武汉工程大学机电工程学院 肖 莉 曹鹏彬 肖 敏

　　【关键词 】 设计方法学;课程教学;创新教育;产品功能

　　设计方法学是研究产品设计规律、设计程序及设计中思维和工作方法的一门综合性学科。它强调产品设计中设计人员创新能力的重要性，分析创新思维规律，研究并促进各种创新技法在设计中的应用。由此可见，设计方法学课程具有较强的创新教育的特点。

　　对大学生的创新教育是贯穿于学校教育乃至整个社会的一项系统工程。就学校教育而言，作为人才培养过程中最重要的各种课程教学环节，应该在培养学生创新意识和创新能力方面起到最积极的主导作用。基于这种认识，教师在日常的教学工作中就应该注重把培养学生的创新意识和创新能力与课程教学有机地结合起来。在这方面，我们在设计方法学课程教学中进行了探索。

　　一、树立功能观点

　　产品是功能的载体，是功能的实现方式，功能是产品的本质。满足产品的功能要求是设计的核心。“功能”思想是设计方法学最重要的概念。

　　在设计方法学课程教学中，强调产品功能，要求学生逐步树立功能的观点。告诉学生，设计产品不是着眼于产品的本身，而是通过某种物理形态体现用户所需要的功能，不要首先从产品结构着手，而应从系统功能出发设计产品，这是一种设计方法的转变。

　　产品设计采用功能分析的方法，可以把常规设计时首先从产品具体结构的思考转化为对产品功能的思考，从而可以摆脱产品现有结构形式对思维的束缚，寻求一切能满足产品功能要求的工作原理，探索满足这些工作原理的技术装置——功能载体，并且通过对各种功能载体的组合和选优，找到能实现产品功能要求并具有创新的设计方案。这种紧紧围绕产品功能进行分析、分解、求解、组合和选优的方案设计方法称为功能分析法。

　　功能分析法的重点在于提出创新构思，使思维尽量“发散”，力求提出较多的解法供比较选优。对构件的具体结构、材料和制造工艺等则不一定要有成熟的考虑。

　　引导学生在设计产品时，从产品的功能入手，运用功能分析法进行功能原理设计，以期获得好的原理方案。例如在讨论减速装置时，学生首先想到的是定轴式圆柱齿轮减速器，这是他们在机械设计课程设计的设计对象，大家都很熟悉。通过采用“黑箱法”分析减速装置的总功能，即降速增矩，打破了学生的思维定势，豁然开朗，明确了凡是能够实现降速增矩功能的装置都可以视为减速装置，于是他们根据自身掌握的知识，还列举出行星齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、链传动和带传动等减速装置。

　　强调产品功能，树立功能的观点，有利于抓住问题本质，拓宽思路，摆脱传统的旧框框，获得新颖的较高水平的设计方案;有助于启迪学生的创新意识，培养学生的创新思维能力。

　　二、启迪学生的创新意识

　　创新活动首先来自于强烈的创新意识。创新人才应善于发现矛盾，勇于探索，敢于创新。教师在教学活动中要潜移默化地影响和有意识地培养学生的创新意识。

　　设计方法学是关于设计的科学。它认为创新是开发技术产品的灵魂。在解释设计的含义时，强调设计的本质是创新。在设计过程中，总有新事物被创造出来，这个“新”字，可以指过去从未出现过的东西，也可以指已知事物的不同组合，但这种组合结果不是简单的已知事物的重复，而是总有某种新的成份出现。设计中必须突出创新的原则，通过创新思维，探求创新的原理方案和结构，做到有所发明，有所创新，有所前进。同时也指出，没有任何创新的模仿和测绘不能够算是设计。这样，在课程一开始就使学生认识到无创新就无设计。

