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篇1

關鍵詞：“服務替代產(chǎn)品”；“學科建設”；“協(xié)同創(chuàng)新”

1、新形勢下設計學科的調整與發(fā)展

從設計學科演變和發(fā)展來看，設計學科是從傳統(tǒng)的藝術學科下衍生發(fā)展而來。隨著社會分工的細化以及時代背景的轉變，設計學科也在時代背景下與時俱進。在古代，中西方都未出現(xiàn)“設計”的說法，“藝術”是一個統(tǒng)籌、模糊的定義。例如在中國，古代“六藝”皆為藝術。隨著社會分工的細化，到了18世紀，從藝術中分裂出“純藝術”和“實用藝術”。這里的實用藝術包括手工藝、建筑、染織等。伴隨著工業(yè)革命機器時代的帶來，社會分工再次細化，在工業(yè)化大生產(chǎn)背景中第一次出現(xiàn)了設計藝術學科，在慢慢研究“設計”中，設計藝術學科逐漸理論化和體系化，設計藝術學科開始有理論作為支撐。發(fā)展至今，信息高科技帶動下的世界發(fā)生了翻天覆地的變化，物質生活的充裕已經(jīng)遠遠不能現(xiàn)代人的需求。在解決問題中，“設計”顯得越來越重要。由此，“設計”被單獨提出來作為一門獨立學科，從而形成今天的設計學科體系。

2、從“服務替代產(chǎn)品”中看設計學科協(xié)同創(chuàng)新

基于全球化環(huán)境的重視，綠色設計已經(jīng)成為當今時展的趨勢與主流。但是究竟如何做到綠色設計，仍然值得我們繼續(xù)深思，僅僅用木頭、竹子天然材料做的就是綠色設計嗎？綠色設計從最開始基于生產(chǎn)、生活、環(huán)境的矛盾，3R原則的出現(xiàn)；到80年代提出清潔生產(chǎn)、生態(tài)設計；現(xiàn)在，隨著現(xiàn)在的生態(tài)鏈和農(nóng)耕時代不同，斷裂且單向的，出現(xiàn)了系統(tǒng)設計，即服務設計，就是部分用服務替代對物質產(chǎn)品的巨大需求，提供“解決方案”而不僅是“物質產(chǎn)品”。這樣一種新的綠色設計思路的出現(xiàn)——“用服務替代產(chǎn)品”。打破了以物帶物的束縛，改變了設計的思維方式，從更高的視角，產(chǎn)業(yè)鏈的角度來重新詮釋綠色設計。這樣的設計創(chuàng)新從源頭上解決了綠色設計問題。正如李一舟所說：“重新組織關系而不增加新產(chǎn)品，轉變人的思維方式比具體給他們做設計要好得多?！边@樣的創(chuàng)新不可能在單一學科環(huán)境下產(chǎn)生和完成，而是集多種學科共同協(xié)作下的產(chǎn)物。

從“服務替代產(chǎn)品”中，我們可以看到工業(yè)設計與信息交互的深度結合。這樣一種思路不僅需要單一的工業(yè)產(chǎn)品、以及工業(yè)產(chǎn)品之上的“人機交互”體驗，更為重要的是基于整體化的信息服務鏈。如清華大學學生基于該思路做的自行車信息循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)。在現(xiàn)在的手機上安裝一個芯片，這個芯片用于與自行車進行交互。車主通過掃描車子，可以在成堆的自行車中快速發(fā)現(xiàn)自己的自行車；作為信息公司通過芯片了解自行車的維修及二手車轉賣狀況并將信息告知專業(yè)的回收部門，以此有利于自行車零部件回收再利用，從而提供整個產(chǎn)品循環(huán)的可能性。這樣一種創(chuàng)新思想是將工業(yè)設計與信息交互設計以及社會學科共同協(xié)作下的成果。

3、協(xié)同創(chuàng)新遵循的原則

從“服務替代產(chǎn)品”一些優(yōu)秀的案例中，我們看到了學科與學科協(xié)同創(chuàng)新的潛力和力量，而且隨著時代的發(fā)展，信息時代的到來，在解決一些問題中，這種協(xié)同創(chuàng)新越來越適應社會發(fā)展的需要。設計學科更應該把握這一發(fā)展趨勢，促進學科建設。而在把握這種學科間協(xié)同創(chuàng)新中，我們也應當注意一下幾點。

1、系統(tǒng)性

針對一個問題，首先設定系統(tǒng)目標，找出問題的主要矛盾，根據(jù)系統(tǒng)目標來展開解決。在具體到學科間的協(xié)同創(chuàng)新上也是如此。例如再次談到設計的可持續(xù)問題上。首先定下系統(tǒng)目標，如何做到可持續(xù)發(fā)展是我們設定的系統(tǒng)目標，根據(jù)這個系統(tǒng)目標，解決這個問題涉及到研究哪些學科？而在涉及到的學科之間哪些學科相互協(xié)作可以幫助我們更加有效解決問題？列出目標系統(tǒng)基本框架圖，找到有效的切合點，找到幾個學科間協(xié)作所產(chǎn)生的創(chuàng)造力，找到解決問題的方案。正如自行車信息循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)，在系統(tǒng)分析之下看到了工業(yè)設計和信息交互設計交叉互融。

找到切合點后，例如工業(yè)設計和信息交互設計的協(xié)作，根據(jù)這倆個學科，再以系統(tǒng)性的方法，繼續(xù)細化解決這個問題的方法點，例如人、人操作手機、芯片與手機互動、芯片與信息終端聯(lián)系、信息終端與回收站的交流、回收站與人，形成這樣一個循環(huán)系統(tǒng)。同時，在每一個循環(huán)系統(tǒng)之下的問題，例如芯片與手機互動，會出現(xiàn)子問題芯片與手機的互動方式，觸摸式互動方式、聲控式觸動方式，而觸摸的大小、力度，然后再往下，從而找到每個最佳的互動方式。

科學的系統(tǒng)性的設計方法與直覺的、感性的構思方法在產(chǎn)品設計中可以并且應該是共存互促、融合匯流的。所以在學科與學科協(xié)同創(chuàng)新下，無論是開始、中間的過程、以及結果都離不開系統(tǒng)性的指導，始終以系統(tǒng)的思路為出發(fā)點，不僅有助于找到問題的主要矛盾，同時更夠更好地了解問題本身，也利于問題的解決。

2、差異性

在學科間協(xié)作創(chuàng)新中，應該尊重其各自的差異性，看清問題主要矛盾下的主要方面偏重在哪一點上，這樣有利于突出解決問題的核心側重點。在自行車信息循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中，我們從各個學科交叉中看到了工業(yè)設計與信息交互帶來的創(chuàng)新，然而究竟哪個才是側重點呢？其他問題可以圍繞作為推動作用。在整個設計中，“以服務替代了產(chǎn)品”，達到資源公共化，服務成為核心，所以信息與交互設計成為解決方案中偏重的主要方面，而工業(yè)設計退后，起到了輔助的作用。了解了這種差異性后，有利用我們更好地解決問題。側重研究自然和諧的人機溝通、溝通語言、服務程序、軟件方式、信息傳達等，而不是側重從產(chǎn)品設計的角度設計出舒適的車，新的軌道，很漂亮的模型，理想的生活場景。當然這些也是要注意的，只是付諸在問題的主要方面之下，更好地協(xié)助解決問題。

4、結束語

在當今信息科技時代的社會，大量的信息量充斥著我們的生活，事物之間都在尋求一種共同發(fā)展下的平衡，協(xié)同下的創(chuàng)新，以達到和諧共處。作為引領社會發(fā)展的設計，更應該注重在新時代背景下學科間協(xié)同創(chuàng)新的力量。而如何協(xié)調、如何合作、如何創(chuàng)新？我們可以從“服務替代產(chǎn)品”優(yōu)秀案例中得到部分啟示，把握其幾個基本原則，系統(tǒng)性、差異性、協(xié)調性、創(chuàng)新性。一方面以系統(tǒng)性的思路作為指導、另一方面分清系統(tǒng)目標下問題的主要方面和次要方面，在尊重差異和把握重疊中尋找創(chuàng)新的突破點、側重點以及推動點。從而更好地挖掘和利用學科之間共同建設的潛力，帶動設計學科更好地發(fā)展，培養(yǎng)符合新時代背景下的優(yōu)秀設計人才。

參考文獻

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通過與西門子公司的深度合作，將機械行業(yè)的NX系統(tǒng)高端軟件，融入機械類專業(yè)四年本科教學的人才培養(yǎng)體系，使智能化設計制造技術與機械類專業(yè)人才培養(yǎng)有機結合。運用NX系統(tǒng)軟件將智能化設計制造類工程項目系統(tǒng)訓練的經(jīng)驗與成果，引入到機械設計課程設計的教學實踐中，形成了有別于其他GOPLM計劃（西門子和高校合作計劃）高校的特色課程設計教學模式。

關鍵詞：

NX系統(tǒng)；機械設計；課程設計；教學改革

隨著國家推進“中國制造2025”，“互聯(lián)網(wǎng)+”與傳統(tǒng)制造業(yè)全面融合，制造業(yè)信息化技術不斷深入制造企業(yè)，對應用型人才的要求不斷提高。機械設計作為應用型高校機械方向核心專業(yè)教學科目，其課程設計是強化課堂理論教學的綜合型、應用型環(huán)節(jié)，涉及多方面機械專業(yè)基礎課程知識的實際應用。貼近企業(yè)現(xiàn)實生產(chǎn)需求的機械設計課程設計，將切實增強應用型高校大學生分析解決實際機械設計相關問題的實戰(zhàn)能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。傳統(tǒng)的課程設計題目所涉及的機械傳動裝置或結構較為簡單，大部分構件在機械設計課程中已經(jīng)學過。課程設計對于學生的訓練要求依舊突出手工計算、尺筆繪圖，難以滿足制造業(yè)信息化技術時代企業(yè)對信息化應用人才的能力要求。針對上述問題我校對機械設計課程設計的教學方案進行了全面改革，制定了基于NX系統(tǒng)軟件設計過程的機械設計課程設計教案，任務指導書，形成了機械設計課程設計教學質量檢驗評價標準。通過與西門子公司的深度合作，利用信息化設計制造技術克服傳統(tǒng)課程設計的枯燥煩瑣，使學生能夠將有限的時間、精力側重于課程設計任務的機構方案設計、結構優(yōu)化等應用性、創(chuàng)造性較強的內容上，從而提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生先進的設計理念[1，2]。

一、信息化技術在機械設計中的應用

融入制造業(yè)信息化技術的工業(yè)產(chǎn)品三維仿真設計制造：三維軟件智能造型—>實體零部件數(shù)控機床加工—>產(chǎn)品組裝調試，許多制造企業(yè)已實現(xiàn)這一生產(chǎn)流程。西門子NX系統(tǒng)軟件融合了三維智能造型、二維工程圖生成、虛擬裝配、機構運動仿真、運動學分析、裝配干涉檢驗及結構受力分析等智能制造技術，功能強大。制造業(yè)信息化技術的應用，提高了機械產(chǎn)品設計的效率，在接下來的零部件CAE分析、CAM加工過程中，智能化設計的優(yōu)勢更加顯著，與傳統(tǒng)機械產(chǎn)品設計相比，產(chǎn)品質量也得到了大幅度提升。智能化設計可以使得復雜的產(chǎn)品設計及工程問題簡單化，通過設計人員的規(guī)范化管理、設計任務的合理分工，使得機械產(chǎn)品設計過程中團隊的協(xié)同性與個人的獨立性并行，基于制造業(yè)信息化技術的機械產(chǎn)品設計流程如圖1所示。

