关键词：仿人 机械手 单片机STC15F204EA 驱动器 步进电机
中图分类号： TP241 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）04（a）-0000-00
中国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，把“服务机器人”研发作为重点项目。机械手是“服务机器人”的关键部位，在各种护理机器人、陪护机器人、中医按摩机器人中，机械手是机器人完成“服务”任务必不可缺的一部分。设计并制造具有感知能力的拟人化机器手，并对拟人机械手的材质、机械结构、控制技术进行了深入的调查研究。将微小型步进电机和齿轮减速器引入拟人化灵巧机械手设计结构中，实现机械手的大扭矩抓取和拟人化；机械手装有位置、力、力矩等多种传感器，可实现机械手认知能力，且所有部件均集成在手指和手掌内。开发具有认知能力的拟人化灵巧机械手集机、电、计算机软硬件、信号源处理于一体。有5个相同结构的模块化手指，具有拟人化手形外观及认知抓取能力。通过对拟人化灵巧机械手的研究，带动更多前沿学科与机器人技术的交叉和融合，促进我国“机器人”的进一步发展，提高其技术水平和国际竞争力。
1 仿人机械手工作机理分析
仿人机械手主要由手掌、手指机构、拇指机构和所有的手指驱动机构组成。手掌内放的驱动直流小电机，节约了手的空间，缩小了体积；手指机构包括小指、无名指、中指和食指，它们都由相同的构件组成，包括两个关节前指和后指，前指和后指使用螺钉连接，可以减小手指的大小。各指之间使用轴连接，用轴套保持之间的距离，防止发生碰撞。拇指机构是单独的零件体，单独与四指机构用连杆连接，减小了机构的复杂性，有利于优化机构。传动机构包括电机轴齿轮、减速齿轮、驱动手指机构的半齿和带动拇指的连杆组成。仿人机械手运动的过程是以手掌为基座，电机固定在手掌内，带动齿轮实现各级减速，半齿连接在四指上，当半齿转动时带动四指张合，四指和拇指是由连杆连接，所以四指动的时候拇指也随之而动，且与四指相反，从而最终实现物体抓握。
2仿人机械手控制系统硬件设计
2.1控制系统硬件结构设计
图3-1仿人机械手控制系统结构框图
如图3-1所示为基于单片机系统设计的仿人机械手控制系统的结构框图。其工作方式如下：
其中MCU为单片机处理器，信号采集模块包括位置传感器模块和力矩传感器模块。这两个传感器模块的主要功能是检测对被抓物体的夹紧力地大小，同时生成模拟量的电信号，然后再通过单片机内部自带有的A/D转换芯片将模拟量转换成数字量，单片机将得到的数字信息存储起来，等到要处理的时候进行处理。
当单片机根据采集到的夹紧力对应的电压信号来算得手指的运动的位移，向外部驱动电路发送不同的位移信息。外部的电机驱动器将接收到的数字信息进行处理，最后进行对电机运行的控制。
2.2控制器芯片的选择
在设计控制系统的过程中，对控制芯片的选择至关重要，从系统的稳定性，性能和价格等方面考虑选择STC15F204EA单片机。
STC15F204EA系列单片机是STC公司生产的单时钟机器周期的单片机，是高速、高可靠、低功耗、抗干扰的新一代8051单片机，可设置5MHZ-35MHZ宽范围频率，可彻底省掉外部昂贵的晶振，自带8路高速A/D转换功能，无需在系统再搭建模数转换电路。
2.3电机驱动模块的设计
2.3.1驱动芯片的选择
L293是ST公司生产的一种高电压、小电流电机驱动芯片。该芯片采用16脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达36V；输出电流大，瞬间峰值电流可达2A，持续工作电流为1A。内含两个高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和继电器线圈等感性负载；该芯片可以驱动两台直流电机。引脚P1用于M1电机PWM输入控制，引脚P2用于M2电机PWM输入控制。
2.3.2单片机与驱动器之间的接线与参数设置
本文所采用的单片机STC15F204EA可以控制驱动器L293驱动两台微电机。分别是M1和M2。引脚P1、P2可用于接收单片机输出的PWM脉宽调制信号以实现对电机进行调速控制。实现电机正反转是通过D1和D2两个端口控制的，输入信号端D1接高电平，电机M1正转，如果接低电平，电机就反转。控制另一台电机是同样的方式，驱动器L293输入信号端D2接高电平，电机M2正转，反之则反转，PWM信号端P1控制电机M1速度，PWM信号端P2控制电机M2速度。下图3-2为仿人机械手控制系统接线原理图，详细地绘制了单片机控制驱动器并连接两台电动机的工作过程。
图3-2 控制系统接线原理图
3控制系统软件设计
本控制系统所采用STC15F204EA单片机对应晶振为12MHZ，利用定时器控制产生占空比可变的PWM脉冲信号。PWM输出范围为0% -100%，PWM的周期1ms，频率1KHZ，且输出低电平有效。
如下是控制机器人左右机械手运动的两台直流电机PWM调速的部分程序
#include；
Sbit KEY_M1_SW =P1^0//M1：启动或停止；
Sbit KEY_M1_DR =P1^1//M1：正转或反转；
Sbit KEY_M1_ADD =P1^2；//M1：PWM加一；
Sbit KEY_M1_SUB =P1^3；//M1：PWM减一；
Sbit KEY_M2_SW =P1^4；//M2：启动或停止；
Sbit KEY_M2_DR =P1^5；//M2：正转或反转；
Sbit KEY_M2_ADD =P1^6；//M2： PWM加一；
Sbit KEY_M2_SUB =P1^7；//M2： PWM减一；
//输出控制引脚；
Sbit PWM1_OUT=P3^0； //M1：PWM的输出脚；
sbit MOTOR1_DR=P3^1；//M1：电机转向控制；
sbit PWM2_OUT=P3^2；//M2：PWM的输出脚；
sbit MOTOR2_DR=P3^3；//M2：电机转向控制；
sbit BEEP=P3^7；//蜂鸣器；
//电机的占空比；
Unsigned char PWM1_value=50；//赋初值 50%；
Unsigned char PWM2_value=50；//赋初值 50%；
主程序
Void main（void）
{
PWM_INIT（）：//PWM初始化
While（1）
{
KEY_SCAN（）：//按键扫描
}
}
4结论
本文设计了一种仿人机械手运动控制系统，该系统充分利用了仿人机械手结构简单、体积小、重量轻，拆卸方便，各手指间都可安装传感器的优点，能使控制更加灵活，安全性增强，满足了仿人机械手对控制系统的要求。以STC15F204EA单片机为控制核心，通过与位移及力矩采集模块之间的通信，实现了信息的良好通讯。通过驱动芯片L293驱动步进电机运转实现对机械手抓握物体的良好控制。
参考文献
[1] 蔡自兴机器人学.2009.
