注重文化传承的高职机械创新实践探讨

2017-08-31 11:12
摘要:现阶段,大学生全面素质教育正在逐步展开,其中创新创业的训练与传统文化的熏陶是目前高职教育的热点。从“机关术”入手,设计了跨越5个学期、由浅入深的注重文化传承的高职机械创新实践方案,为将中国传统文化与较为枯燥的机械专业创新实践活动结合提供了一个范本。
  
  关键词:文化传承;高职改革;创新实践;机关模拟;机关复原;机关术;机械创新。
  
  1、传统文化的创新传承。
  
  2014年9月,习近平主席在纪念孔子诞辰2565周年国际学术研讨会第五届会员大会开幕会提出“努力实现传统文化的创造性转化、创新性发展,使之与现实文化相融相通,共同服务以文化人的时代”任务。从各方面的研究来看,开展传统文化教育能够全面提升学生的综合素质。所以,笔者设想在高职机械类专业的创新实践中融入传统文化,让学生在专业技能增长的三年中,个人的传统文化素养也能逐渐提升。
  
  目前,我校的机械创新实践主要以各类创新大赛为依托,对参赛学生进行培训,这种训练方式效果较好,但缺乏普适性。如果能找到合适的切入点,研究出注重文化传承且普适性较高的机械创新实践方案,就能在学科教育的实践中兼顾对文化的传承与职业素养的培养,践行高职教育全面素质发展的要求。
  
  中国的机械技术底蕴深厚,自石器时代时期已有雏形,且留存有大量的文献记载与实物,让我们有了充分的研究空间。结合现代高职学生的兴趣以及考虑普适性的原则,笔者考虑采用“机关术”以及它的多种变化形式来作为高职机械创新实践方案研究的素材。通过对“机关术”及中国机械史的一些研究,对该创新实践方案进行了由浅入深的设计,希望结合高职机械类专业课的一般教育规律,帮助大多数学生探索创新实践之门,巩固专业知识及技能,增加文化涵养,锻炼良好的个人品质,成为社会所急需的“以德行统驭能力”的优秀人才。
  
  2、创新实践方案总体设计。
  
  “机关术”是一种运用机械技术和物理原理,将材料制作成一定的机械装置,从而服务于人类生活或战斗的技术。它充分反映了中国古代的科技文明,是中国传统文化的代表之一。古代机械,即机关,包含:简单机械、车辆和畜力机械、水力机械、风力机械、武器和热力机械、计时机械、地动仪和自动机械、飞行机械等多个种类,其中大部分实物流传至今,少部分实物已经失传,但总体文献记录还是十分丰富的。这些文献可以给“机关术”机械创新实践提供丰富资料,吸引学生进行研究。
  
  高职入学的新生大多数为普通高中毕业,入学前并未受过机械专业方面的教育,所以机械创新实践的安排也需跟随专业课程的学习循序渐进。高职机械类专业的学生在校学习时间一般为两年半,其间部分专业课程的一般教学规律如表1所示。
  
  我们遵循此专业教学规律,综合考虑人的创新能力发展过程,将“机关术”机械创新实践设计为“机关模拟”和“机关复原”两个层次(见图1),分散安排到第1至第5学期内。学生可以通过“机关模拟”完成机械创新实践的入门,通过“机关复原”熟悉创新方法和项目工作流程,锻炼机械设计、加工、安装与调试的专业能力,同时在这两个层次的实践过程还能全方位的锻炼个人品质,实现专业人才的全面发展。
  
  3、“机关模拟”创新实践方案设计。
  
  “机关模拟”创新方案设计主要目的是激发学生主观能动性和创造性,练习如何将感性愿望变成理性思考。实践材料虽然简单,变化却是无穷,而且不需要很多机械方面的专业知识,很适合刚刚入门机械创新实践的大学新生锻炼创新意识和创新思维,并为更加专业的“机关复原”创新实践做准备。
  
  3.1纸管沟洫实践方案设计。
  
  沟洫,通利田间之水道(《周礼》、《周礼注疏》)。纸管沟洫创新实践是采用卡纸、吸管和玻璃珠来模拟古代农田的沟渠灌溉,所用材料为:彩色卡纸(正度全开、200g/m2)2张;彩色PP吸管(直径10mm、长度160mm)20根;胶带(宽度18mm)、皮筋(单个长度60mm)若干;玻璃珠(直径14mm)1个、小刀1把。参与团队可提前规划方案,比赛时采用以上材料,在规定时间内搭好任意形式的沟渠后,投放玻璃珠(模拟水),玻璃珠依靠自身重力滑下,在沟渠内滑动时间最长的团队获胜;如玻璃珠下滑的途中卡住,则该团队记为失败。
  