二、借助信息化技術開展機械設計課程設計

1.課程設計選題。目前機械產(chǎn)品設計可以是按照市場導向、沒有參照的全新的創(chuàng)新設計，也可以是在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎上模仿和改進的創(chuàng)新設計。我校機械設計課程設計的選題范圍比較廣，如結合教師科研課題，融合學生機械創(chuàng)新項目，參照課程設計任務書中的傳統(tǒng)帶式運輸機傳動裝置、卷揚機傳動裝置等。但是對課程設計題目的完成要求基本一致：①理解機械產(chǎn)品的工作原理，對產(chǎn)品的零部件進行三維造型設計，運動學仿真、結構受力分析，完成機械產(chǎn)品二維裝配工程圖1張；②繪制重要承載軸、傳動齒輪等部分零部件的二維工程圖各1張；③編寫機械產(chǎn)品設計說明書1份。本機械設計課程設計以三維虛擬模型總成及傳統(tǒng)實物模型總成作為參照，學生通過對三維虛擬模型、傳統(tǒng)實物模型的零部件測量核算、獲取模型結構尺寸參數(shù)，對課程設計任務產(chǎn)品總成及其零部件進行設計。課程設計根據(jù)工作量的不同，以個人或小組團隊為單位進行，各單位課程設計不同題，或者同題不同數(shù)據(jù)規(guī)格，以常見的減速器課程設計為例：根據(jù)減速器輸出軸的輸出功率選擇合適的傳動類型，經(jīng)校核計算選擇對應的齒輪類型、材料、參數(shù)，計算軸徑、選擇軸承等，各單位完成各自課程設計任務[3，4]。

2.課題三維智能設計。作為西門子NX授權教學培訓高校，NX系統(tǒng)軟件是機械類專業(yè)學生必修課程，經(jīng)NX系統(tǒng)軟件教學課程的訓練學習，學生掌握了基本的NX系統(tǒng)軟件三維智能設計、虛擬裝配及運動學仿真的方法步驟，能夠獨立熟練的進行機械產(chǎn)品零部件設計?；贜X系統(tǒng)軟件的三維智能設計，可以將學生的機械產(chǎn)品設計意圖用虛擬三維模型形象的表達出來，當設計過程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品零部件需要修改時，方便學生對任務產(chǎn)品結構尺寸參數(shù)進行修改，在面對構造較為復雜的大型課程設計任務產(chǎn)品時，也便于實現(xiàn)學生間的分工設計，團隊合作。二級三軸式減速器箱體、箱蓋、各級傳動齒輪、軸等的設計，綜合運用了機械設計專業(yè)課程中的典型零部件設計知識，零部件三維智能造型如圖2所示。在NX系統(tǒng)軟件上，將減速器各零部件的三維智能造型進行虛擬裝配，通過裝配爆炸圖分析各零部件之間的裝配關系。利用裝配干涉檢查功能，查看減速器總成設計是否合理，如存在干涉現(xiàn)象，則需優(yōu)化設計參數(shù)，修改零部件三維模型。減速器裝配總成及爆炸圖如圖3所示。

3.關鍵零部件的運動學分析。NX系統(tǒng)軟件的運動學分析模塊，可以方便快捷的對減速器傳動軸、傳動齒輪等關鍵零部件進行運動學分析，驗證減速器總成設計效果是否合理。在確定輸入或者輸出任一運動參數(shù)的情況下，使用NX系統(tǒng)軟件運動學分析即可計算獲得整個減速器的運動參數(shù)，進而效驗傳動齒輪等關鍵零部件是否符合減速器的設計要求。對任務產(chǎn)品的裝配總成進行干涉分析，可檢查減速器各運動零部件在運行過程中是否與其他零部件發(fā)生碰撞等干涉現(xiàn)象，尤其齒輪與齒輪之間、齒輪與箱體之間，進而檢查零部件的設計及裝配方案是否合理。

4.主要零部件的受力分析。NX高級仿真和其他有限元分析軟件基本操作一致，分為創(chuàng)建有限元模型、創(chuàng)建仿真模型和后處理。確定減速器輸入軸的功率后，即可根據(jù)減速器的設計參數(shù)，計算獲得各軸及傳動尺寸的受力情況。通過NX系統(tǒng)軟件對關鍵零件進行受力分析，進一步檢驗零部件和減速器整體設計裝配是否合理。當確定某個零部件其結構關鍵部位受力情況超出了材料本身的許用應力時，需要對該零部件的結構參數(shù)進行重新效核計算，優(yōu)化受力結構，從而使任務產(chǎn)品符合設計要求。

5.二維工程圖的生成。將虛擬裝配和模擬分析沒有問題的減速器總成三維模型，及所有定型的零部件，經(jīng)NX系統(tǒng)軟件的工程圖模塊，智能轉換生成包含三視圖、軸測圖等的二維工程圖。對自動生成的尺寸標注進行檢查修改，或手動添加尺寸標注，然后根據(jù)實際機械加工需要，標注相關加工信息、技術要求、工程圖編號等，完成所有零部件及裝配總成的二維工程圖制作。NX系統(tǒng)軟件作為高端CAD/CAE機械產(chǎn)品信息化設計軟件，將其引入到應用型大學生機械設計課程設計中，符合當前“創(chuàng)新驅動、智能轉型”大環(huán)境下企業(yè)、社會對應用型人才的迫切需求，改善了機械設計專業(yè)課程的教學質量，激發(fā)了學生的學習興趣。但要制定出一套完整，且行之有效的基于NX系統(tǒng)軟件的課程設計指導規(guī)范，仍有很多工作等待完善，如：如何檢驗及評判學生機械設計課程學習的質量？如何評價學生的創(chuàng)新設計能力？等等，都需要進一步實踐、探索，開發(fā)出一套實用的基于制造業(yè)信息化技術的機械設計課程設計體系。

參考文獻：

[1]周海，等.機械設計課程設計[M].西安電子科技大學出版社，2011.

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1企業(yè)實際項目校內實訓課程目標、方案

企業(yè)項目校內實訓課程模式是指：將企業(yè)實際生產(chǎn)項目作為學生校內實訓的課題，并將這些課題讓學生按照企業(yè)實際運行的方式予以完成。通過實訓課程對學生大學期間專業(yè)知識體系進行梳理，通過實際生產(chǎn)的實訓方式對學生基本操作技能強化，通過實訓考核對學生實踐應用能力鍛煉。該課程安排第六學期，是學生實習與就業(yè)前的重要環(huán)節(jié)。由于以往的課程實訓一般只針對少量特定的專業(yè)課程，對學生的訓練不夠全面，所以企業(yè)實際項目校內實訓應該包含學生專業(yè)知識體系，同時強化實際操作技能，最后把企業(yè)實際應用新技術等內容納入到課程中。企業(yè)實際項目校內實訓課程改革的總體思想是：以企業(yè)實際項目為基本課題，采用企業(yè)實際生產(chǎn)與管理的方式，進行包括機械零部件測繪、計算機輔助設計、加工工藝設計、夾具與模具設計、產(chǎn)品質量檢測等實際生產(chǎn)中需要涉及的內容。學生在完成這些課題的同時，深化專業(yè)基礎知識，強化實際操作技能，提升專業(yè)綜合素養(yǎng)。

2企業(yè)實際項目校內實訓課程改革實施計劃

企業(yè)實際項目校內實訓課程改革的總體實施計劃是：學校引入企業(yè)實際生產(chǎn)項目，同時按照企業(yè)技術部門的技術分配模式對工作進行分解。分別按照相應部門的設計生產(chǎn)工作，相應地對學生分組。以完成不同的零件進行設計，生產(chǎn)和制造。教師依據(jù)企業(yè)實際工作模式，制定工作規(guī)劃，讓學生明確自身實訓工作環(huán)節(jié)中的各項工作細節(jié)，同時在這些環(huán)節(jié)中予以指導，具體內容包括5個方面：2.1零件基本分析與設計。主要是對拿到的企業(yè)實際項目中的產(chǎn)品進行零件結構的分析，其中包括：圖形測量、圖形繪制，標注尺寸及公差標準。通過基本的測繪工作完成零件的基本內容，在此過程中著重強化學生的實際測繪工具的使用與測繪方案的選擇。通過圖形繪制，讓學生熟練掌握繪圖基本技能與繪圖過程中的基本規(guī)范，同時在圖形繪制過程中強化計算機繪圖軟件的應用，主要包含二維和三維建模軟件和分析軟件。通過實際測繪工作完成零件的基本內容，著重提高學生的機械設計基礎能力。通過機械設計基礎訓練，讓學生全面掌握專業(yè)基礎課程，如《工程制圖》、《機械原理》、《機械設計》、《計算機繪圖》等課程。機械設計基礎能力的訓練，可以培養(yǎng)學生機械設計工程師的崗位能力2.2零件材料與工藝選擇根據(jù)零件的性能指標要求，讓學生通過查閱手冊，資料等設計資料。進行材料的選擇與確定。隨后進行零件的制造方法選擇，根據(jù)零件的基本特性，讓學生分析選擇具體的加工方法。比如選擇切削加工，沖壓加工，或者焊接加工等具體加工方法。最后學生根據(jù)選擇的加工方法與零件確定的材料進行具體加工工藝過程的設計。在切削成型的加工工藝過程中，主要解決的問題包括：設備的選擇，夾具的設計，加工具體工藝路線設計，熱處理的方法，檢驗的方法。在沖壓加工工藝的設計過程中，主要是進行模具的設計。通過此過程讓學生熟悉和掌握整個加工工藝過程中的問題。2.3夾具與模具設計。學生從本文2.2所述零件。材料與工藝選擇中確定的加工方案，進行模具或者夾具的設計。在選擇沖壓加工方法時主要進行模具設計。具體設計包括：型腔和型芯的設計；型腔壁的工作載荷及各模板尺寸的設計；各種標準件的規(guī)格與安裝尺寸設計等方面的具體內容。在切削加工中主要進行夾具的設計：定位方法的選擇，夾緊方案的制定，定位元件的選擇，夾緊元件的選擇等方面的制定。最終制造出模具或者夾具，為進一步的零件制造提供基本的設備。在模具與夾具的設計過程中，讓生深刻理解相關的專業(yè)基礎知識，同時借助計算機輔助設計與分析軟件完成。主要包括：三維圖形的建模，完成三維建模后，對裝配后的產(chǎn)品進行仿真分析，確定產(chǎn)品設計的合理性，最后導出實際加工需求的二維工程圖紙。2.4實際生產(chǎn)與加工。學生根據(jù)零件工藝的選擇及夾具和模具的設計，開始進行具體零部件件的制造。這個過程中主要讓學生掌握加工過程中的具體操作。通過普車與銑床的具體操作，使學生掌握普通車床的操作技巧。同時在操作的過程中深化工藝基礎知識，充分了解工藝過程。使學生在實際操作過程中做到理論與實際相結合。學生通過鉗工的操作，使學生掌握鉗工的工作技能。同時在鉗工訓練時著重強化學生耐心細致，吃苦耐勞的工作精神。學生根據(jù)確定的零件加工工藝路線，編寫數(shù)控加工程序。由于數(shù)控加工不僅要有扎實的理論基礎，更突出實踐能力。實際的教學過程中存在諸多不足，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）課堂教學單調，課本知識乏味，學生普遍被動式接受灌輸內容，教學效果不理想；（2）教學過程中實踐教學內容較少，且實踐內容與企業(yè)實際生產(chǎn)情況脫節(jié)，從而導致學生實際工程能力訓練不足。因此，原有的教學模式、實踐內容及考核方式已不利于學生專業(yè)知識、工程實踐能力的培養(yǎng)。且不能滿足企業(yè)對學生實習就業(yè)崗位能力的要求。學生通過數(shù)控加工校內實訓操作，完成各項數(shù)控機床具體操作，同時解決實際過程中的各種問題。通過實際加工生產(chǎn)，學生不僅學會常規(guī)加工設備的應用，同時掌握數(shù)控加工能力。最為主要的是；結合具體實際企業(yè)項目，學生掌握解決實際生產(chǎn)加工能力，同時對這個過程遇到的問題予以解決，全面提高工程實踐能力。2.5質量檢驗。當零件加工完成后，對所制造的零件進行質量的檢驗，在這個過程中使學生掌握基本的檢測方法。同時也通過檢測，確定學生做加工的零件是否符合要求。當檢測完成后，零件各項指標滿足條件后，形成最終的設計加工產(chǎn)品。通過檢測,使學生學習和了解幾何量測量的多種常用的測量手段及誤差處理方法，掌握常用儀器的使用方法，獲得機械零件質量檢驗的基本知識和基本技能。檢測過程中，掌握檢測原理、操作檢測儀器、觀察和解釋現(xiàn)象、記錄和處理檢測數(shù)據(jù)、分析檢測結果、書寫檢測報告等工作，對于培養(yǎng)學生的動手能力、獨立思考和分析問題的能力、創(chuàng)新能力、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和都有重大意義[7-8]。