[2] 高焕兵，鲁守银，王涛。中医按摩机器人研制与开发【期刊论文】-机器人 2011（05）
[3] 陈殿生，刘静华，殷兰兰。服务机器人辅助老年人生活的新模式与必要性 2011（02）
[4].高微，杨中平，赵荣飞。机械手臂结构优化设计【期刊论文】-机械设计与制造 2006（01）
[5]周惠明。关节机械手的结构创新设计【期刊论文】-煤矿机械 2007（10）
[6]满翠华，范迅，张华。类人机器人研究现状和展望【期刊论文】-农业机械学报 2006（09）
关键词：机械设计 实验课程 技能大赛
目前，职业院校已经普遍实施了一体化教学，机械专业的学生不仅要学习机械理论知识，还要进行机械专业实训教学。但是大多数职业院校在进行机械设计基础课程的教学时，还是采用传统的教师课堂教授的方式，并没有实施一体化教学。另一方面，在各个高校中，虽然大多数高校也已经独立设置机械设计基础实验课程，但还仅仅局限于形式，实验课程的内容往往未能自成体系，零散依附于理论课程，实验安排也仍依附于理论教学进程。
实践表明，若只是照本宣科，又或是进行一些独立的、没有联系的实训实验，是不利于学生对课程内容的掌握的，而且更难以培养学生的综合能力和创新能力。所以，迫切需要科学地、系统地将课程理论知识和现有的实训实验设备相结合，构建一体化的课程教学内容体系以及内容结构模块，让学生既动脑又动手，理论联系实际，提升学生动手能力，为技能大赛打好基础。
一、明确实验教学的目标
教学归根结底为了就业服务，所以要学以致用。职业院校的学生是要到机械生产的一线岗位上工作的，因此，安排的实验教学内容应该尽量贴近实际的生产，但又要从学生的实际基础出发，不能揠苗助长。实验课程的目标也要从基础开始，循序渐进，配合机械设计基础课程的教学大纲，从简单到复杂，让学生充分接触一些机械零件和设备，开阔学生的眼界，增加学生直观体验。把教材中理论的内容在生产实际对应起来，然后配合后续的实践课程，将知识系统化、能力实践化，让学生做好参加技能大赛的准备，提早认知机械设备。
二、合理安排实验教学的时间
在各大高校，机械设计基础实验课程一般是独立设课，实验教学的时间和理论教学缺乏协调。职业院校现在普遍采用“双师型”教学，完全可以在理论课程的同时进行实验教学，上课的地点也可以安排在一体化教室，安排在技能大赛的相关设备旁边上课。这样不仅可以加深学生对理论知识的理解，还可以让学生在实验课上更快上手，事半功倍。
三、准确构建实验教学体系
实验教学内容体系要体现实验教学具体目标。教学内容应该以《机械设计基础》教材为基础，针对教学重点设置相应的实验课程，以机械设计为主线，遵循技能大赛需要什么就教什么的原则，开展学科知识综合应用和动手能力培养，内容体系做适当拓展，即将课程的相关实验内容与技能大赛的项目进行有机结合。这样的实验内容体系设计打破了原机械设计基础系列课程内容体系，内涵得到强化提升，有利于最大限度地实现机械设计基础课程学以致用的要求。
教材是实现教学目标的载体，所以实验教学要编写合适的实验报告，编写需要和教学目标同步，要与实验活动紧密相关，将一个实验的目的、内容、过程方法等都体现在实验报告中。要突出学生主体地位，让学生保持学习探索的兴趣，自始至终参与全过程，并及时记录实验过程。
四、严谨实施实验教学
教学过程以教师为主导，要求教师对实验项目非常熟悉。类似减速器的拆装实验，教师自己应该能快速准确地完成拆装，并在演示过程中边做边讲解，结合现有设备还可以进行场景录像。实验过程要以学生为主体，充分发挥学生的积极性，有条件的可以让学生一人一个零件进行观察和体会，也可以将学生分组，让学生自己动手拆装，有问题及时解决，及时进行记录。在不同的实验项目实施过程中，要注意培养学生的灵活性、创新性。先让学生自己设计方案，并把不同的方案拿出来讨论和比较，教师最后进行综合评价，得出可行性结论，并让学生实施。
综上所述，职业院校的人才培养应该从基础课程开始，技能大赛选手选拔也应该从基础课程起步。机械设计基础是机械类专业的重要理论课程，学好这门课程还应该注重实践动手能力的培养。
参考文献：
[1]陈立德.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2013.
[2]张一呜.关于提高大学生动手能力的几点思考[J].文教资料，2010（33）.
[3]梁丰，朱林剑，陈庆红等.在机械基础实验中培养学生解决工程问题的能力[J].高校实验室工作研究，2010（2）.
关键词：机械可靠性；内涵；发展
引言
机械的可靠性是通过设计、制造、检验等各个步骤共同决定的，每一环节的工作细节都会对机械的可靠性造成一定的影响，只有在确保各环节正常运作的前提下，才能保证制造出来的机械具有可靠性。可靠性设计是机械可靠性的前提、基础，所以机械的设计环节是保证机械可靠性的重要前提。可靠性设计过程中，除了采用传统技术，还用到了各种分析预测的手段，以保证可靠性设计的质量。随着现代科技水平的不断提高，可靠性设计也正在进军电子领域。在应用可靠性理论设计产品时，应选用合理的设计方法。
1 机械可靠性内涵
机械的可靠性是指机械产品在规定的使用条件下，在一定时间内能够使使用效果达到预期的效果。但是由于工程材料的特性以及工程测量、事后加工、安装误差等因素影响，使设计出的机械成品的使用能力具有不确定性，这种随机性的因素对机械可靠性的影响极为重要。可靠性技术理论起源于20世纪20年代，应用于20世纪40年代，最早是应用在二战末德国V-Ⅱ火箭的诱导装置上，参加研究的人员提出了利用概率乘积法则，将一个系统的可靠度看成该系统的子系统可靠度乘积的理念，而这也是机械可靠性理论的雏形。可靠性的快速发展是在《结构的安全度》一文发表后开始的，自从该文发表以来，结构可靠性在学术界引起了诸多专业人士的重视。
随着科技的不断进步，现代技术的发展对于机械质量的要求越来越高，产品的可靠性成为世界工业领域关注的重点。可靠性的衡量标准是可靠度，在距离可靠性理论提出近半个世纪的今天，可靠性技术已有了很大程度上的提高，诸多电子产品的可靠性已经比较成熟，而机械产品的可靠性设计还有待提高。近几年，我国已经开始关注机械可靠性的发展问题，并取得了一定的成绩，但是由于可靠性涵盖面太广、基础数据很缺乏等问题，导致我国机械的可靠性设计应用并不成熟。
机械可靠性是一门边缘性的学科，涵盖面广，涉及的领域多，可将多门学科的知识紧密结合，融会贯通，形成一门全新的设计方法。考虑到实用性等问题，机械可靠性的设计方法更接近传统设计模式，这种方法的运用能明显地提高机械运行的经济效益，对于我国机械设备的质量提高具有重要作用。
2 国内外机械可靠性设计发展
2.1 国内发展现状
我国对可靠性理论的研究开始于上个世纪60年代，但是多数精力放在对电子产品的可靠性研究方面，对于机械可靠性研究起步较晚直到80年代才开始发展。机械可靠性在我国开始发展以后，相继成立了多个可靠性研究协会，制定了相关标准与制度，并取得一定的成绩。
我国研究机械可靠性的相关人员先后提出了一些观点，如赵国藩等建立了广义随机空间的概念，分析随机变量相关性的结构可靠度，扩大了现有可靠度计算方法的适用范围，还研究了使用原始空间来分析可靠性，由于这种方法自身的特点，适用于随机变量的概率分布函数不存在显式时可靠度的计算。此后又同李云贵提出了4阶矩法来计算可靠度，这种算法的提出提高了可靠度计算的精确度。