  该创新实践包含赛前讨论制稿和赛中沟渠制作两个阶段(见表2),涉及专业课程《机械制图》和《工程力学》里的少量专业知识,由表1得知这两门课程一般安排在第1学期,故将此实践项目安排在第1学期期末较为合适。
  
  3.2骨牌连锁实践方案设计。
  
  骨牌,又称牙牌、宣和牌,据记载于宋宣和二年在民间出现后传入宫中(《格致镜原》、《正字通》)。
  
  1849年,由意大利传教徒多米诺带回米兰后,推倒骨牌的玩法才流传开来。骨牌连锁创新实践是采用60mm×30mm×10mm的木制彩色骨牌1000片与各类机关(指定10选5,另可自制2款)一起合理摆放,推倒后骨牌连锁反应形成设计图案,完成效果好且有创意的团队获胜;如连锁启动后中途发生中断,每个团队拥有一次修复的机会,两次以上的中断则记为失败。
  
  该创新实践包含赛前讨论制稿、方案报告和赛中摆放骨牌三个阶段(见表3),涉及第2学期的两门专业课及一门基础课,故将此实践项目安排在第2学期末较为合适。
  
  4、“机关复原”创新实践方案设计。
  
  “机关复原”创新实践是将古代有记载的机关,即古代机械,采用现有的材料和加工工艺进行创新设计和制作,实现其主要的功能。学生可以按照自己的设计制作出符合记载描述的复原“机关”或其缩小模型,也可以对原有方案进行改进或实用性改造。
  
  由于有记载的古代机械很多,如龙骨水车、活塞风箱、缫丝机、记里鼓车等,实际操作中学生可能会选择不同的机关来进行复原,我们无法一一进行预测,所以笔者采用元朝詹希元的五轮沙漏为例进行解释。
  
  “机关复原”创新实践包含方案讨论、零件设计、零件制造和安装调试四个阶段,耗时较长,且需要学生具备一定的机械类专业基础知识(见表4),适合在第3学期至第5学期开展。
  
  五轮沙漏,据记载是詹希元于公元1360年制成(《明史》、《宋学士文集》)。五轮沙漏名字中虽然有“沙漏”二字,但它并不是以流沙的多少来计时,而是以沙做为动力带动齿轮系统的机械性时钟。该机关的记载较为详细,结构简单,复原的可能性较大,且有一定的精确度要求和实际使用意义,比较适合高职学生开展机械创新实践。
  
  根据文献记载,五轮沙漏(见图2)的工作原理是流沙从盛沙容器的缝隙流出,落入初轮的沙斗驱动初轮,从而带动各级齿轮旋转。最后一级齿轮带动中轮,中轮上有指针可显示时刻。虽然文献的记载比上述的文字更为详尽,但从创新设计实践的角度考虑,只选取其主要功能的描述文字,使学生可以进行创新设计,复原其功能即可,如若可赋予古代机械以现代实用功能更好。五轮沙漏的初轮、二轮、三轮、四轮以及小齿轮组成了一整套四级减速齿轮系,其中包含齿轮、轴系、标准件、结构件等有特点的零部件,即有专业的标准及要求,又具备创新的灵活性,很适合作为“机关复原”创新实践的示范实例。
  
  5、小结。
  
  在初步的小范围实验中,我们发现“机关模拟”创新实践的普适性较高、影响面较大。学生参与率达到了常规创新比赛的5倍左右,吸引大量各专业学生观赛,成为了校园内持续讨论的热点话题。而“机关复原”创新实践具有较强的专业性,不仅可以锻炼学生的专业能力与技巧,还可以考虑将实践中产生的成果进一步转化为实物产品,用于实际使用、模型展示、原理展示、礼品陈设、玩具生产等,承载中国文化、传播中国文化,真正实现传统文化的创造性转化与创新性发展。
  
  现阶段,创新已成为高端技能型人才的一大特征,而创新实践是加强素质教育的有效手段之一。
  
  “机关术”机械创新实践方案创造性的融入了中国传统文化“机关术”的部分内容,给机械类学科教育赋予了浓厚文化吸引力的同时,还充分考虑了高职学生的学习习惯,采取广纳人才入门,精益教育在后的结构,帮助学生克服专业学习的畏难心理。该方案的实施可以填补高职院校学生机械创新实践活动的些许空白,从而使更多的学生从中受益,走上全面发展的道路,成为社会真正需要的高级专业人才。
  
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