3企業(yè)實際項目校內實訓課程改革的實效

實踐表明，通過整個實訓過程，使學生掌握設計的基本要求，設計的基本方法，設計中的基本技巧。全面培養(yǎng)學生工程實踐能力。同時，通過與企業(yè)實際項目的引入，在教學環(huán)節(jié)形成整套的設計、生產(chǎn)體系。可以此為基礎，進行學生實訓產(chǎn)品設計，最終形成符合自身優(yōu)勢的品牌特色。主要體現(xiàn)以下幾個方面；3.1引入企業(yè)實際課題，教學緊跟技術發(fā)展趨勢。引入企業(yè)課程到實訓課堂，由企業(yè)工程師或技術團隊來校和本校教師共同進行教學，采用靈活的方法進行理論或時間方面的介紹。把最先進的理論，技術，傳授給學生。學生能夠緊跟技術的發(fā)展而學習?，F(xiàn)已開設引進企業(yè)課程《CAE技術分析》，《尺寸工程》等課程融入到實訓課程體系中。瞄準前沿科技，緊跟先進制造的時代脈搏。使培養(yǎng)的學生更加符合社會需求。3.2注重職業(yè)技能的人才培養(yǎng)模式。通過引入企業(yè)實際項目課題，學校與企業(yè)保持多方位、深層次的交流與合作，通過交流與合作，學校可以及時掌握市場對人才需求，據(jù)此適時調整和完善課程設置，從而培養(yǎng)社會需要的應用型人才。通過以實際項目為紐帶，一方面培養(yǎng)企業(yè)所需人才，壓縮企業(yè)人才需求成本與周期；另一方面拓寬學生就業(yè)渠道。3.3多元化教學模式，提高學生自主能動性。針對培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才，創(chuàng)立企業(yè)實際項目實訓課程體系，一方面，理論聯(lián)系實使學生加深對理論基礎只是理解，提高學生工程實踐能力；另一方面，學生學習自主能動性提升明顯。相較于傳統(tǒng)的校內實訓課程，企業(yè)實際項目實訓課程將生產(chǎn)實際與理論相結合，讓學生深刻領悟到機械產(chǎn)品設計與生產(chǎn)中每個環(huán)節(jié)的作用與意義，從而提高學生學習興趣。同時通過實際項目運作，將大學期間各專業(yè)課程有機聯(lián)系起來，做到既有單項訓練又有綜合練習，學生積極主動參與,真正實現(xiàn)從“要我學”到“我要學”的根本轉變。

4結論

應用型本科高校在人才培養(yǎng)目標上應堅持以培養(yǎng)新型應用型人才為導向，為學生提供與企業(yè)生產(chǎn)實踐相結合的訓練平臺，從企業(yè)引進各類項目，按工程實際要求進行設計、制造，培養(yǎng)學生的工程實踐能力。引入企業(yè)實際課題進行校內實訓是較為有效的方法之一。實踐表明，學生校內實訓的鍛煉后，其專業(yè)基礎知識和工程實踐能力提升明顯，畢業(yè)生質量獲得用人單位的認可。

作者:于鵬 柴阜桐 張振東 單位:安徽信息工程學院

參考文獻：

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[5]徐婭萍，王潤孝．數(shù)控機床課程教學的改革與賣踐[J]．西北工業(yè)大學學報，2007(4)：78—80．

[6]張亞新.機制?？茖W生頂崗實習的問題及對策——以赤峰學院機械制造及自動化專業(yè)為例［J］赤峰學院學報，2012(21).

篇4

在設計者進行設計時，通常會用到最優(yōu)路徑原則和相似聯(lián)想原則。所謂最優(yōu)路徑原則，就是設計者在設計時，會選擇與預想方案最為相似的設計實例來進行參照，這樣不僅可以大大縮短設計的時間，而且通過對比研究，可以實現(xiàn)設計價值的最大化。所謂相似聯(lián)想原則，就是指在設計時能夠因為一種概念或一種模式聯(lián)想到所要進行的設計預想，通過尋找這其中的相似性來達到啟迪設計者思維的方法。而運用計算機網(wǎng)絡創(chuàng)新設計在進行機械設計時，設計者可以根據(jù)機械功能、原理和結構的不同，進行橫向和縱向的聯(lián)想。聯(lián)想的合理性是相似性的前提，一個優(yōu)秀的機械產(chǎn)品往往可以舉一反三，設計者利用機械產(chǎn)品的相似作用原理和結構來進行重新優(yōu)化組合，從而得到最優(yōu)的設計方案。

輔助設計技術在機械設計中的應用

計算機輔助設計技術以及網(wǎng)絡協(xié)同化所謂計算機輔助設計技術，是設計者在進行機械設計時，以計算機作為設計的基本工具，通過進行多學科領域知識的綜合利用，對機械設計的產(chǎn)品設計、分析及優(yōu)化等問題進行數(shù)字處理和創(chuàng)新處理的方法。在機械設計中，結合軟硬件的發(fā)展，計算機輔助設計技術與數(shù)字編程等技術聯(lián)合以來，成為機械創(chuàng)新設計中的主力軍，其在機械設計中主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)二維繪畫。通過計算機的應用，繪畫技術已經(jīng)由傳統(tǒng)的手工繪畫轉為計算機二維繪畫。(2)圖形和符號庫。在進行機械設計時，將復雜的圖形分解成簡單的圖形和符號，將這些圖形和符號存入數(shù)據(jù)庫中，當需要使用時，再從數(shù)據(jù)庫中進行調出，將調出的圖像進行編輯后進行應用。(3)參數(shù)化設計。在傳統(tǒng)標準化和系列化設計中，需要設計者在設計中經(jīng)常性地對部件的結構和尺寸進行調整，而采用計算機參數(shù)化設計因為建立了圖形數(shù)據(jù)庫，將圖形調出后，可以賦予其新的尺寸，從而形成新的圖形［3］。(4)三維造型。通過三維造型的設計，在對零件的結構進行了實體設計后，對其進行著色和消隱，從而將零件的真實形狀體現(xiàn)出來。在測試方面，可以對其進行運動仿真測試，檢測部件之間在運動狀態(tài)下有無干涉情況發(fā)生。(5)工程分析。運用計算機輔助技術，將可以實現(xiàn)機械設計中的有限元分析、優(yōu)化設計和運動學分析。(6)設計文檔、生成報表。在機械設計中，可以通過計算機技術來將設備的屬性設計成文檔，生成報表，也可以根據(jù)設計參數(shù)來進行設備的圖像設計。隨著計算機網(wǎng)絡的普遍應用，集成化、智能化和網(wǎng)絡協(xié)同化成為計算機輔助設計技術的發(fā)展特點。目前，計算機輔助設計技術正朝著網(wǎng)絡協(xié)同化的方向發(fā)展，將計算機輔助技術的公用信息、圖形等信息貯存在公共數(shù)據(jù)庫中，通過網(wǎng)絡對其中的數(shù)據(jù)進行共享。信息化和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，使得機械制造業(yè)的信息快速交互成為可能，將網(wǎng)絡技術和計算機輔助設計技術結合在一起，對機械制造業(yè)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用。計算機輔助技術已經(jīng)成為機械設計中具有很強活力的技術手段，在設計中，隨著市場需求的擴大和要求的提高，產(chǎn)品的設計越來越需要創(chuàng)造性支持。而且，不同的設計標準和經(jīng)濟標準都會導致產(chǎn)品在設計上出現(xiàn)不同的結果，針對這樣的特點，計算機輔助技術必須朝著智能化、信息集成化和信息交換借口標準化的方向繼續(xù)大踏步發(fā)展。目前，我國計算機輔助技術上的研究和國外相比，還存在著比較大的差距。計算機輔助技術的應用復雜多變，在機械設計中，設計人員要對其進行很好的掌控是一件不容易的事情，而且在當前的企業(yè)中能夠真正精通計算機輔助技術的機械設計人員并不多，因此，我國還需要加強對計算機輔助技術人員的培訓，而計算機輔助技術的發(fā)展也要朝著更為人性化的方向發(fā)展，實現(xiàn)人機的交互式應用，從而為我國機械制造業(yè)的市場競爭力提供有效的技術保障。遠程協(xié)同網(wǎng)絡技術在復雜形狀的機械產(chǎn)品設計中，設計的最終完成都是由不同領域和部門的專家共同來協(xié)作完成的。傳統(tǒng)的制造模式正受到計算機網(wǎng)絡技術的飛速改造，而遠程協(xié)同設計就是這種改造中的突出例子。不同的制造企業(yè)根據(jù)自己的需求來配置了不同的計算機網(wǎng)絡體系和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，因此研究計算機網(wǎng)絡環(huán)境下協(xié)同作業(yè)的原理和實現(xiàn)方法，達成異地信息共享是一項具有重要意義的課題［4］。由于機械產(chǎn)品種類繁多、使用環(huán)境復雜，對知識性的依賴極強，如果只是針對各自的應用來進行獨立開發(fā)設計，重建知識框架體系，將會對人力和物力造成巨大的耗費。而基于網(wǎng)絡的協(xié)同設計可以使這個問題得到解決。工作人員可以使用網(wǎng)絡工具和現(xiàn)代設計方法，對產(chǎn)品設計的共同特征來進行總結，設計出通用的設計構件，生成自己的應用系統(tǒng)，最終構建出自己的遠程協(xié)同設計體系。處于同一協(xié)同設計系統(tǒng)內的每個成員都可以在第一時間內獲取他們所需要的數(shù)據(jù)。只要接入?yún)f(xié)同設計網(wǎng)絡，工程人員就可以非常容易地獲得已經(jīng)完成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，這為不同企業(yè)和部門之間的合作提供了快速交流的平臺。機械協(xié)同設計的方法具有群體性、動態(tài)性和協(xié)同性等特點，解決了設計中異地之間和不同時間的數(shù)據(jù)傳遞問題，其以計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫作為基礎，以計算機輔助技術、CAE等技術為手段，以數(shù)字化和可視化的特點，提供了一種全新的數(shù)據(jù)交流和共享的平臺，由單個設計的數(shù)據(jù)共享發(fā)展成為多個設計的數(shù)據(jù)共享，其開放性的設計為工程人員參加設計制作提供了良好的環(huán)境支持。協(xié)同設計是在并行框架的基礎上，建立協(xié)同設計管理系統(tǒng)，通過對分階段產(chǎn)品模塊實行共享，對模塊進行定義、進行過程管理和協(xié)調，從而實現(xiàn)協(xié)同設計的系統(tǒng)方案。協(xié)同設計的關鍵技術包括環(huán)境支持技術、統(tǒng)一的產(chǎn)品信息建模技術、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術、計算機輔助技術和CAPP等集成環(huán)境技術、決策評價和沖突管理技術、信息安全技術。在當今制造業(yè)和機械設計開發(fā)的網(wǎng)絡化背景下，通過遠程機械設計系統(tǒng)的開發(fā)和應用，從而實現(xiàn)機械設計中大量基礎信息和共性信息的異地共享，提高了機械設計的開發(fā)效率。