总体而言，可靠度的设计理论多，但是实际运用少，部分研究成果运用的实际效果不佳，与外国取得的成果投入使用水平有较大差距。由于我国机械设计技术本身与外国存在差距，造成了目前我国可靠性研究滞后的现状。
2.2 国外发展现状
美国是可靠性研究起步较早的国家之一，其对机械可靠性的研究也处于领先地位。美国亚利桑那大学教授对机械零件可靠性概率设计方法有深入研究，并对机械故障的设计、监测、故障进行研究，对于美国的可靠性数据收集和分析做出了巨大贡献，并通过总结研究成果，编制可靠性设计手册。这些手册和指南的编订对于其国家研究可靠性设计方案发挥了巨大作用。
日本可靠性设计研究的体系引自美国，但是由于后来日本对可靠性的深入研究，形成了一套与美国完全不同的可靠性研究体系。日本对于机械可靠性的研究重视实际用途，通过现有技术，分析相关理论，并通过不断的实地实验，对存在的问题进行分析与改进，不断地改进可靠性研究设计方案，使得可靠性的实用性得到很大的提升。在工程应用方面，重视可靠性试验与故障诊断等，并善于从失效产品中总结经验。
前苏联的可靠性理论吸取了美国的部分优点，虽然不及美国可靠性理论体系详细，却也弥补了美国的不足之处，加上前苏联对于可靠性研究的重视，其可靠性在当时就得到突飞猛进的发展。前苏联重视机械产品可靠性和寿命，将其作为科技发展规划的重点之一，并了一系列国家可靠性标准。相关人员认为可靠性技术的主要内容是预测，并在预y规定的条件下使用产品，其可靠性研究的方向主要有两个，一是靠数学统计和方法和使用信息的统计技术进行处理技术，还要保证复杂系统的可靠性技术；二是适用于机械制造行业，使用多方面的设计技术，以此保证可靠性的工艺发展。
英国对于可靠性的研究，成立了可靠性研究小组，并总结汇编了可靠性指南，从失效模式、使用环境、实验难度等多个方面说明了可靠性应用的重点，提出可靠性评估方法。其重视可靠性试验的数据收集，通过欧洲委员会的支持，成立了欧洲可靠性数据库协会，其数据丰富，协作网遍及欧洲各国。
3 机械可靠性设计的一般流程
众所周知，可靠性是衡量产品质量的指标，随着人们对于产品质量的要求越来越高，我国对于可靠性研究越来越重视。近年来，机械可靠性受到工程技术人员的重视。实践证明，机械可靠性存在于设计、制造和使用三个阶段。设计水平决定了产品的可靠性水平，制造和使用是体现产品的可靠性。可靠性设计的流程为：先要进行产品定义，分析收集相似产品的相关技术，拟定载荷谱以及载荷条件，明确维修方案及维修、保障要求等，可靠性定量要求，初步设计，详细设计，产品耐久性预计，设计综合检查，设计结果输出。
可靠性设计的各个环节环环相扣，任何一个环节出现问题都会影响机械可靠性。只有环环紧扣，才能保证设计出的产品的可靠性。
4 结束语
目前，我国的可靠性设计技术已经越来越受到各行各业的广泛关注，机械可靠性设计技术也在不断更新换代。从整体来看，目前我国机械可靠性研究还不成熟，投入实际应用的作用不大，与外国发达国家差异明显。另一方面，可靠性能使机械产品的性能与预测更接近，提高安全性与经济性，希望通过作者在文中的讨论，读者们能对目前我国机械可靠性的不足与优点有所认识，也期待我国机械可靠性技术能有更大的发展。
参考文献
[1]闻邦椿，张义民，鄂中凯，等.机械设计手册[M].第5版.北京：机械工业出版社，2010.
[2]徐灏.机械强度的可靠性设计[M].北京：机械工业出版社，1984.
关键词：机械制造装备设计；多元化；课程教学；创新能力
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0054-02
一、“机械制造装备设计”传统课程教学现状及存在的主要问题
“机械制造装备设计”是一门知识面广、综合性、实践性很强的专业主干课，它将机床设计、夹具设计、工业自动化、工业机器人等内容合为一门课程，构成新的课程体系。[1]随着装备制造业的迅猛发展，“机械制造装备设计”传统课程教学越来越不能满足创新人才培养的需要，主要存在如下问题：第一，传统的课程教学内容泛而不精，不能紧跟时代步伐，缺少新装备、新技术和新材料方面的知识，不利于学生创新研究能力的培养。第二，传统的教学模式相对单一或不足，仍然以教师的填鸭式灌输为主，学生被动接受。由于部分教师自身实践能力较弱，理论教学的效果很差，导致学生学习兴趣不高。第三，传统的课程教学中对实践环节的重视不够，学生缺少亲自动手实践的训练，导致学生缺乏实践经验和动手能力弱。这又反过来影响了学生对课程内容的理解和掌握。第四，传统的课程教学考核方法相对简单，一般将平时考勤、作业和期末考试成绩作为评价学生学习效果的标准。这种考核方法不能有效地激励学生努力提高机械制造装备设计的能力，学生只会在考前突击背概念，不利于学生创新能力的培养。
基于上述问题，苏州科技学院机械工程学院机械教研室全体教师总结多年的任教经验，贯彻以人为本的教育理念，将各种日益涌现的教学方法进行优化组合，形成了一套机械制造装备设计多元化的课程教学模式，以弥补传统课程教学模式的不足，从多角度、多方位激发学生的学习兴趣和潜能。[2]
二、“机械制造装备设计”多元化课程教学模式
以培养学生的创新能力为目标，通过增加专业特色内容和学科前沿知识，优化课程教学的内容；通过应用多种现代化教学方法和增加综合实践环节，优化课程教学方法；通过引入多种评价体系，完善课程考核模式，从而变单一的传统课程教学模式为多元化课程教学模式。具体执行方案分为以下几个方面：
1.制定多层次的课程教学内容
（1）重视理论基础知识。理论基础知识不会因新装备、新技术的产生而过时，坚实的理论基础是一切工业生产活动的最根本的条件，因而是学习的重点。例如在讲授机床设计时，金属切削机床设计的基本理论，如机床的工作原理、几何表面的形成原理和机床的成形运动等，是学习的重点。在讲授夹具设计时，机床夹具的六点定位原理，完全定位、不完全定位、过定位和欠定位等基本概念是讲课的重点。
（2）增加专业特色内容。苏州科技学院机械工程学院于2011年购买慧鱼模型，建立了机器人创意实验室。根据苏州科技学院机械工程学院的实际情况，在工业机器人设计模块，增加了慧鱼模型教具内容的学习，主要讲述如何利用慧鱼模型进行机器人的制作和控制。慧鱼模型是由德国发明家Arthur Fischer博士于1964年在其专利“六面拼接体”的基础上发明的。[3]慧鱼模型采用模块化设计，可无限扩充、反复拆装，可逼真表现机械系统的构成和控制的过程及其控制的原理，便于对机器人原理、组成、控制的全面认识。
（3）加强学科前沿知识。机械制造装备发展日新月异，学生毕业后会碰到非常先进的机械制造装备，为了紧跟时代步伐，加强学科前沿知识变得非常重要。通过请工厂一线的工程技术人员开设讲座和组建学习小组，与苏州科技学院机械工程学院教师一起申报学生科研立项等方式，了解最新的机械制造装备动态，主动参与学科科研研究，激发学生学习的兴趣和主动性，培养学生的创新能力。
2.开展多元化的课程教学模式
课程教学由理论教学环节和实践教学环节组成。传统的“机械制造装备设计”课程教学在理论教学环节上，以教师的“填鸭式”教学为主，而且授课内容重点不突出；在实践教学环节，主要以一些验证性实验为主。针对这种情况，苏州科技学院机械工程学院实施的多元化课程教学模式包括以下几种：