　　课堂上结合创新设计实例，打破学生对创新设计的神秘感，使学生明白，创新设计并非少数杰出人才的专利，相信每个正常的人都有创新能力，人人都可以进行创新，创新能力无时不在，创新能力无人不有。如果具有挑战精神，冲破思想上的束缚，并掌握科学的方法，便能调动创造性而获得出乎意料的创新成果。同时教育学生，创新需要付出艰苦的劳动，不能幻想囊中取物、轻而易举，不要有消极的思想，害怕失败;要有坚定的毅力和积极进取的精神，克服重重困难才能取得成功。

　　教学过程中，通过介绍创新设计的案例，组织学生参加课堂讨论，各抒己见，给学生营造一个开动脑筋、培养创新意识、挖掘创新潜能的宽松环境，并注重培养学生乐观自信、兴趣广泛、充满好奇、勇于探索、意志坚强、敢于质疑、有信心和责任心的优良创造人格。

　　三、培养学生的创新思维能力

　　创新思维在整个创新过程中占有重要的地位。这是因为在创新活动前半期，是进行创新思维活动，创新活动后半期，是把创新思维付诸实现。许多创新技法都是由创新思维发展演化而来。

　　创新思维能力是创新能力的核心，创新能力的培养首先是创新思维的培养。创新思维是人们从事创新活动的源泉，创新的关键是思维。创新思维是发散思维和收敛思维二者的统一。发散思维是一种从不同角度、不同途径去设想，探求多种答案，最终力图使问题获得圆满解决的思维方法。其特点是从给定的信息中产生众多的信息输出，看到一样，想到多样;看到一样，想到异样，并由此导致思路的转移和跃进。收敛思维是将问题所提供的各种信息汇集起来得出一个正确答案。其特点是将众多的思路和信息汇集起来，通过比较、筛选、组合、论证，得出现有条件下解决问题的最佳方案。在创新活动中，光有发散思维的活动并不能使问题得到有效地解决，因为创新活动的最终结果只需少数或唯一的结果，所以发散思维之后尚需进行收敛思维，这两种思维的有效结合组成了创新活动的一个循环过程。基于此，在教学活动中，注意引导学生走出传统的思维定势，注重分析、综合、比较、抽象、概括与具体化、归纳与演绎法的思维素质培养。从问题的多样性，可以产生大量新的假设;从问题的伸缩性，可以改变思维，从不同的角度去看同一事物;从问题的新颖性，去探索不同于传统方式的解决方法。

　　功能原理设计是设计方法学课程教学中的一个重点内容。功能原理设计是针对产品主要功能提出原理性构思，对产品的成败起决定性作用的工作，因此特别需要创新思维。课堂教学中，鼓励学生表达思想和思维过程，精心设计问题，反复引导学生应用抽象—发散—收敛的思维方式去分析和解决问题，并按照这一思维模式寻求各种物理原理，通过原理组合并进行评价找出最优的原理方案。

　　例如在课堂上探讨纸张分离的原理方案中，运用发散思维，学生提出了多种物理原理：切向力，摩擦力，离心力，重力，粘着力，气吹力，负压吸力和静电力。经过方案组合，得到若干种原理方案。在此基础上，运用收敛思维，经过评价选择确定最佳方案。在启发式教学活动中，学生积极开动脑筋，思维活跃，讨论热烈，收到了良好的效果。

　　参考文献

　　[1] 廖林清等.机械设计方法学[M].重庆:重庆大学出版社,2000

　　[2] 肖敏.机械设计学课程教学的改革实践[J] .高教论坛,2006( 1)

　　[3] 刘莹等.创新设计思维与技法[M].北京：机械工业出版社，2004

　　作者简介：肖莉，女，讲师，1976出生。主要从事机电传动与控制和设计方法学的教学与研究.

　　工作单位:武汉工程大学机电工程学院

　　通讯作者简介：肖敏，男，副教授，1961出生。主要从事机械制造装备设计和设计方法学的教学与研究.

　　工作单位:武汉工程大学机电工程学院