篇5

關鍵詞CDIO；機械設計類課程；教學改革

引言

CDIO（構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate））是由美國麻省理工學院聯(lián)合瑞典幾所高校共同開發(fā)的一種全新工程教育理念和實施體系，其核心理念就是以產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的方式學習工程，培養(yǎng)學生的理論知識、個人素質、協(xié)作能力、工程-社會大系統(tǒng)適應及調控能力，①其理念正好與工程教育認證的標準是契合的。因此，為切實支撐專業(yè)認證，培養(yǎng)具有工程理念的高素質、創(chuàng)新型工程人才奠定基礎，倡導CDIO工程理念，重構機械設計系列課程體系和課程內容，開展教育教學改革具有非常重要的理論和實用意義。

1優(yōu)化課程體系和教學內容

機械設計系列課程具有較強的理論性，同時又要與實踐緊密結合，基于CDIO理念的機械設計系列課程教學改革首先需要重構課程體系和優(yōu)化教學內容。課程體系要凸顯整機設計，強化工程理念，將各門課程有機地結合起來，進而構建一種集專業(yè)理論知識、工程能力和綜合素質培養(yǎng)于一體、體現(xiàn)理論教學和實踐教學無縫對接的課程體系。②以CDIO從最初的產(chǎn)品構思到最后機器成品運行的工程教育理念為“主線”，建立基于整機設計的機械設計系列課程體系如圖1所示。

1.1以各門課程為子系統(tǒng)，進行課程內容的優(yōu)化重構

以往課程內容的理論學時偏多，實踐學時匱乏，重理論輕實踐的現(xiàn)狀難以培養(yǎng)學生解決問題所需要的綜合能力，容易造成“學而無用”。為充分體現(xiàn)學科和技術的內在聯(lián)系，使得理論與實踐有機結合，課程內容的整合要突出設計性和工程實用性，強調基礎知識學習服務于工程實踐。以機械設計課程為例，原有的一些教學內容過分強調理論公式的推導和論證，在有限的教學學時內，使得培養(yǎng)工程應用和實踐能力的教學內容不斷弱化，因此，在新的課程內容優(yōu)化重構中，需要弱化一般性公式的詳細推導，重在設計思路和設計方法的介紹，如“齒輪傳動”一章內容優(yōu)化為：簡化設計計算公式的推導，重在設計準則、設計思路以及對設計過程中各環(huán)節(jié)的把握，并將齒輪傳動的強度計算、查表、數(shù)據(jù)處理和結構設計等融入例題中詳細講解。在講述齒輪傳動的受力分析時，將直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、錐齒輪和蝸輪蝸桿等各類傳動的受力分析整合在一起進行講述，這樣便于學生類比掌握受力分析的要點和方法。

1.2以工程應用為主線，實現(xiàn)課程體系教學內容的縱橫整合

知識是由淺入深的，學習也是循序漸進的，因此，每門課程內容的設置要考慮與前續(xù)課程知識點的聯(lián)系?！翱v向整合”就是將機械設計系列課程體系中各門課程建立前后內在聯(lián)系，要講新帶舊，要引舊聯(lián)新，使學生“溫故而知新”?！皺M向整合”就是各門課程要彼此聯(lián)系，有機整合。例如：機械設計課程中關于零部件的教學內容要與機械原理課程的機械傳動系統(tǒng)方案設計相聯(lián)系；機械設計的零件結構設計要與機械制造基礎課程中有關精度和工藝的知識點相聯(lián)系；機械產(chǎn)品設計制作要與機械設計和機械制造基礎課程的相關內容相聯(lián)系?？傊?，通過各門課程教學內容的縱橫整合，要貫穿整機設計的理念，使學生對專業(yè)理論有系統(tǒng)而完整的把握。

2精心“設計”教學環(huán)節(jié)，改進教學方法

CDIO開放式的教學模式首先需要教師轉變原先在教學中純粹的以教為主的角色，更重要的是需要教師更新教學理念和教學思想，因此教學方式和教學方法的改革是課題研究的重點和難點。（1）根據(jù)工程教育專業(yè)認證的需求，圍繞學生工程能力和素質的培養(yǎng)，重新進行教學環(huán)節(jié)的設計，課程組教師要深入研究當前國內外工程教育的發(fā)展形勢，在教學方法與手段上不斷改革和創(chuàng)新，在傳授給學生專業(yè)理論知識的同時，引領學生理論聯(lián)系實際，形成一種學與做有機融合的學習方式，從而加深學生對專業(yè)理論知識的理解。（2）探索“CDIO做中學”的教學模式，課堂教學多引入工程設計案例，課程的推進采用設計任務驅動模式，例如在課程開始之初，就布置有關機械產(chǎn)品綜合設計的課題給學生，根據(jù)課程教學進度，安排學生以小組學習和討論交流的方式進行課題分階段設計，通過這種方案分析、小組學習和項目實訓的方式，貫徹CDIO在做中學的理念，培養(yǎng)學生主動學習和團隊合作能力，提高工程意識和設計技能，這樣既能夠有效調動學生的學習積極性，激發(fā)學生的工程設計興趣，培養(yǎng)學生具備較強的工程實踐能力，而且能夠培養(yǎng)學生良好的團隊協(xié)作能力和精神。（3）搭建開放式課堂，在時間、空間和教學內容上加以擴展和延伸。對于實踐性和工程性強的教學內容，可以走出教室，把課堂搬到實驗室、工程訓練中心和工廠，從而創(chuàng)造一個開放的課堂空間和開放的教學環(huán)境，使得學生更易于吸收和消化課堂的知識內容。為了訓練學生的工程設計和實際應用能力，除了充分把握好第一課堂教學，還要搭建更廣闊和豐富的第二課堂，教師要指導學生參加大學生機械創(chuàng)新設計大賽、大學生工程訓練綜合能力競賽和參與教師的科研項目等，培養(yǎng)學生的實戰(zhàn)經(jīng)驗，在第二課堂，使創(chuàng)新能力培養(yǎng)與第一課堂的教學融于一體，從而探索出一條集理論研究與工程能力培養(yǎng)相互促進的途徑。

3重點改革實踐教學，凸顯整機設計理念

課程設計是培養(yǎng)學生工程能力的重要環(huán)節(jié)，而以往課程體系中各門課程的課程設計內容基本上是各自獨立的，缺少相互關聯(lián)。例如“機械原理課程設計”中，主要是從運動的角度，訓練機械系統(tǒng)的原理方案設計能力，沒有考慮具體的材料和結構，更沒有考慮制造工藝和經(jīng)濟性等要求；到了“機械設計課程設計”，主要訓練學生對機械系統(tǒng)中各零部件的設計和計算能力，設計對象基本是齒輪減速器，運動方案一般是固定的，容易讓學生墨守成規(guī)，限制了創(chuàng)造性思維的發(fā)展；輪到機械制造技術基礎課程設計，內容又是與前序設計對象無關聯(lián)的工藝設計；最后在機械產(chǎn)品設計制作階段，對象又變化了，于是就照貓畫虎，用現(xiàn)成的圖紙和工藝進行加工，這種各自為陣的課程設計安排顯然違背了整機設計的思想，學生的能力培養(yǎng)只能趨于碎片化，而真正需要的整機綜合設計和應用能力不能得以鍛煉和培養(yǎng)。因此，為了切實提高學生的工程意識和設計技能，改革選擇課程設計實踐環(huán)節(jié)為突破口，通過課程設計內容的重新整合和優(yōu)化，使得各個課程設計內容前后關聯(lián)和有機結合。③為了凸顯整機設計理念，訓練學生的綜合設計技能，將圖1所示課程體系中的四大課程設計實踐環(huán)節(jié)聯(lián)合起來進行，依次按方案設計、技術設計、工藝設計和產(chǎn)品實物制造編排課程設計的內容，做到課程設計的完整性、系統(tǒng)性和綜合性，從而訓練學生從機械產(chǎn)品方案設計、技術設計、性能仿真、工藝設計到加工制造和組裝調試的整機設計能力。在課程設計過程中，成立獨立穩(wěn)定的設計團隊，期間配備專門的指導教師，每個團隊的設計對象固定，始終貫穿于各個課程設計，具體以典型機械產(chǎn)品的設計和制造為載體，例如無碳小車或是機械創(chuàng)新設計大賽設計對象等，要求分階段完成對象的各項設計任務，即依次設計、制作、安裝、調試一臺機械產(chǎn)品，讓學生從一開始就注重整機設計，增強綜合分析問題的能力。④機械原理與創(chuàng)新綜合課程設計為機械設計課程設計提供系統(tǒng)方案、運動和動力參數(shù)計算和分析，在接下來的機械設計課程設計中，通過設計計算和選型，將前序設計得到的方案具體實物化，繪制出相應的裝配圖和零件圖，同時又為機械制造技術基礎提供了圖紙和精度設計技術文件，而機械制造技術基礎課程設計的內容又為最終的機械產(chǎn)品設計制作提供了工藝指導，從而大大提高課程設計實踐環(huán)節(jié)的連貫性和實用性。為了保障以上改革的順利實施，根據(jù)我校的實際情況，依托學校的大學生素質教育中心的加工設備制造出實物，使得學院的理論教學與大學生素質教育中心的實訓實現(xiàn)無縫結合，也使得教學資源得以充分利用。

