱼创意组合模型的机电一体化实验》的实验目的、 1～2 讲课 要求、方法、进度、注意事项、软件的安装，布置阅读资料 理论学习：阅读创新技法、蓝海战略，了解 TRIZ，机电系统的组 创新技法 成 讲座 7 周 2～6 实验 基础实验： 根据慧鱼创意组合模型提供的方案搭建模型， 学习模型 的结构搭建和控制软件的使用， 构思自我选题的设计方案， 提交实 间 验方案 7 7~8 9～10 10～ 实验 14 14~16 17 总计 实验 答辩 提交结果，撰写研究报告 预答辩、答辩 10 4 64 10 4 64 自己设计方案模型的改进与完善 16 16 测验 实验 实验 检查搭建的慧鱼基础模型 搭建自己设计方案的模型 自己设计方案模型的性能分析 2 6 6 2 6 6 14 14 后另约时 6 6 时数 课外 备 注
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四、综合实验中的学习引导

消除应试教育的习惯
通过阅读了解新的教学理念 指出应试教育造成能力的不足
让学生明白能够达到的技术高度
学习方法阅读资料 《提问的智慧》 《中国工科教育的反思》/12名专科学生考上英国名 校硕士 《美国基础教育》 《一个大学生对滑铁卢大学的感受》 清华大学校长《请停止往学生脑子里灌屎》 补发：清华大学原副校长论创新 饶毅：北大学者饶毅关于培养学生研究探索能力的看 法 27
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三、综合实验中创新能力的培养

激发创新的欲望
创新给我们的生活带来的影响 机械的魅力、技术的魅力 用自己的设计改善人们的生活
蜻蜓机器人
冰糖挖藕的工人
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三、综合实验中创新能力的培养

创新的出发点--为客户创造价值
阅读《蓝海战略》， 把握产品的应用背景
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三、综合实验中创新能力的培养

阅读创新技法手册
重视颠覆性技术
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四、综合实验中的学习引导

学习引导的主要内容
设定循序渐进的阶段目标 通过实例让同学体会综合实验与验证实验的区别 说明实验课程的学习特征，设定合理的学习预期 自主学习的重要方法：经验学习和任务分解
探索研究的保障：学会自我驱动
综合实验学习方法的强化：了解科学的教育思想
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《机械工程实验》 实验项目计划书
1） 2） 3） 4） 5）
学习慧鱼创意组合模型结构设计的方法 学习慧鱼创意组合模型控制软件 Software LLWin 3.0 的使用 了解创新技法 分析慧鱼原有的模型，并运用创新技法改进原有设计 用慧鱼创意组合模型搭建所设计的机构,并编写相应的控制程序
3．实验目标 设计的机构需要具备以下特点： 1）新颖性:模型的构思要新颖独特 2)实用性:模型要有一定的实际意义,最好能从生活的观察中选题 3)功能性:模型实现的功能要有一定的可靠性 4)巧妙性:某些地方能够体现巧妙的构思
需要提交的材料
实验报告 实验心得
实验日志
照片、视频
PPT
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二、基于慧鱼创意组合模型的综合实验的流程

综合实验注意的要点
学生自主选题
团队合作，强强联合 实施阶段考核 ，写周记
学习引导
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三、综合实验中创新能力的培养

创新能力主要的培养内容
激发创新的欲望
了解创新的出发点
全面了解创新，破除对创新的神秘感 深刻理解创新 4

学生作品之四荟萃
高楼清洁机-2007年
自动高层停车场-2007年
摄影平台-2007年
自动清扫车-2007年
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一、慧鱼创意组合模型在实验中的使用

学生作品之五荟萃
自动捡球机-2009年
全自动清障车-2009年
护理机器人-2009年
路障排除车-2009年
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一、慧鱼创意组合模型在实验中的使用

学生作品之六荟萃