（1）启发式理论教学模式。“机械制造装备设计”的教学内容非常多，如果照本宣科地讲，不仅教师和学生很累，而且授课的效果很差。如果采用启发式教学，引导学生独立思考，通过课堂讨论、师生互动等方式，传授解决实际工程问题的思维方式，提高学生自主学习的能力，有利于培养学生的创造性思维。通过启发式教学，同学们对于过定位的优点有了很直观的认识：过定位可以提高稳定性。
（2）课程网站式理论教学模式。“机械制造装备设计”的教学内容非常丰富，为了调动学生课外学习的积极性，在学校校园网的天空教室处建立了“机械制造装备设计”课程网站。课程网站上不仅有教师上课的PPT电子教案、动画、视频等，还有大量扩充的资料，比如典型机床传动系统与结构动态演示Flas、加工中心刀库及换刀动作等视频资料、组合机床夹具方案图库、慧鱼模型作品展示、学生科技作品图片及PPT等。课程网站还可以进行网上作业布置与批改，远程作业辅导与讨论，并设有习题库，方便学生自我学习与提高。课程网站式理论教学模式有效缓解了目前教学内容多，而课时相对不足的矛盾，促进了学生对机械制造装备课程内容广度和深度的拓展。
（3）双语教学式理论教学模式。双语教学既可以让学生掌握扎实的专业知识，又能较好地提高专业英文阅读和写作能力。[4]目前苏州科技学院与英国南威尔士大学合作办学，办有机械设计制造及其自动化专业3+1国际班，前3年在苏州科技学院学习，最后1年在南威尔士大学学习。为了适应新的发展需要，开展双语教学变得非常迫切。目前针对国际班学生，制作了双语教学的多媒体课件进行理论教学；请南威尔士大学的教授和苏州科技学院机械工程学院英文水平高的教授做学科前沿的专题英文报告；要求学生完成一个全英文的报告，自选题目，并要求学生针对自己的论一个PPT，在课堂进行陈述。双语教学开拓了学生的视野，提高了学生的英文阅读写作能力和口语表达能力，为学生以后的发展奠定了很好的基础。
（4）综合创新型实践教学模式。苏州科技学院机械工程学院结合工业机器人设计教学的要求与慧鱼模型的特点，组建了慧鱼模型综合创新实践平台，增加综合创新实践项目，为学生提供广阔的思维空间，激发学生学习兴趣，提高学生学习积极性与动手能力，培养学生的创新能力。慧鱼模型综合创新实践平台包括机械构件、电气构件、气动构件、传感器、电脑控制器和配套计算机应用软件。以全国大学生机械创新设计大赛主题为创新设计的选题方向，学生自己利用慧鱼模型综合创新平台，搭建自己的机器人来完成创新设计大赛主题所要求的功能。通过使用慧鱼模型综合创新平台，学生不仅能更好地理解和掌握课堂知识，而且应用所学知识解决实际问题的能力大大增强，提高了学生的综合创新思维能力，也提升了机械制造装备设计实践教学的质量。
（5）基于项目驱动的科研创新型实践教学模式。项目驱动教学法来源于构建主义学习理论，是实施探究式教学模式的一种教学方法。[5]基于项目驱动的科研创新型实践教学模式是以科研项目为载体，培养学生的创新实践能力。这一教学模式尤其适合对科研有兴趣的同学。在实践教学过程中，按照自愿和优势互补的原则，将有科研兴趣的同学每3～4人组成一个科研小组，每个小组通过自己查询资料，提出所要研究项目的题目，教师负责判断这个题目是否具有研究的可行性和必要性。教师把每个小组比较可行的题目，报学校的学生科技立项。有了一定的经费支持，以项目为载体，在指导教师的帮助下，充分激发学生的学习热情和兴趣，充分培养了学生的创造力、独立分析和解决问题的能力以及小组组员间的团队合作能力。
3.多元化的课程教学考核手段
多元化的“机械制造装备设计”课程教学考核手段，有利于调动学生学习的兴趣和积极性，有利于提高学生自我学习的意识和能力，有利于学生个性的培养和发展，从而提高了学生的创新意识和创新能力。结合苏州科技学院课程教学情况，将课程教学考核分为五大类：
（1）日常课堂教学考核。日常课堂教学考核从上课出勤、课堂问题回答、课堂讨论、课后作业等方面进行综合评定，按百分制给出分数。日常课堂教学考核重点考查学生上课的纪律性、讨论的积极性和创造性、学习的认真程度等。
（2）英文论文大作业考核。英文论文大作业考核是双语教学效果的考核，主要从英文论文内容的深度和广度、英文写作是否有语法问题、课堂陈述等方面进行综合评定，按百分制给出分数。英文论文大作业考核重点考查学生的英文检索能力、英文写作能力和英语口语表达能力等。
（3）综合创新型实践考核。综合创新型实践考核从实践题目的拟定、实践操作、实践总结、实践报告等方面进行综合评定，按百分制给出分数。综合创新型实践考核重点考查学生的创新思维和创新能力、实践动手能力等。
（4）科研创新型实践考核。科研创新型实践考核只针对部分有科研兴趣的同学，因而考核成绩作为平时成绩的加分因素。科研创新型实践考核从实践题目的创新性和先进性、实践装置、方法的合理性、实践结果的实用性、论文的规范性等方面综合评定。对于科研创新型实践考核中表现突出的学生，可推荐参加各类竞赛，在学校奖学金评定中得到加分，甚至直接参与教师的科研项目。
（5）期末考试考核。“机械制造装备设计”作为一门核心专业课，期末考试是非常重要的一个考核方式。期末考试考题包括理论基础知识题、综合实践分析题和考查学生创新能力的一些开放式、探究式的题目。通过加大对实践环节在期末考试考核中所占的比例，提高学生对实践环节的重视程度，提高学生理论知识应用于实践的能力。
三、结语
“机械制造装备设计”多元化课程教学模式是一种新的课程教学模式。这种模式通过利用课堂启发式教学、课程网站教学、双语教学、综合创新型实践教学和基于项目驱动的科研创新型实践教学，整合了多种教学要素，解决了传统课程教学模式中存在的问题。这种模式通过建立多元化的课程教学考核手段，大大激发了学生学习的积极性和主动性，提高了学生分析问题和解决问题的能力，促进了学生创新意识和创新能力的发展。通过教学与科研的结合，重视学生科研素质的培养，提高了学生的综合能力。
参考文献：
[1]关慧贞，冯辛安.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2009：11.
[2]王立达.成人教育多元化实验教学模式的探讨[J].宁波大学学报（教育科学版），2011，（1）：120-122.
[3]肖晓萍，廖青.“慧鱼”教具在大学生创新教育中的探索性研究[J].高教研究，2006，79（2）：36-37.
[4]林颖，曾志新，朱敏，等.双语教学的探索与实践[J].高教探索，
关键词：机械设计；创新；能力培养
一、引言
当今科技经济竞争已成为当今世界的各国之间的主要竞争。科技创新是我国经济发展的动力，对科技和经济的进步具有极为重要的影响。其中机械创新对于制造业来说是能否开发新产品，缩短产品更新周期的核心部分。只有不断开发出新的技术与产品才可以使我国的制造业处于良好的发展势头。所以机械创新是一个国家经济发展的重要组成部分，同时也是国际市场竞争中抢占科技和产品制高点的关键。在提倡建设创新型国家的形势下，如何正确认识并积极探索适应机械类学生的创新设计教育，对于培养具有创新意识、创新激情、创新思维及创新能力的机械设计人员，具有重要的现实意义。
二、创新机械设计
机械创新设计就是让设计者在掌握传统的设计相关理论与原理的前提下，发挥设计者的创新能力，设计出独特性、新颖性、具有一定实用性的机械设计的实践活动。设计过程中具有如下特点：
1.机械创新设计具有一定的学科交叉性，例如对力学、电学、机械学、甚至美学知识的运用设计出与众不同的设计。
2.应用先进的数学工具代替传统的设计经验与思路设计出更优的设计。