4結束語

篇6

隨著計算機技術的發(fā)展，CAD技術已成為產(chǎn)品設計人員進行研究開發(fā)的重要工具，其中的三維造型技術已被制造業(yè)廣泛應用于產(chǎn)品及模具設計、方案評審、自動化加工制造及管理維護各個方面。在實際開發(fā)制造過程中，設計人員接收的技術資料可能是各種數(shù)據(jù)類型的三維模型，但很多時候，卻是從上游廠家得到產(chǎn)品的實物模型。設計人員需要通過一定的途徑，將這些實物信息轉化為CAD模型，這就應用到了逆向工程(ReverseEngineering).所謂逆向工程技術，是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構實物的CAD模型的過程。

逆向工程技術與傳統(tǒng)的正向設計存在很大差別。而逆向工程則是從產(chǎn)品原型出發(fā)，進而獲取產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，使得能夠進一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先進技術對其進行處理。

一般來說，產(chǎn)品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業(yè)領域的實際應用中，主要包括以下幾個內容:

(1)新零件的設計，主要用于產(chǎn)品的改型或仿型設計。

(2)已有零件的復制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設計意圖。

(3)損壞或磨損零件的還原。

(4)數(shù)字化模型的檢測，例如檢驗產(chǎn)品的變形分析、焊接質量等，以及進行模型的比較。

逆向工程技術為快速設計和制造提供了很好的技術支持，它已經(jīng)成為制造業(yè)信息傳遞的重要而簡潔途徑之一。

而傳統(tǒng)的產(chǎn)品造型設計，一般是在市場調研，制定需求表之后，先展開平面簡圖的構思，形成稍微完整的方案之后，開始繪制三維簡圖，完全定型后再根據(jù)需要繪制效果圖、三視圖或制作簡易的模型。在造型設計的過程中，需要工程技術人員、產(chǎn)品造型人員與工人的通力合作，用樣品實物模型來表達設計者的構思，但對每一種方案都制作實物樣品，要付出大量的勞動，還存在著精度低、修改調整困難、設計周期長及成本費用高等問題。

2CAD技術應用于產(chǎn)品設計

計算機技術的發(fā)展，帶來第三次技術革命浪潮，計算機輔助設計(computeraideddesign,簡稱CAD)技術則是計算機在工業(yè)領域應用中最為活躍的一支。它集數(shù)值計算、仿真模擬、幾何模型處理、圖形學、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等方面的技術為一體，把抽象的、平面的、分離的設計對象具體化、形象化，它能夠通過“虛擬現(xiàn)實”技術把產(chǎn)品的形狀、材質、色彩，甚至加工過程淋漓盡致地表現(xiàn)出來，并能把產(chǎn)品的設計過程，通過數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)系統(tǒng)化、規(guī)范化，這正是工業(yè)設計與CAD技術必然結合的基礎所在。

逆向工程技術實施的軟件條件

目前比較常用的通用逆向工程軟件有Surfacer,Delcam.Cimatron以及Strim。具體應用的反向工程系統(tǒng)主要有以下幾個:Evans開發(fā)的針對機械零件識別的逆向工程系統(tǒng);Dvorak開發(fā)的仿制舊零件的逆向工程系統(tǒng):H.H.DanzdeCNCCMM系統(tǒng)。這些系統(tǒng)對逆向設計中的實際問題進行處理，極大地方便了設計人員。此外，一些大型CAD軟件也逐漸為逆向工程提供了設計模塊。例如Pro/E的ICEMSurf和Pro/SCANTOOLS模塊，可以接受有序點(測量線)，也可以接受點云數(shù)據(jù)。其它的象UG軟件，隨著版本的提高，逆向工程模塊也逐漸豐富起來。這些軟件的發(fā)展為逆向工程的實施提供了軟件條件。而這些軟件相對與盡管目前一些高端的設計軟件，已經(jīng)具備了產(chǎn)品復雜造型的設計與渲染功能，但要藝術類的設計師掌握并運用這類軟件，至今還不是一件容易的事。所以從事結構設計的設計師們大都是機械工程師出身，設計的思維與方式完全不同于造型設計師，他們思維是一種完全符合機械設計標準的設計思維方式。

那么，兩種設計將如何在產(chǎn)品的設計中得到結合，且得到較好的結合，并且更好地完成從設計到加工程序的轉換成為我們進行產(chǎn)品設計所要考慮的問題。

3產(chǎn)品設計一逆向工程CAD技術

(1)Pro/E參數(shù)化設計在工程中的應用

參數(shù)化設計(Parametric)(也叫尺寸驅動Dimension-Driven)是CAD技術在實際應用中提出的課題，它不僅可使CAD系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動繪圖的功能。目前它是CAD技術應用領域內的一個重要的、且待進一步研究的課題。利用參數(shù)化設計手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設計系統(tǒng)，可使設計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設計速度，并減少信息的存儲量。參數(shù)化設計的關鍵是幾何約束關系的提取和表達、約束求解以及參數(shù)化幾何模型的構造。1988年，美國參數(shù)技術公司首先推出參數(shù)化設計CAD系統(tǒng)Pro/Engineer(簡稱Pro/E)，充分體現(xiàn)出其在許多通用件、零部件設計上存在的簡便易行的優(yōu)勢。它的主要特點就是:基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關、尺寸驅動設計修

改。

這樣我們可以采用PTC公司的工業(yè)設計軟件Pro/Designer(簡稱Pro/D)進行曲面設計，由于Pro/D與Pro/E采用的是同一數(shù)據(jù)庫，兩者之間是

無縫連接的，因而在設計中造型設計師和結構工程師可以更好的協(xié)作

(2)Pro/D的曲面設計能力

對于工業(yè)設計人員和那些想構建曲面模型的工程人員來說，Pro/D正是他們需要的工具，Pro/D可以構建高質量的自由曲面模型，并且可以很容易的轉換到其它基于制造工程的CAD系統(tǒng)中。Pro/D能夠創(chuàng)建真實而精確的幾何體，利用它可以更加容易的創(chuàng)建模型，縮短設計周期。利用Pro/D可以把視覺上的美學要求和模具制造過程中的工程要求很好的結合起來，這一點在創(chuàng)建自由曲面模型的過程中現(xiàn)得尤其顯著

(3)Pro/D與Pro/E之間的致?lián)鞒?/p>

Pro/Designer與Pro/Engineer之間交換數(shù)據(jù)有兩種方式:一種是與Pro/Engineer直接交換數(shù)據(jù)，另外還有一種就是以文件的方式與Pro/Engineer交換數(shù)據(jù)。

(4)造型復雜產(chǎn)品三維設計的CAD應用

對于造型裝飾性強，特別是包含復雜曲面的產(chǎn)品，可以使用Pro/D與Pro/E組合起來進行，造型設計師在Pro/D里面做ID、做曲面建模，直接從Pro/D里啟動Pro/E，把數(shù)據(jù)導到Pro/E由結構設計師進行結構設計，在整個設計過程中甚至結構設計全部做完了，由于客戶的要求或設計師對方案的局部要進行更改，這時只須在Pro/D里面改動，改好后存好再原名稱送給Pro/E，那么Pro/E里也得到改變，而結構不用重做(當然修改要使結構有存在的條件，即它的父特征不會有問題)。

篇7

關鍵詞:醫(yī)療器械產(chǎn)品;安全隱患;安全設計

中圖分類號:R197文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0082-02

一、醫(yī)療器械產(chǎn)品中存在的安全隱患因素

隱患是指目前沒有危險,短期內看不出傷害,長期不采取防范措施會引發(fā)不良后果的隱蔽的危險。隱患的產(chǎn)生包括兩種情況:一種由于工作人員作業(yè)姿勢不合理,長此以往,將會對人的身體健康造成極壞的影響。負面作用并不明顯,都是經(jīng)過時間的推移才逐漸顯現(xiàn)出來,所以不易察覺,經(jīng)常被忽視。另一種由于發(fā)生的危險帶有隨機性,多由人的粗心大意造成。

在醫(yī)療器械產(chǎn)品設計中,把安全意識放到比較重要的地位來考慮是醫(yī)療器械產(chǎn)品設計發(fā)展邁出的一大步?，F(xiàn)代社會,世界各地醫(yī)療行業(yè)時常爆發(fā)種種醫(yī)療事故和器械事故,使得人們,尤其是急需就醫(yī)患者來講,對醫(yī)院和醫(yī)療行業(yè)充滿了嚴重的不安全感。所以,在醫(yī)療器械產(chǎn)品設計中注入安全因素頗有意義。

二、醫(yī)療器械產(chǎn)品的安全設計分析

醫(yī)療器械多采用特殊的科學技術,針對的是病患者,有其相應的特殊性,因此對安全的要求特別高。

(一)醫(yī)療器械的危害

1.電擊(Electric Shock):電擊可使人體自身的導電系統(tǒng)短路,導致心跳停止,對于這一安全隱患,醫(yī)療器械的設計過程中應最大可能地避免正常使用和某一錯誤條件下突然被電擊的危險。醫(yī)療器械的設計過程中應考慮:(1)依靠保護接地的低阻抗(I類儀器)和用雙重絕緣或加強絕緣(Ⅱ類儀器);(2)應用部分與設備的帶電部分隔離到漏電流容許(見GB 9706.1中19章)不被超過的程度;(3)用內部電源供電,不采用市電。

2.能量(Energy Hazards):能量包括電能、熱能、輻射能、機械力、超聲、微波、磁場等物理量所可能造成的人體危害,醫(yī)療器械在設計中要強化能量供給部件或物質造成病人危害的保護。

3.火災(Fire Hazards):醫(yī)療器械的設計應減少在常規(guī)使用和單一不利條件下失火或暴露的危險,特別應注意那些預期應用中暴露在帶菌物質或可引發(fā)燃燒物質中的器械。

4.機械(Mechanical):醫(yī)療器械的設計和生產(chǎn)應保證病人和使用者免受諸如活動、不穩(wěn)定和移動部件承受力等情況下的機械危險。

5.熱(Heat Hazards):可接觸到的器械的部件(包括用于加熱或達到溫控的部件或區(qū)域)及其周圍在常規(guī)使用中不能存在危險溫度。

6.輻射(Radiation Hazards):器械應按這樣進行設計和生產(chǎn):與使用目的相比較,應盡可能減少病人、使用者和其他人員接受的輻射量,不對用于診斷和治療的特定強度的應用進行限制。

7.化學(Chemical Hazards):醫(yī)療器械設計使用材料的選擇,特別是涉及或易燃物;考慮到器械的預期目的,使用材料和生物組織,細胞和體液的相容性。

(二)醫(yī)療器械產(chǎn)品的安全設計

所有這些問題都是在醫(yī)療設備制造和使用過程中需要考慮的問題。產(chǎn)品設計人員著重于根據(jù)安全的要素,從結構設計、外觀設計、材料選取和標記設計的手段來滿足安全要求。

1.結構設計:結構設計與產(chǎn)品的特征以及產(chǎn)品的應用息息相關,主要考慮的要素有:(1)外殼必須具有足夠的強度與剛度,以免破損或由于外殼變形而導致安全方面的危險;對(I類儀器)要確保護接地的低阻抗和(Ⅱ類儀器)雙重絕緣或加強絕緣不被破壞和應用部分與設備的帶電部分隔離要達到漏電流容許(見GB 9706.1中19章)不被超過的程度或用內部電源供電,不采用市電;(2)設備的穩(wěn)定性也是需要考慮的因素,特別是小型設備可能需要攜帶或搬運,因此需要考慮由于提拎把手意外跌落、搬運時的沖擊和振動對設備產(chǎn)生的影響,防止出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象;(3)防止面、角、邊等的鋒利邊緣導致人身傷害;(4)機內結構布局必須合理,導線間的距離或隔離方式應當滿足它的安全需求;散熱孔的位置及內部對流的方式必須設計合理,發(fā)熱板卡或器件如電源板的散熱問題要解決;產(chǎn)品經(jīng)常與患者接觸,便于清潔,以免造成病菌的傳播,這是一個很嚴肅的問題;開關的靈敏度、顏色和大小,顯示器、儀表的表現(xiàn)形式都要有適度的設計,防止失誤導致嚴重后果的發(fā)生。比如上海某醫(yī)院曾經(jīng)使用的一些儀表,數(shù)字顯示是以亮燈的形式表現(xiàn),小數(shù)點則被印在儀表盤上,夜間操作時,只能看到數(shù)字而不能準確辨別小數(shù)點的位置,很容易造成錯誤。

2.外觀設計和材料選取:治療病人不僅依靠精湛的醫(yī)術,先進的科學技術,給病人制造出輕松充滿關懷的環(huán)境,對醫(yī)療效果也是大有幫助的。

醫(yī)療設備的整體設計形象很重要。醫(yī)療器械在外形、選材以及顏色上都應該照顧到病人的心理,使病人的心情放松。比如核磁共振器,如果外形做的精巧圓潤些,色彩選用明亮,潔凈的顏色,質感上也避免金屬的堅硬,就會打消病人的緊張情緒,真正達到各方面都在治療病人的效果。圖1所示的治療儀器外型以圓弧為主,細膩柔和,色彩選用了白色和淡綠色,都是干凈和健康的顏色,對病人的治療起到了積極的輔助作用。

生物兼容性的要求:在醫(yī)療儀器的應用中,有些產(chǎn)品需要與人體相接觸,比如超聲設備的探頭,監(jiān)護設備的電極和探頭等等,所以需要它們滿足生物兼容性的要求。確保所使用的材料和元部件是非致敏性的物質。通常這種驗證需要第三方機構來進行。

3.標記設計:標記包括說明性安全,如標識、標簽、包裝、說明書等。這部分需求也需要根據(jù)要求分解到產(chǎn)品的包裝設計需求、標識設計需求、說明書編寫需求中去。醫(yī)療產(chǎn)品的標記設計出現(xiàn)的問題包括外觀標記不全(生產(chǎn)、供應單位;型式標記;與電源連接的標記;設備分類標記;生理效應標記),產(chǎn)品說明書敘述不詳,需要特別注意的危險沒有以醒目的顏色和符號標出等。所以,產(chǎn)品設計人員應在產(chǎn)品設計中嚴格按照標準要求進行設計,以確保設計出安全可靠的產(chǎn)品。在產(chǎn)品設計過程中,滿足產(chǎn)品的安全需求需要產(chǎn)品設計人員和產(chǎn)品驗證人員共同實現(xiàn)。

三、結論

提高醫(yī)療器械產(chǎn)品的安全性,需要醫(yī)療器械產(chǎn)品設計人員不僅充分了解本專業(yè)的知識,同時也要關注社會的方方面面,尤其是科學技術的發(fā)展。既關注科技的發(fā)展可以解決一些曾經(jīng)無法避免的安全問題,也要防止新的技術產(chǎn)生新的安全隱患。產(chǎn)品的安全性設計永遠都是產(chǎn)品設計師、產(chǎn)品開發(fā)人員要面對、研究的課題。目前,國內外的醫(yī)療器械工業(yè)設計已經(jīng)開始重視產(chǎn)品的安全性。但針對這個主題很少見到系統(tǒng)全面的理論和研究,仍有很多理論和實際的問題需要探討和解決。

參考文獻

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[2]陳宇恩,鐘圣馗,曾繁豐,何敏,何婷婷.醫(yī)用電氣設備安全設計的一些理念[J].中國醫(yī)療設備,2008,23(2).

篇8

隨著科技發(fā)展和社會需求的變化,不斷進行課程改革,完善課程教學,是保證教學質量、培養(yǎng)學生職業(yè)能力的要求.《機械設計基礎》課程是機械類課程中的重要基礎平臺課程,是培養(yǎng)學生機械基本知識,基本技能,分析、解決實際問題,理論性與實踐性并重的課程.近年來我國高等職業(yè)教育把“工學結合"作為人才培養(yǎng)模式改革的重要切人點,在高職各專業(yè)的教學中,推行工學結合模式的專業(yè)課程,直接為培養(yǎng)職業(yè)能力服務.然而,與專業(yè)課相比,作為專業(yè)基礎課的《機械設計基礎》課程,不僅具有更強的理論性、普適性,而且具有較強的技能性、技術應用性要求,教學有其特殊規(guī)律.《機械設計基礎》課程如何體現(xiàn)“工學結合”內涵、如何解決教學內容與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)的問題,所涵蓋的知識如何實現(xiàn)向職業(yè)能力轉化,是高職《機械設計基礎》課程教學改革所面臨的重要課題.圍繞這一課題,廣東科學技術職業(yè)學院機電學院以職業(yè)能力為本位,對《機械設計基礎》課程進行了基于職業(yè)能力的課程改革研究與實踐,取得了較好的成效,并把該課建設成為具有高職工程教育特色的校級精品課程.

2課程改革思路

職業(yè)教育應與社會需求相適應,職業(yè)教育的重要特征就是職業(yè)崗位的針對性.經(jīng)過對珠三角企業(yè)生產(chǎn)情況和我院畢業(yè)生就業(yè)狀況進行的調查研究以及廣泛征求行業(yè)專家的意見,我院明確了高職機械類專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)崗位(群)有機械設計、制造、安裝、測試、運行、維修等方面的技術、工藝或管理工作.這些職業(yè)崗位大多需要解決機械設備使用保養(yǎng)、維修改善、技術改造、故障診斷、仿制或設計制造,乃至發(fā)明創(chuàng)造等過程中一系列生產(chǎn)現(xiàn)場的技術問題,同時,面臨制造技術的突飛猛進和制造業(yè)的快速發(fā)展,畢業(yè)生還需具備對擇業(yè)的適應能力以及可持續(xù)發(fā)展能力.因此,《機械設計基礎》課程改革應順應滿足上述崗位(群)的職業(yè)能力及知識的要求,同時反映先進的設計思想及課程實施的可操作性.課程內容體系的重構和排序還應充分考慮高職學生的認知規(guī)律,教學過程應有利于學生職業(yè)能力的訓練與職業(yè)素質的培養(yǎng),重視創(chuàng)造性思維的養(yǎng)成.《機械設計基礎》課程的改革,首先要進行教學內容體系的重構,再據(jù)此來設計教學項目和優(yōu)化組織教學過程.其總體設計思路是:打破以知識傳授為主要特征的傳統(tǒng)學科課程模式,將機械產(chǎn)品設計制造和機械設備維修維護過程所涉及的工程材料知識、材料強度和剛度分析知識、機械傳動知識、機構設計、常用零部件選用與設計的相關知識等進行深度融合,以典型機器的結構為載體,實驗任務為驅動,以課程設計為導向,進行課程內容體系重構,設計涵蓋課程知識和職業(yè)能力目標的典型教學項目.圍繞教學項目來組織教學活動,合理安排和設計教學項目的實施情境和流程,做好教學項目相關的課程知識鏈接,保證教學項目的系統(tǒng)化和系列化.采用教學、實訓、綜合訓練的螺旋漸進式教學安排,盡量貼近職業(yè)崗位實際工作需求和過程來組織教學,逐步培養(yǎng)學生的職業(yè)能力和職業(yè)素質.

3課程內容的教學項目設計

機械設計基礎涵蓋的內容多,實現(xiàn)崗位工作能力所涉及的知識面廣.經(jīng)過多年來的研究與探索,我院確定《機械設計基礎》課程內容體系以兩個典型機器(牛頭刨床、皮帶輸送機)和生活中常見機器(如自行車、修鞋機、縫紉機、烤箱、汽車車門開啟機構等)的結構為載體,以“機械設計、制造、安裝、測試、運行、維修”等崗位職業(yè)能力及其支撐知識為目標,設計六個課程內容教學項目,對應十二個課程知識單元,根據(jù)典型機器每一部分的構造設置知識群(點),并融合到所設計的項目中去.其中知識的選取緊緊圍繞相應崗位能力和素質要求的需要來進行,以“必須、夠用”為度,適當添加現(xiàn)代設計知識,如綠色設計思想,計算機輔助設計手段的運用等,支持學生職業(yè)能力的可持續(xù)發(fā)展.課程主要內容體系結構見表1.

4課程教學組織旳優(yōu)化安排

教學條件和教學過程的組織安排是實現(xiàn)教學目的的保障.我院建立了“機械基礎教學實訓中心”,其中分設多媒體教學區(qū)、機器及模型區(qū)、實驗實訓區(qū)等,實現(xiàn)課堂與實訓地點的一體化,營造有較強工程背景和職業(yè)氛圍的教學環(huán)境.在此基礎上我院將整個教學安排分為三個環(huán)節(jié),有針對性的采用工學結合、任務驅動、項目導向等教學模式,教學過程融“教、學、練”為一體,以達到理論聯(lián)系實際、學以致用、發(fā)展職業(yè)能力的目的.

4.1課堂教學環(huán)節(jié)

課堂教學在“機械基礎教學實訓中心”的多媒體教學區(qū)和機器及模型區(qū)進行,使用PPT課件和機器實物進行講授,并輔以網(wǎng)絡、VCD、動畫演示、現(xiàn)場錄像等,進行理論教學與實際應用緊密結合的教學,消除學生對機器的抽象感,提高學生的學習興趣和理解能力.課堂教學圍繞教學項目來組織,面對看得見、摸得著的完整機器,分析其組成及構造,根據(jù)每一部分的構造展開相關知識的教學.在具體的機器實物中,每一種機構和零件的作用、結構都顯而易見,其受力狀況等問題的分析也明顯容易得多,可以節(jié)省分析的時間,讓學生可以專注于教學內容本身,提高教學效率.課堂教學的主要目的是使學生熟悉傳動機構的工作原理,工程材料的相關知識,材料強度和剛度的計算,通用機械零件的選用等知識,初步掌握簡單機械產(chǎn)品開發(fā)設計的一般方法,熟悉整個設計流程,培養(yǎng)對機械運動和機構的分析能力,解決常用機構及通用零部件的分析、選用、簡單設計和維護問題等.課堂教學中注意結合高職學生的認知規(guī)律,采用“認識-了解-認知"的教學模式.“認識”即通過實實在在的機器結構作為教學載體進行講解,激發(fā)學生對機械的興趣;“了解”即由老師引導,提出問題,由學生通過查閱資料,自主學習,對機械現(xiàn)象進行分析,從而由感性認識過渡到理性認識;“認知”即為理性認識的提升,在分析機器機械構造、運動和設計的同時對所涉及的技術知識進行學習,有的放矢,提高學習效率和學習效果.教學過程突出“興趣,目標,效果”.