3.创新设计是一个反复比较与修改的设计。所以机械创新教育是通过新的教育方式培养学生在机械设计方面尽量合理的涉及力学、电学、机械学、美学以及相应的数学知识。通过对这些学科从概念到详细设计反复论证和严谨的科技设计计算而得到最终的设计结果。现今TRIZ设计、公理化设计等创新设计力图的提出为创新设计通过了一定的理论基础。同时CATIA、UG等相应的三维软件的发展、虚拟样机仿真技术的进一步成熟为机械创新设计通过了方便的验证工具，使机械产品的创新设计周期大大缩短。因此，对学生进行创新机械设计教育，培养学生的创新思维，创新意识以及创新能力是极其必要的。
三、机械创新设计教育的探索与实验
当今我国高等教育方面与西方发达国家比较，在创新设计教育等方面还存在很大的差距。工科类学生在工程实践与实验方面远落后于发达国家。多年的应试教育导致我们的高等教育仍然还是以理论教学为主。学生可以获得较好的考试成绩，但是在实际工作中的能力相对于成绩就大打折扣。更不要说像西方发达国家学生具有较强的创新能力和动手能力。如何改变这一现象已经成为我国高校面临的一个问题。国内高校也开始探索相应的解决办法，开始逐步摸索、开展相应的改革。首先我们应该在师资队伍建设上加强，这才是创新设计能力培养的根本。开展机械创新设计教育，需要高水平的师资作保证，由于机械创新设计涉及机械电子、计算机技术、光学等众多领域的科学知识，因此，教师除了在认识上对创新设计教育给予足够的重视外，还要求不断学习掌握广博扎实的专业知识，同时，还要深入科研第一线，在实践中积累创新设计知识资源，进而为学生创新设计能力的培养奠定坚实基础。其次传统的课程体系是以知识传授为特征的基础课、专業基础课及专业课的三层楼模式，而创新的课程体系以能力结构为特征，以创新能力培养为主线的课程模式能力结构可分为：专业基本能力；表征专业属性的能力；对机械产品的结构设计能力、计算机辅助设计软件的应用能力等专业拓展能力；在专业基本能力的基础上，拓展专业口径，提升专业业务水平的相关能力，如机械产品机电控制系统的设计能力等就业适应能力，逐步加强实验教学的比重。
四、创新机械设计教育改进的一些建议
第一，高校应该尽量注重对实验室教师的培养与待遇的提高，提高教师的积极性。同时尽快建立配套的适应教学改革的实验室。实验室的建设与布置应以培养符合实际需要的机械类应用型人才为标准，并且在学校加大实验室建设费用的同时，可以通过为该行业企业提供一定服务的方式取得企业的支持，从而获得一定的资金以及宝贵的实际经验资源帮助。逐渐减少对论文的考核，增加对实践工程项目的考核。第二，改善实验内容和实验手段。内容陈旧，手段落后的实验内容应该放弃，应多增加结合实际，与现实情况相符合的满足设计性、综合性以及创造性的实验。摒弃由教师进行动手操作，学生负责观察记录的教学方式，采用以学生自己思考，自己动手，教师辅助的启发式教学，使学生在学习过程中真正掌握工作能力。进一步地提高相应的实验课程学时。第三，在注重学生的主体作用时，也应重视教师在教学中的引导作用。建立相应的创业教师团队，学校给以相应的支持。通过各种全国各种大赛达到开阔眼界，让教师与学生同时都得到提高。教师也要加强理论学习，只有教师的理论实践知识，操作水平得到提高，才能更好地引导学生去学习，去创新，最终培养出符合现实国际大环境下要求的应用型综合人才。
五、总结
随着机械新产品开发与激励的市场竞争，对高等教育机械类专业的教学内容和教学方法提出了新的要求，即机械创新设计教育机械创新设计能力的培养，是一项综合复杂的系统工程，必须依靠改革教学内容教学手段。最终提高我国高等教育中创新教育的短板。
参考文献：
[1]罗玉军.大学生机械创新设计指导案例与分析[J].赤峰学院学报（自然科学版），2015，（06）.
[2]张燕，王娟，史留勇.机械创新设计实践教学改革的建议[J].热带农业工程，2014，（03）.
[3]牟向伟.大学生机械创新设计教学改革思考与实践[J].佳木斯教育学院学报，2012，（05）.
【关键词】机械设计 实验方法 探究
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）09-0254-01
引言
机械设计基础这门课程是综合了机械原理与机械设计这两门课程而开设的面向非机类专业学生少学时的课程，这门课程主要培养学生综合设计和创新设计能力的任务，是研究机械产品运动方案设计、结构设计及创新设计的基础和关键。这门课程具有实践性强与工程实际结合紧密等特点，其实验教学是大学机械类本科整体教学体系中的一个重要环节，由于实验教学具有直观性、实验性、综合性等优点，决定了实验教学是培养学生理论联系实际、分析和解决问题、启迪创新思维、开拓创新潜能的重要手段，对培养学生的综合素质和创新能力起着关健作用。
1.机械设计基础实验教学中的现状及问题
机械设计基础的实验课按照大纲和教学计划的要求，目前主要安排了机构运动简图的测绘、齿轮的范成、带传动的打滑和效率测定，以及减速器的拆装与测量实验。这些实验课主要还是附属于理论教学，课时安排相当有限。这些实验从内容与方法上来说还是属于“示范型”，“验证型”和“单一型”，从实验的手段来说，缺少了现代生产中应用的智能化和机电一体化。传统的机械设计实验大都是孤立的、没有系统性， 不注重实验内容之间的内在逻辑关系， 没有形成一个完整的实验教学体系， 各个实验内容涉及的知识面较窄， 缺乏各学科知识的关联性和交互性， 相关课程与相关仪器设备的教学内容系统的连续性。实验仪器、设备也较少， 实验手段单一、陈旧， 不注重传统与现代测量方法进行比较及实验内容的设计性与综合性， 而综合性和设计性的实验对于培养学生综合运用各学科的理论知识和现代技术分析和解决工程实践中的实际问题的能力， 对充分发挥学生的主观能动性， 培养学生综合素质和创新能力有理论教学不可替代的重要作用。学生每次做实验都是按照实验指导书的实验方法，实验步骤按部就班，实验后的实验数据的处理也是基本雷同，对实验的数据也不进行深层次的分析，这样严重影响了学生主观能动性的发挥，同时也压制了学生创造性和学习该课程的兴趣。
其次，实验属于课内实验，所以实验室的开放时间受限制，也只有课内时间才可以去做实验，而在课内学时非常有限的情况下，任课老师只能将实验课作为理论课的附属课，并没有将实验课作为课内教学最有益的补充，充分发挥实验课的作用。
2.机械设计基础实验教学的一些想法
实验教学是培养学生创新能力的一个关键环节，实验教学的目的是培养学生的创新意识和实际动手能力，提高他们的综合素质。机械设计原有的实验模式单一，多为验证性实验，不能很好地调动学生的积极性，更谈不上创新能力的培养。为了培养学生的动手能力、运用所学知识的能力、解决问题的能力和创新意识，将实验分为基本型、综合设计型和创新型，前两种实验是面对所有学生开设的，后一种是对学有余力的学生开设的，实行开放式、多层次实验教学，以满足不同层次学生的需求。
在综合设计型和创新型实验中，为学生提供科学发现和技术创新能力的培养环境，鼓励学生自己设计实验，动手完成实验，利用现代化的机电一体化元器件，结合传统机构设计及机械结构，创造性地达到设定的实验目标，发明一些具有创新意义的小型机构及机电结合产品。在对研究对象的观察与判断，分析与评价，建模与设计，仿真与制造的过程中，培养学生的实践能力、动手能力，分析问题、解决问题的能力和创新意识。