4.2技能實訓環(huán)節(jié)

技能實訓環(huán)節(jié)是《機械設計基礎》課程教學的重要組成部分,技能實訓的目的是提高學生的實踐動手能力和理論聯(lián)系實際的能力,從而啟迪創(chuàng)新思維,開拓創(chuàng)新潛能.在這一環(huán)節(jié)中,我們設計了九個集知識、技能、應用于一體的實訓任務,實訓任務的安排從認知性、驗證性向綜合性、創(chuàng)新性逐步提升.技能實訓環(huán)節(jié)穿插于課堂教學環(huán)節(jié)中,在“機械基礎教學實訓中心”或校外實訓基地進行,采用工學交替、任務驅動等教學模式,學生分組完成9個實訓任務.該環(huán)節(jié)以任務為驅動,由老師布置實訓任務,提供實訓設備和工具,提示學習情景及知識內容,提出技能要求,由學生自行查找資料,進行小組討論,確定實現(xiàn)方法和步驟,協(xié)同合作,最后完成實訓任務,寫出實訓報告.由老師進行過程督導和結果評價.實訓任務和對應的學習情景見表2.

4.3綜合能力訓練環(huán)節(jié)

該環(huán)節(jié)是“基于工作過程的綜合實訓周”,即以機械產(chǎn)品為對象,進行為期1周的產(chǎn)品項目設計.以“機械產(chǎn)品設計”等相關崗位能力為目標,以企業(yè)實際設計項目為載體,以工作過程為導向,以項目團隊為組織形式,真實地完成企業(yè)中實際機器產(chǎn)品的設計.如以某企業(yè)輸送設備和自動輸送帶的設計為載體及工作項目,完成“產(chǎn)品調研及資料的收集—產(chǎn)品設計整體方案的確定—產(chǎn)品材料的選擇—零部件強度設計—通用件的選用—產(chǎn)品結構設計"^繪制零件圖—繪制裝配圖—撰寫設計說明書—設計答辯”的整個技術流程.通過這個“基于工作過程的綜合實訓周”訓練環(huán)節(jié),學生可熟悉實際產(chǎn)品開發(fā)的設計流程,了解機械設計的全過程,提高實際工作能力和全局觀念,體驗實際工作氛圍,有效地培養(yǎng)技術應用能力和職業(yè)素質,充分鍛煉崗位職業(yè)能力.

5課程考核方式旳變革

課程考核是評價教學效果,檢驗是否達到教學目的的重要措施之一.采用有效的考核方式對課程教學具有積極的促進作用.傳統(tǒng)的“筆試”建立在“知識本位”基礎之上,很難對學生的能力做出正確、全面的評價,這種考核方法不再適合基于職業(yè)能力培養(yǎng)的《機械設計基礎》教學評價.為此,我們對該課的考核方式進行了改革,教學效果評價采取過程評價與結果評價相結合的方式,以教學的項目(任務)為單元,以學生對每一個任務的設計思路、方案確定、運用相關知識和技術資料的能力、動手能力、職業(yè)素質表現(xiàn)為評價重點,從專業(yè)能力、方法能力和社會能力等方面對學生進行綜合評價,由學生自評分、學習小組的互評分和老師評卷分共同確定學生的學科成績,從而完善課程考核的激勵導向功能,有效地解決以往閉卷考試無法對學生學習態(tài)度、學習過程和綜合能力作出檢查與評定的弊端,使職業(yè)能力培養(yǎng)的目標更加明確.

6結語

篇9

【論文摘要】隨著工業(yè)設計的發(fā)展與社會認同度的不斷提高，教學與就業(yè)的聯(lián)系日益增強，工業(yè)設計教育模式也應隨之發(fā)生轉變，以系統(tǒng)的概念全面審視產(chǎn)品設計體系的創(chuàng)新性與完整性，對課程教學內容、銜接順序進行調整，明確創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的遞進性與設計表達能力的綜合培養(yǎng)。

1 引言

根據(jù)工業(yè)設計藝術類學生特點，對傳統(tǒng)工業(yè)設計專業(yè)的能力培養(yǎng)模式進行系統(tǒng)的改革，探索適應藝術類學生特點的綜合能力培養(yǎng)模式，初步嘗試創(chuàng)新復合型工業(yè)設計專業(yè)人才的教學與實踐方式。我校工業(yè)設計藝術類學生，文化基礎偏低，美術基礎相對薄弱，自2001年辦學來，教學中強調藝術類發(fā)散性思維方式與靈感式教學方法并不突顯特色，因此提出工業(yè)設計藝術類人才培養(yǎng)模式改革。

2 學生接收知識能力研究

工業(yè)設計課程包括機械、材料、人機、美術、計算機、管理等多種學科門類，學科的邊緣性決定了學生感性思維和理性思維培養(yǎng)并重的基本情況。有別于其他藝術類專業(yè)情況，工業(yè)設計學生的感性思維培養(yǎng)多集中于產(chǎn)品的設計表達，產(chǎn)品的外觀造型、產(chǎn)品的色彩設計等形式創(chuàng)新上的體現(xiàn);而理性思維則集中于產(chǎn)品的流程，檢驗的標準，機構方式以及特定的規(guī)則等內容。

在研究中發(fā)現(xiàn)，學生在一至二年級接觸的課程多為感性思維課程內容，重點在于培養(yǎng)學生美術基礎的表達能力以及審美的思考與創(chuàng)新能力。此類課程多以動手為主，培養(yǎng)學生手、眼、思維的統(tǒng)一性。

學生在二至四年級期間，接觸的課程多為感性思維與理性思維并行的課程，課程內容多樣化，每門課程涉及的知識結構、知識范疇都具有特定性，學生在初步進入此類課程中多處于迷茫狀態(tài)，對課程的評價標準，以及課程內容的前后銜接存在很大模糊性，但對設計的創(chuàng)新性十分明顯，想法大膽，卻多不能實現(xiàn);在此階段中期，學生基本掌握課程學習的技巧，創(chuàng)新能力體現(xiàn)明顯，理性思維縝密環(huán)環(huán)提升，然學生在細節(jié)設計方面的掌握并不突出，文案工作能力明顯加強;后期階段，學生在設計中能突出創(chuàng)新性，細節(jié)設計日漸完整，學生對課程內容以及設計方法、設計內容的偏好性明顯，開始與就業(yè)接軌。

學生對感興趣的課程精力的投入遠遠大于一般課程。根據(jù)專業(yè)課程內容的研究，在課程教學的不同環(huán)節(jié)進行多元化嘗試，將企業(yè)課題、設計競賽等多種形式引入課堂，研究結果表明，學生以設計競賽的形式嘗試小型產(chǎn)品的知識學習，可以在很大程度上調動學生的學習積極性。動手能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)與作品提交形式的變化，往往得到學生的關注。

3 課程設置特點

對國內同類高校的培養(yǎng)模式調查中顯示，美術類基礎包含兩大部分，一是傳統(tǒng)意義上的素描與色彩;二是基于美學基礎的構成類課程。根據(jù)工業(yè)設計專業(yè)的特點，傳統(tǒng)意義的素描、色彩課程多為手腦統(tǒng)一性的熟練技巧性課程，在此類課程中學生對三維物品的表達，結構的合理性，色彩的調和性進行學習和操作。構成類課程研究中顯示，平面構成、色彩構成的形式具有一定意義上的共通性，構成內容與方法的同一性，在表達方式的不同;一為黑白表達，一為色彩表達。后者更傾向于色彩的協(xié)調，但兩者都包含基礎構成的概念，是設計類課程的基石。

工業(yè)設計的支撐課程包含機械類課程、材料工藝類、人機學、計算機圖形學等多方面內容。在課程的先后順序上有著特定的規(guī)律，當各類課程內容逐步推進后，產(chǎn)品設計內容才會進行的更加順利。在設計基礎課程中，以設計概論為牽引，帶動各類課程逐步引入，給學生足夠的時間進行深入理解。 轉貼于

多年來工業(yè)設計專業(yè)計算機課程多以工程軟件教學為主，在研究中對比其他高校，快速建模軟件的教學是目前工業(yè)設計教育的主流。社會對工業(yè)設計專業(yè)學生計算機能力的要求與日俱增，文案工作，設計模擬，廣告策劃等多項內容，已經(jīng)擴充到工業(yè)設計各環(huán)節(jié)。在本教改研究中，提出平面軟件、快速建模、工程軟件、渲染軟件四項思考。

4 實踐成果及內容

4.1 特色課程的建立，加強就業(yè)競爭力

鑒于藝術類學生感性思維能力卓越，將藝術類特色課程方向制定為外觀設計，嘗試進行必要的車輛構造以及材料工藝方面的思考。以交通工具造型設計為特色課程的建設工作已經(jīng)進行了三年，在建設過程中，將交通工具涉及范圍由水上交通工具，轉為軌道交通、車輛外觀設計方面，明確課程的教學內容，并嘗試進行內飾設計內容，建立UI界面設計特色課程。

4.2 創(chuàng)新能力的綜合體現(xiàn)，貫穿整個教學過程

創(chuàng)新能力是產(chǎn)品設計課程體系中的核心，沒有創(chuàng)新就沒有設計。通過課程的研究，以遞進的方式進行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是目前看來最有效的方式，而表達內容包括文字、圖案、語言、作品，是綜合性的創(chuàng)新能力。目前的教學嘗試已經(jīng)從的產(chǎn)品外觀設計的單一輔導，擴充到各方面能力的訓練。在設計表達方面，也初步嘗試使用計算機展示，如構成、攝影、表現(xiàn)技法等課程。

4.3 作品形式的調整，全面調動學習的主動性

工業(yè)設計教學內容創(chuàng)新、創(chuàng)造性十分突出，展覽的形式便于大家的交流與監(jiān)督，競賽的形式便于學生的積極參與。在近年的教學中，嘗試將專利的申請作為成果展示的一部分，已經(jīng)初見成效。

部分企業(yè)實際課題進入高年級課程教學中，通過實際課題的研究，建立產(chǎn)學研教學方式，已經(jīng)得到學生與教師的認可。根據(jù)近年就業(yè)情況調查表明，學生在校期間從事過實際設計工作，在大四就業(yè)選擇上具有明顯的優(yōu)勢。

工業(yè)設計專業(yè)在教學成果的體現(xiàn)上包含以下途徑:外觀專利的申報、實際課題的引入、設計競賽、設計作品展覽。

5 結語

小結，此次教改研究中，初步以系統(tǒng)的概念全面審視產(chǎn)品設計體系的創(chuàng)新性與完整性，對課程教學內容、銜接順序進行調整，明確創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的遞進性與設計表達能力的綜合培養(yǎng)。嘗試以理性思維、感性思維的教學模式進行課程理論與實際操作，樹立產(chǎn)品設計的價值觀、社會觀的理念，將課程內容與社會要求全面接軌，強化就業(yè)競爭力。

參考文獻

[1]施仁江.導入競賽制概念的藝術設計人才培養(yǎng)模式探索[J].國際工業(yè)設計教育研討會論文集.2007.10.