实验室是学生认知实践的基础环境，把实验室办成开放式机械创新设计基地。基地在现有设施的基础上，进行了实验及模型的系统化和分块主题化，增设设计型、综合型、创意型的实验，并向学生开放，学生可到实验室熟悉并动手进行实验和制作创新设计物理模型。
实验教学的内容应该与现代科技发展的最新成果相结合。使得基础实验具有时代最前沿的气息，这样的话，学生也会产生浓厚的兴趣。传统的数据采集和分析的方法已经比较落后，采用更为先进的数据采集和测量方法，不仅会测出精度更高的数据，而且采用最为先进的数据分析方法，也会使得学生得出更加精准的结论，促使他们懂得做科学研究需要更加严谨的态度和方法。把计算机技术引入到机械设计基础的实验教学中，实现了人机交互的试验方式，使得学生对呆板的机械会产生浓厚的兴趣。
要培养学生的形象思维能力和创新意识。也就是说， 开设实验课时， 要充分将验证性实验与综合性实验相结合， 比如我们可以将四杆机构、凸轮机构和棘轮机构等等组合在一起。其次， 充分将分析、设计与创新思维紧密结合并融合到实验中， 向学生讲授些创新思维的方法，训练学生创新思维的方法，把讲授的知识与创新的思维相结合。最后， 还要对一些在动脑、动手及创新方面有特长的学生进行重点培养， 因材施教。用一些前沿的技术激发学生对新生事物的兴趣，开发学生的创新设计思路。
3.总结
《机械设计基础》是一门非常重要的技术基础课程，内容多，课时少。研究如何解决当前机械设计基础实验教学中面临的问题，我们一方面要从教学内容，教学方法不断提高和改进，另外还要培养在机械设计中融入现代计算机的设计思想，增强他们学习的主动性为今后进行相关机械设计工作打下良好的基础。实验教学要摆脱课程教学的束搏，建立多层次的实验教学平台，充分发挥学生的能动性和创新精神。
参考文献：
[1]杨可桢，程光蕴.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，1999
[2]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001
[3]李建勇等. 机械原理实验教学新体系与改革实践[J].现代制造技术与装备，2007（4）
[4]付晓莉等.机械设计实验教学体系的创新与实践[J].实验室科学，2009（8）
[5]赵越等.重构机械设计实验教学模式的探索与实践[J].实验室科学，2008（1）
【关键词】机械产品 外观设计 方法 构图
1机械产品外观设计现状及要求
1.1现状
纵观市场上大多数石油机械产品外观情况，产品外观设计种类多、呈现多样化趋势。外观设计能够赋予产品欣赏价值和便捷性，社会多元化形势下，人们消费需求也随之发生变化，个性化特点日渐突出，除了产品本身功能之外，还需要对价格和售后服务进行对比，最后，选择符合自身审美的机械产品，这也使得一部分厂家在机械设备设计环节，忽视了外观设计，缺少流畅线条，缺乏对简约构图方法的运用，如：曲线构图、三维线等。我国机械外观设计发展较晚，还需要进一步深入研究[1]。
1.2要求
不同于一般机械设备，石油机械设备工作环境相对恶劣，针对其外观设计也要考虑特殊性，兼顾其尺寸和实用价值，前者主要是能够便于施工人员操作，例如：装置力度设计等，力度如同门上的手柄，要充分考虑是否能够适应人体力度，如果力度过小，那么机械在施工人员难以有效发挥积极作用，也就是说力度是机械产品外观设计需要考虑的要素之一，坚持人性化、绿色化等理念，从而设计出更符合石油事业发展的机械设备。
另外，石油机械产品外观在设计过程中，要符合国家相关规定、产品理念及功能等，突出自身价值定位。因此，要合理规划机械设备比例，现阶段，在设计行业中，黄金比例、相加数级比例等都能够为机械产品设计提供参考和支持。
2机械产品外观设计与构图理论依据及具体方法
2.1理论依据
外观是机械产品给消费者的第一印象，外观设计并非盲目进行的，其是多个学科共同作用下的结果，基于此，在机械产品外观设计过程中，要明确其理论依据，以此来指导外观设计工作顺利进行。母线，石油机械产品外观设计理论主要包括以下几个方面：首先，三次设计理论，主要是通过对产品进行系统、参数及容差设计，实现机械产品各个零件之间的优化组合，有效降低成本及不良影响，提升产品性能；其次，公理化理论，公理化理论主要是针对一些设计理论较为复杂的产品进行优化，其本质上来说，是一种概念理论设计方法；最后，普适理论，其理论基础是建立在经验之上的，通过对机械各项功能机构进行能量输入和输出计算，从而设计出机械设备。了解和掌握相关理论知识，能够帮助我们更好地理解机械外观设计方法。
2.2具体方法
2.2.1局部及全面性方法
现代机械设计过程中，相比较而言，局部及全面性方法设计理念更具科学、合理性，立足于整个机械设计，并将其贯穿于每一个环节，实现对每一个环节的实施监督和控制，能够及时发现设计中存在的问题，并及时作出调整，不断优化机械产品，从而有效提高工作效率和质量。通过强化重点部分，简单处理次要部分进行设计，例如：巧妙地运用线条、色彩等美学视角增强艺术感，并突出设备特点吸引消费者，从而提高销售量。
2.2.2计算机辅助方法
该方法主要是将现代信息等技术作为基础，对机械设备外观进行科学、合理设计的一种方法。计算机等技术不断发展，并逐渐渗透至社会各个领域中，取得了显著成效[2]。因此，设计师可以利用计算机内部软件、网络等在画图、构思及运算方面进行整理和疏通，从而达到期望设计目标。计算机辅助设计方法，不仅具有科学设计理念，能够有效突破传统手绘及图纸设计存在的弊端，而且还能够为下一个设计环节奠定良好的基础，进而更好地完成产品外观设计。
2.2.3智能化设计
三维CAD技术作为一项技术系统，并不是不切实际的方法，而是将设计理念、外部环境及计算机等技术有机结合的综合体，不仅如此，其与其他相关系统的集成，例如：管理信息系统等，促使在机械外观设计中发挥了更大价值。在学科交叉融合影响，CAD技术将朝着智能化趋势发展，不仅关注单纯的线面数据分析，更不需要人工进行参数化限定，而是利用历史设计数据库内相关数据信息，并结合外部环境自动形成机械尺寸（如下图），为机械设备外观设计提供支持。从某种意义上来说，机械外观智能化设计将是涉及领域的一次改革。
图 1 三维出CAD技术对机械零件进行设计和构图
2.2.4系统化设计
系统化设计方法主要是相对于传统设计方法而言的，有效突破了单一的功能性要求，促使机械设计方法更具系统化、信息化及智能化，该项系统在实际应用过程中，不仅能够保障数据信息不丢失，而且还能够结合用户信息，对程序进行有效管理，即便是数据信息丢失，也能够进行数据恢复，确保用户系统安全、可靠性，从而提高整个系统的安全性。一般情况下，这种方法能够通过多种方式和方法，进行针对性保护，从而为外观设计提供支持。
3结语
根据上文所述，石油机械设备外观设计作为一项具体、复杂性工作，在提高石油开采效率等各个方面占据不可替代的位置。因此，在机械外观设计过程中，要明确机械设计要求，掌握相关理论基础，选择科学、合理的设计方法，提高外观设计合理性，从而促使机械设备在具体应用中发挥最大效用。
参考文献：
关键词：高职；机械类专业；毕业设计；创新实践；教学研究
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2012）06-0019-02
毕业设计是带有研究性质的专题研究、分析、设计、报告，是完成教学任务、培养合格人才的一个重要实践性教学环节。通过毕业设计，可以培养学生的开发和设计能力，提高综合运用所学知识和技能能力及分析、解决实际问题的能力，检验学生的学习效果，具有重要意义。毕业设计旨在使学生对所学的基础理论和专业知识进行一次全面、系统的回顾与总结，通过对具体题目的分析，使理论与实践相结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能，提高独立思考能力，培养团结协作精神，形成利用所学知识分析、解决实际问题的能力，促使学生养成严谨的科学态度和工作作风。我院2008级机械制造与自动化专业学生的毕业设计内容主要是围绕机电产品零部件的制造生产工艺及夹具设计、加工某零件对夹具（刀具、量具、工具）的设计开发或改进设计，给出设计课题，让学生根据具体零件对夹具（刀具、量具、工具）的设计开发或改进设计进行分析探讨，既有实际意义，又能指导学生未来的工作。根据我院2008级机械制造与自动化专业学生的实际知识、能力现状，笔者大胆地对毕业设计教学活动进行了创新，并取得了一定的成效。
毕业设计选题的创新笔者作为指导教师，给学生的毕业设计课题主要包括具体零件加工用夹具、刀具、量具、工具的设计或改进设计。毕业设计课题的内容很实，每个学生独立完成一个课题，学生感到既熟悉又新鲜更实用。旨在使学生历练毕业设计的整个过程，掌握进行机械设计的方法，也就是说对所学的基础理论和专业知识进行一次全面、系统的回顾和总结，通过对具体题目的分析，使理论与实践相结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。本阶段的主要任务是对所选课题进行全面了解，发现需要解决的问题，或根据个人的情况，结合具体课题的应用需要，草拟出毕业设计题目：（1）零部件的制造生产工艺及夹具设计；（2）专用量具的设计开发或改进设计；（3）新型刀具的设计开发或改进设计；（4）专用工具的设计开发或改进设计；（5）实训中心工具箱改进设计。要分别对每个课题列表进行详细说明，对学生应具备的能力提出具体要求，如需要有较强的绘图能力等。然后供学生选择，类似于毕业设计指导教师与学生的双向选择。在毕业设计选题阶段，指导教师给出的课题要描述清楚，做到既要实用，又要学生熟悉，真正使选择该课题的学生从毕业设计一开始就有兴趣，愿意克服困难，积极主动想办法完成。
毕业设计资料收集、分析计划阶段的创新根据课题所涉及的内容和论点，学生要有针对性地进行学习，查询相关资料和文献，对资料进行收集归类。要求每个学生准备一个资料袋，在搜集到的每一份资料上注明出处，便于以后的参考文献标注。查找资料可以通过学院的教学资源库，如万方数据、中国知网、维普以及图书馆的专业书和工具书等，通过复印标注、整理、编号、归类。对收集到的资料要进行研读，筛选出符合自己需要的优秀实用的资料，从中找出并标注出较好的设计理念，启发课题设计内容构思，确定课题设计概要目标，并与指导教师交流。该阶段在酝酿时间上不能过于强求。如某学生选做实训中心加工工具箱改进设计，一周后拿不出自己的设计思想，很着急且无从下手。我问他：你觉得实训中心加工工具箱有哪些不足？他列出：工具箱笨重搬动不便、门打开容易挂伤、图纸摆放不便于阅读、分层不合理、工具箱的外形不合理、茶杯没有摆放位置等。我指出可针对以上不足对工具箱进行可行性改进设计。最后该学生的毕业设计发表在《煤矿机械》杂志上，并获得国家实用新型专利授权。又如某学生选做车床卡盘扳手的改进设计，由于资料收集少，难以完成。我问他：你觉得车床卡盘扳手有哪些不足？他列出：不安全、麻烦（刀架、卡盘两个扳手）等。我要求他针对以上问题设计出一种多功能车床安全卡盘扳手，其设计成果发表于2012年1月的《机床与液压》杂志上，并获得了国家实用专利授权。
毕业设计阶段、修改阶段的创新毕业设计阶段要求先绘制零件图、装配图的草图，请同组的学生指出错误，指导教师再从视图表达、尺寸标注、技术要求方面提出修改意见。每位学生的设计图要修改3～4次，都要经过同组学生互审后再由指导教师审查。这样，在相互交流中，学生在绘图过程中一些常见的错误在毕业设计过程中慢慢得到了纠正。绘图顺序一般是先用手工草图绘制进行交流修改，再用CAD画出完整的图定稿，必要时再用PRO-E生成造型图。教师在指导学生进行视图表达时，应参照国家制图标准，遵循用简洁的图示完整地表达自己设计意图的原则。学生的视图表达有时略显稚嫩，指导教师要多鼓励。毕业设计论文撰写要制定总体设计计划，编制论文组成结构，细分各分论点，草拟论文稿。指导教师要对课题题目、文摘、关键词、目录、图、表、计算、参考文献标注、英文翻译等进行细致的规范和指导，并检查论文格式、错别字、病句、字体设置、段落设置等。总而言之，毕业设计的整个过程和论文书写的质量直接影响到毕业设计的成败，指导教师要严格把握审核毕业设计的课题，审查文本结构，指导毕业设计论文细节的处理。
毕业设计成果展示创新在学院毕业答辩委员会的领导下，机械工程系统一安排了答辩，并推荐优秀毕业设计参加系里的公开答辩，对答辩安排和分组以答辩公告的形式进行公告，以使学生的毕业设计成果得到充分展示，让同专业学生能有相互学习交流、比较、优秀成果共享的平台。笔者指导机械制造与自动化专业2008级即2011届毕业的13名学生进行毕业设计，截至2011年4月底，我将其中6位学生的毕业设计通过改编向有关刊物投稿，已被全部录用。分别为：《新型机械加工机床工具箱的设计》（《煤矿机械》2011年第五期）；《千分尺的改进设计与应用》（《煤矿机械》2011年第七期）；《机械加工机床工具箱的改进设计》（《煤矿机械》2011年第九期）；《多功能游标卡尺的改进设计》（《煤矿机械》2011年第十一期）；《安全卡盘扳手设计与应用》（《机床与液压》2012年第一期）；《可转位复合刀具的设计》（《机床与液压》2012年第二期）。还有两项设计获得实用新型专利授权（即上述两个学生设计的车床工具箱和多功能车床安全卡盘扳手）对学生的优秀毕业设计给予充分展示，一方面，是对优秀毕业设计学生的认可鼓励，另一方面，可为下届学生树立榜样。同时，将学生优秀的毕业设计改编成论文，发表在中文核心期刊上，或者使其获得专利授权，得到社会认可，也可以对社会做出贡献，学生在毕业后找工作时，也为自己增添了成功的砝码。
总之，笔者带领学生进行的毕业设计创新实践教学尝试取得了良好的效果：巩固了学生所学的基础理论和专业知识；提高了学生运用所学专业知识独立思考的能力；培养了学生以正确的思维方法利用所学知识分析、解决实际问题的基本技能；增强了学生对机械行业国内外发展现状的认识并拓展了专业知识和写作能力；使学生掌握了文献检索、资料查询的基本方法以及获取新知识的能力；通过参与实际工作使学生进一步了解了社会，具备了一定的实际工作能力。
参考文献：
[1]罗太景，丁雷.新型机械加工机床工具箱的设计[J].煤矿机械，2011，32（5）：114-116.
[2]罗太景，姜辰峰.千分尺的改进设计与应用[J].煤矿机械，2011，34（7）：177-178.
[3]罗太景，宋杰钰.机械加工机床工具箱的改进设计[J].煤矿机械，2011，36（9）.
[4]罗太景，吴杰.多功能游标卡尺的改进设计[J].煤矿机械，2011，（11）.
[5]罗太景，裴武兴.安全卡盘扳手设计与应用[J].机床与液压，2012，（1）.
[6]罗太景，周国柱.可转位复合刀具的设计[J].机床与液压，2012，（2）.