篇10

關鍵詞：工程教育；課程體系；項目教學法

作者簡介：尹曉偉（1976-），女，吉林公主嶺人，沈陽工程學院機械學院，副教授；張陳（1963-），男，遼寧沈陽人，沈陽工程學院機械學院院長，教授。（遼寧 沈陽 110136）

基金項目：本文系2012年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目“基于CDIO理念的機械類卓越工程師人才培養(yǎng)模式改革與創(chuàng)新研究”（項目編號：2012-151）的研究成果。

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0134-03

應用型本科院校是實施應用型本科教育，培養(yǎng)應用型本科人才的高等學校，它是在經(jīng)濟社會發(fā)展和高等教育大眾化的必然產(chǎn)物，它不同于研究性大學、職業(yè)技師院校的大學類型，肩負著推進中國高等教育大眾化，培養(yǎng)“數(shù)以千計的高級專門人才”的歷史重任。應用型本科院校面向現(xiàn)場、面向實際、重在培養(yǎng)具有高深知識、實踐能力和職業(yè)道德的應用型人才，他們將從事科技含量高、綜合性強的技術工作和經(jīng)營管理工作，解決工程或生產(chǎn)中的實際問題，并逐漸成長為工業(yè)工程現(xiàn)場或企業(yè)一線的骨干力量。[1]

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）

和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助，經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立以CDIO命名的國際合作組織。[2，3]2006年初，汕頭大學工學院成為中國第一個CDIO國際合作組織成員。2008年12月以來，在教育部高教司理工處倡議和課題組的框架下組成了由39所院校參加的CDIO工程教育試點工作組，分機械、土木、電氣和化工四大類試點實施CDIO工程教育模式。幾年來，第一批、第二批試點高校在推進CDIO工程教育改革方面取得了良好的進展和成效。

我國許多高校吸收歐美先進的CDIO工程教育理念，結合一般工科院校應用型本科人才培養(yǎng)的特點，開展以“CDIO為特色”的工程教育模式的研究與實踐，實現(xiàn)實用型人才培養(yǎng)的整體目標。國內外的經(jīng)驗都表明CDIO的理念和方法是先進可行的，適合工科教育教學過程各個環(huán)節(jié)的改革。CDIO工程教育模式的研究與實踐在我國才剛剛起步，還有許多問題需要解決。因此，開展基于CDIO的工程教育人才培養(yǎng)模式改革，并結合學校、專業(yè)的實際情況進行創(chuàng)新，不但有利于豐富CDIO的理論研究，更有利于提高工程教育人才培養(yǎng)質量，滿足經(jīng)濟發(fā)展對工程人才的需求。同時，對其他工科院校的工程教育改革也具有非常重要的借鑒與推廣意義。

沈陽工程學院（以下簡稱“我院”）作為一所新建應用型本科院校，一直在培養(yǎng)應用型高級人才的道路上不斷學習和探索，試圖找出一條適合我院發(fā)展的道路。幾年來，筆者不斷地學習，不斷地總結和改進，取得了一定的成績，但是落后的教學模式和課程體系從根本上制約了我院教育改革的深入。2011年機械系成立“CDIO”研究室，正式將CDIO工程教育模式引入我院，通過學習研討，重新思考了工程教育改革的模式與路徑，參照汕頭大學和一些試點高校的改革方案，對我院機械專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系做了改革和實踐，取得了可喜的成果。[4]

一、創(chuàng)建以項目為依托的課程體系

按照CDIO的培養(yǎng)模式，機械設計制造及其自動化專業(yè)結合自身專業(yè)特色，提出了以一級、二級、三級設計項目為依托的課程體系。通過以項目為紐帶的設計，將學生的理論知識學習和實踐能力訓練系統(tǒng)融合，將扎實的專業(yè)知識學習和工程實踐能力培養(yǎng)系統(tǒng)結合起來，將知識學習和實踐能力培養(yǎng)、團隊合作精神等有機地結合起來。圖1是基于CDIO模式的機械設計制造及自動化專業(yè)課程計劃魚骨圖。[5]

整個培養(yǎng)方案和課程體系，圍繞機械產(chǎn)品設計與制造展開，組織學生參與數(shù)個特定機械設計與制造項目課程安排，如減速箱測繪、縫紉機拆裝、機械裝備設計、齒輪制造、產(chǎn)品創(chuàng)新設計、模具設計與制造和機械產(chǎn)品設計與制造綜合項目等。將CDIO項目按規(guī)模和范圍劃分為三個層次：一級項目為包含機械專業(yè)主干課程和能力要求的項目，通過幾門主干課程的系統(tǒng)融合，是學生掌握專業(yè)知識的總體思路，加強學生對專業(yè)主旨的把握；二級為包含一組相關課程（課程群）、能力要求的項目，課程門數(shù)不限，關鍵是通過課程群使學生對某一專門知識有充分的理解和掌握，包括理論上的理解和實際的操作；三級為單門課程內為增強學生對某門課程的理解和能力的掌握而設的項目，在課程教學環(huán)節(jié)中增加項目設計，使學生對該門課程達到真正掌握并能夠將知識應用與實踐。

在機械設計制造及其自動化專業(yè)設計了四個一級設計項目，六個二級設計項目，每門課程一個或幾個三級設計項目為導向的一體化課程體系。

二、項目的構思和設計

1.一級項目的構思和設計

一級項目是專業(yè)知識的匯總，貫穿專業(yè)主干課程全部知識，從產(chǎn)品構思、設計、制造到使用、維修、保養(yǎng)、報廢的系統(tǒng)知識，使學生有機會把所有知識有機地聯(lián)系起來，讓學生在獲取知識的同時，更要掌握知識的運用?！皩I(yè)導論”課程作為大學課程中的第一個一級項目，以減速器為例介紹機械產(chǎn)品全生命周期，從產(chǎn)品的市場調查、需求分析、方案設計、機構設計，到產(chǎn)品試制和測試、調試等。以減速器為例，分析產(chǎn)品在全生命周期過程中設計到的相關知識，進而向學生介紹為使學生獲得這些知識而開設的相關課程，及專業(yè)課程體系的設置，并進一步向學生介紹專業(yè)培養(yǎng)目標、培養(yǎng)要求以及專業(yè)的招生、就業(yè)和師資隊伍建設。具體內容見圖2所示。通過專業(yè)導論課程，是學生在進行本科課程學習之前，就能夠對本專業(yè)的知識獲取與課程設置緊密聯(lián)系起來，使學生對大學四年的學習有個整體的規(guī)劃和認識，為學生設計一個學習愿景，提高學生的學習興趣。

一級項目“機械產(chǎn)品設計與制造綜合項目”采用循序漸進、層層深入的方式，從一級減速器設計、二級減速器設計、工程承力結構設計、鉆床設計、C6140車床機械、電氣的設計、總裝、調試和故障診斷、模具設計與制造、設計和數(shù)控機床改造、數(shù)控機床設計等，從簡入繁，將所學的專業(yè)知識逐漸應用到更復雜的一級項目設計中，從而將大學四年所學的知識做了最有效的連接，實現(xiàn)了從基于知識的教學向基于項目的教學轉變。

2.二級項目的構思和設計

二級項目是基于課程群的綜合性設計項目，它把原來零散的知識點有機地結合起來，使學生認識到有機的、關聯(lián)的知識群而不是孤立的知識點，加深學生的學習興趣，加深學生對知識的理解和運用。比如，材料力學課程，四大變形的講解原來只限于理論講解和解題思路，沒有與實際相關的實例和范例，導致學生在學完力學課程后不知道如何使用力學知識。進行二級項目設計后，筆者將力學課程與后續(xù)的機械原理、機械設計專業(yè)基礎課程聯(lián)系起來，用后續(xù)課程中的應用范例，如減速器系統(tǒng)中的高速軸的變形分析來講解力學中的彎曲變形，做到理論知識和實際應用結合。如圖3、4、5所示分別為產(chǎn)品創(chuàng)新設計課程群、模具設計制造課程群、減速器設計課程群。其中產(chǎn)品創(chuàng)新設計課程群將大學生創(chuàng)新大賽產(chǎn)品設計與3D工程制圖、力學、機械原理和機械設計等課程聯(lián)系起來，建立理論聯(lián)系實踐和具有創(chuàng)新特色的課程群改革方案。

3.項目驅動法應用于三級項目

“項目驅動法”是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動，包括知識講授、實踐教學、演示、評價等完整的過程，其目的是在課堂教學中把講授理論知識與實踐教學有機地結合起來，實現(xiàn)知識、技能之間的聯(lián)結，發(fā)展完整的職業(yè)能力。[6]

三級項目以單門課程為基礎，如專業(yè)必修課“模具設計與制造”在教學過程中采用項目驅動法，在為學生提供模具基礎知識基礎上，根據(jù)該門課程教學需要設立了一門貫穿課程的實踐項目，項目設計內容豐富、完整、全面，從設計、工藝到制造，給同學提供了充分的實踐鍛煉的平臺，要求學生在課程教學過程中，完成一副典型零件沖壓模具的設計，難度適度，旨在加深和強化學生對課程內容的理解，掌握模具基本設計方法，改變過去單純的理論課程講授，學生缺少動手環(huán)節(jié)，知識掌握不夠系統(tǒng)和靈活的現(xiàn)象。

又如“機械制造裝備設計”課程也采用了項目驅動法，用主軸箱設計項目來驅動教學過程，使學生在知識和能力上都有了提高，教學效果顯著。

三、結論

應用型本科院校重在培養(yǎng)知識面較寬、基礎較扎實、應用能力強、綜合素質好的高級技術人才，這樣才能在高教生態(tài)中找到發(fā)展空間。結合應用型本科院校的辦學特點和我院“工程教育，職業(yè)取向”的教學理念，充分發(fā)揮CDIO工程教育的優(yōu)勢，認真研究具有特色的CDIO教學方法和人才培養(yǎng)標準，能夠盡快提高我院學生的整體水平和工程應用能力。改革課程體系，強調理論知識和實踐結合，提高學生的知識、能力和素質，對培養(yǎng)工程教育人才具有重要的意義。

參考文獻：

[1]楊興林.應用型人才及其培養(yǎng)模式的研究[J].黑龍江高教研究，

2007，（6）：50-51.

[2]陳冬松，孫陽春.CDIO工程教育模式下的工科院校人才培養(yǎng)途徑[J].現(xiàn)代教育管理，2011，11（12）.

[3]查建中.論“做中學”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）：1-6.

[4]尹曉偉.謝剛.張陳.基于模具課程的項目教學法的研究與應用[J].沈陽工程學院學報，2012，8（1）：100-102.