［论文摘 要］当前，我国机械学科背景下的工业设计专业设置盲目跟风，存在机械类课程设置形同虚设、学生普遍缺乏应有的审美能力、未突出学科交叉优势等问题。机械学科背景下的工业设计专业特色教育，应着重提高学生的审美品位，让学生切实掌握相关工程技术，结合机械学科特色来完善工业设计教育体系，使设计教育适应社会发展趋势和社会需求。
目前，我国已有美术院校、工科院校、综合大学、农林院校、师范院校等400多所院校开设了工业设计专业，形成了世界上最为庞大的工业设计教育网络。由于国家教育部把工业设计专业归属于机械学科，因此，培养机械学科背景下的应用型设计人才、强化学生在机械学科背景下的实践能力、确立机械学科背景下工业设计专业的教育特色、凸显机械学科的自身优势及发展特点，是目前工业设计教育的根本任务。
机械学科是研究机械产品（或系统）的性能、设计与制造的理论和技术的科学。按照经历阶段的性质不同，机械科学可分成两大分支学科：机械学和机械制造。机械学是对机械进行功能综合并定量描述以及控制其性能的技术科学，它的主要任务是把各种知识、信息注入设计，将其加工成机械系统能够接受的信息并输入机械制造系统，以便生产出满足使用要求并能被市场接受的产品。在这一点上，机械学与工业设计的目的是一致的，都是为了满足市场的批量化生产而进行产品设计。机械学包括机构学、机械振动学、机械结构强度学、摩擦学、设计理论与方法学、传动机械学、微机械学和机器人机械学等。机械制造是将设计输出的指令和信息输入机械制造系统并加工出合乎设计要求的产品的过程。机械制造科学与技术是研究机械制造系统、机械制造过程和机械制造手段的科学与技术，它包括机械制造冷加工和机械制造热加工两个部分。机械学科的理论基础与技术手段是工业设计专业的必备知识，为工业设计专业提供科学技术支撑。
但当前我国高校机械学科背景下工业设计的特色建设并不理想。如何依托机械学科的先进制造技术与设备条件及其较强的科学性和现实性来构筑工业设计特色教育平台，是当前工业设计教育要解决的重要问题。
一、我国机械学科背景下工业设计专业的发展现状
1.工业设计专业设置盲目跟风
很多学校的工业设计专业设置于2000年前后。这一时期是工业设计专业的膨胀期，很多院校因有机械学科就盲目跟风，设置了工业设计这一专业，而不是出于国内工业发展的需求，专业设置缺乏必要的调研和论证，专业体系极不完善；与此同时，招生人数不断增加，招生规模不断扩大，师生比例严重失调，致使教学质量难以保证，学生专业素质不断下滑。学生经“批量教育”后涌入市场，导致社会上此类人才表面上供大于求，毕业学生60%以上改行从事平面设计或室内设计，近30%的学生完全脱离本行。［1］
2.机械类课程设置形同虚设
机械学科背景下工业设计专业的培养方案大多安排有工程制造类课程，如机械制图、机械设计基础、机械制造基础等，表面上强化了学生的设计与制造能力，但在师资配置、课程大纲制定、制造实践能力培养等方面缺乏系统的思考，导致不同课程之间的关系成了一种机械性的相加，艺术仍是艺术，技术仍是技术，二者并未融合在一起，因而基于机械学科的工业设计专业特色并未真正形成。学生在实际设计中既不能很好地运用技术性课程的理论知识，也不能独立地处理与设计相关的技术问题。
3.学生缺乏应有的审美能力
审美能力与审美品位是工业设计专业学生应具备的基本能力。机械学科背景下的工业设计专业学生，其审美能力与审美品位较差，长于技术类课程的学习而对绘画基础、设计表现技法等课程缺乏热情，惰于关注美、思考美。［2］很多学生做毕业设计时不懂得怎样把作品的美感表现出来。
4.学科交叉优势未能显现
学科的发展有很强的交叉性，这种交叉性包括专业之间、院系之间、学校之间、地区之间的交叉，从而形成一定范围内的资源共享和特色互补。工业设计是技术与艺术相结合的交叉学科，涵盖美学、心理学、市场学、人机工程学、物理学、材料学与力学等学科范畴。当前，机械学科的背景特色还未鲜明地融合在工业设计的学科教学中，机械学科的技术优势、技术条件、实验条件没有与工业设计专业的相关课程结合起来，学科与专业之间缺乏衔接平台，无法构成系统的知识结构。很多院校的工业设计专业虽然设置在机械学院（系）下面，但机械学科与工业设计处于完全分离的状态，口头上说相互交叉，但并未落实到具体的教学中。因此，要突出以机械学科为背景的工业设计专业特色，必须制定切实可行的设计教育方案。
二、我国机械学科背景下工业设计专业的特色定位
学科必须依赖特色而发展，失去特色就会失去竞争力、失去存在的价值，有特色才能发展，工业设计教育也不例外。国外有很多具有行业特色的工业设计专业，如美国艺术中心设计学院的汽车设计，英国考文垂大学艺术设计学院的交通工具设计、汽车设计等，都是特色鲜明的优势专业，同时又是服务于地方经济和全球经济、拥有巨大市场需求的特色专业。在我国，真正有特色的工业设计教育较少见，应通过一系列的措施加强机械学科背景下工业设计专业的特色定位。
1.提高学生的审美品位
“眼高手高”是设计教育培养的基本目标。“眼高”是指对学生审美能力的培养，“手高”是指对学生设计表达能力的培养。机械学科背景下工业设计专业学生的设计技法和设计艺术素养可以归为三类：一是“眼高手高”型，能欣赏能表现；二是“眼高手低”型，能欣赏但不能表现；三是“眼低手低”型，不能欣赏也不能表现，一般为初学者。要想提高学生的设计技法水平，就得设法先提高学生的“眼力”水平，使之懂得欣赏经典艺术品、经典设计作品，学会鉴别艺术作品。这就要有目的有计划地组织学生参观美术展、设计展，多欣赏原作，指导学生进行设计艺术欣赏，培养学生形成高水准的审美观念和审美品位，提高学生对自然美、社会美和艺术美的感知和鉴别能力。
在设计审美品位的培养中，观察是形象信息储存的输入口——对设计作品的形式认识需要观察，形象记忆和形象思维也都以观察为基础。在扩大“阅读”量时，对“阅读”对象的选择应考虑不同的形象、形式和内容，以引导学生从设计作品如何反映对象的手段方法去观察分析、从作品如何反映生活真实的角度去观察分析、从作品中思维与认识的美学形态表现过程去观察分析。
2.让学生切实掌握相关工程技术
美国著名的工业设计大师雷蒙得•罗维曾说：“当我能够把美学的感觉与我的工程技术基础结合起来的时候，一个不平凡的时刻必将到来。”工业设计是科学技术与美学艺术相结合、相融合的专业，如何实现二者的深度融合一直都是设计教育的核心课题。机械学科背景下实现设计技术与设计艺术的融合，奠定机械学科背景的工业设计专业特色，要求学生在工程技术方面掌握制图学，掌握设计施工语言的材料学，熟悉力的作用和传递的加工工艺学，熟悉人机工程学和计算机辅助设计。设计师掌握的知识越多、接受新知识的能力越强、设计方法越灵活，其创新能力就越强、成功率就越高。
3.结合机械学科特色，完善工业设计教育体系
机械学科背景下的工业设计学科应加强以工程技术为特色的工业设计教育。工程技术包括很多方面，如加工技术、制造技术、人机工程、材料力学等。优选其中的某些方向，并作为与工业设计学科相关的特色予以强化，可形成一种资源共享和特色互补的共生循环的教育模式。
机械学科背景下工业设计专业特色的建设，最关键的一环在于求变：办学思路上求变，课程设置上求变，培养方式上求变，教学模式上求变。美国学者a.j.普洛斯曾说过：“设计教育的目的不是造就设计人员，而是解放他们。”这给工业设计专业特色教育提供了有益启示，也拓展了人们的设计思维。如湖南工业大学根据工业设计专业课程的特点和性质，将其划分为4个课程群，即艺术基础课程群、设计基础课程群、机械工程技术课程群、专业设计课程群。理清各课程群的总体教学目标以及内部各课程的分工合作关系，把工业设计实践能力培养与创新能力培养细化到各课程中，使之相互协调、相互弥补。各课程群按照能力培养由低到高、由浅入深的阶段性模式安排，更有利于达到人才培养的目的。在培养模式上，强调以设计为中心，以一系列精心制作的设计专题为核心，有机地编排相应的支撑知识，使学生在这些专题学习过程中培养综合设计创造能力，使几大课程体系通过相关专题组合成有机的、相互联系的整体。在教学模式上，引入“工作室”制，强化教师对学生素质的全方位培养，使学生的学习更具深度和广度。
三、结语
美国著名教育学家刘易斯在《21世纪教育》一文中说：“面向21世纪的教育战略，不仅要求教育去适应未来，更强调创造未来。”学校生产的“产品”是学生，毕业生质量的好坏，直接体现着学校的办学层次和办学水平。在我国，工业设计教育的规模越来越大，师生人数不断增加，但数量的增加并不能说明工业设计教育实力的增强，还必须使毕业生与市场紧密结合，以满足人才市场的需求。因此，应根据工业设计专业所具有的学科特色和优势确定工业设计专业的特色发展方向，以保证工业设计专业人才培养的质量，使设计教育能很好地适应社会发展趋势和社会需求。
［参 考 文 献］
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