时间：2023-06-26 16:23:32
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机械工程和工业设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：工业设计；机械设计；产品开发；方案；专业
一、引言
机械设计作为机械工程的重要组成部分，在我国高等教育中占据着重要的地位，相对于其他学科发展历史较长，形成了比较完备的课程培养体系。然而，技术完善并不意味着必然获得商业上的成功；与新产品开发设计密切相关的工业设计，在一定程度上反映了一个国家的工业技术水平[1]；我国的工业设计发展历史较短，很多人对其本质及重要性认识不足，甚至存在很大的误区。《普通高等学校本科专业目录（2012年）》将“工业设计”（专业代码：080205）专业设置在工学之下的机械类，对应于原工学学位的部分；而对应于原文学学位的部分则设置在艺术学之下的设计学类，名称为“产品设计”（专业代码：130504）[2]。新专业目录要求工业设计专业学生具备相当的自然科学知识，尤其是机械学科的知识，以便为机电产品的创新设计提出切实可行的创新性方案。国内工业设计专业大多是在艺术类院系开设并发展起来的，时至今日也有很多高校仍然开设于艺术院系，因此在很多人的观念中，工业设计就是外观设计，是纯艺术的专业，与机械关系不大。笔者认为这种观点是错误的，至少也是不全面的。外观设计绝不是工业设计的全部，把外观设计等同于工业设计是不正确的。针对这一状况，本文从机械设计与工业设计的角度分别阐述了新产品设计开发的一般程序，说明工业设计与机械设计的关系以及工业设计在机械产品开发过程中的作用和地位。
二、新产品开发设计的一般流程
1.机械设计的一般流程。从机械工程的角度来讲，机械设计没有固定的设计流程，需要视实际情况而定。机械设计的一般流程简述如下[3]：（1）产品规划：确定设计对象，展开相关的调研和预测，论证新产品开发的必要性以及可行性；明确设计目标完成设计任务书。（2）总体方案设计：根据设计任务书，进行功能目标分解寻求功能原理解法；拟定总体方案，进行执行系统、传动系统等设计形成多种可行性方案。对各可行方案进行运动规律、机构型式、造型以及色彩等方面的设计。对各可行方案进行评价，选择最优方案。（3）结构设计：拟定传动系统、执行系统的具体方案。设计零部件的结构，确定零部件之间的相对位置及联接方式；确定零件的材料、尺寸公差等技术要求。绘制总装图、部装图及零件图，编制设计说明书。（4）施工工艺设计：进行加工与装配工艺的设计。制定零件的加工工艺流程以及检验标准，必要时还需进行专用工具、夹具以及模具的设计。制定装配、调试、性能测试的技术文件。确定产品包装、运输、安装等方面的要求以及使用说明书。（5）改进设计：进行样机试制并进行试验测试，做出评定，提出改进意见。通过小批量生产试销，获取用户的使用意见，进行改进设计。2.工业设计视角下产品设计的一般流程。工业设计视角下的产品设计程序目前没有统一的定义，大多数学者的观点是产品设计程序可以由如下四个阶段组成：（1）确认需求：发现需要解决的问题，查阅相关资料；分析市场需求以及商机，制订可行性计划，并对融资问题进行研究制订合理计划等方面的准备工作。（2）研究分析：深入进行资料的收集与分析；开展市场调查、竞争产品分析、产业发展分析、预期消费群体等研究工作，进行产品造型意象定位以及形态分析，并考虑人因、产品结构、材料和功能等因素，研究与本产品相关的专利与法律文件，制订详细的发展计划或设计规范。（3）整合发展：此阶段由如下三部分构成：①构想概念发展：充分运用创意法则或相关工具，提出多种可行的解决方案。②造型整合发展：根据前期制定的设计要求进行产品造型设计，并进行视觉性筛查制订出最佳修正方案；通过制作立体模型、运用评估以及细部修正等手段，最终确定产品的外形并且绘制外观尺寸图。③工程规划发展：进行细部设计，获取精确的工程图面数据进而制作准确的功能模型。为保证数据的可靠性，需完成整体结构、材料以及使用性进行研究或者试验。如果各项指标数据达到设计要求则可形成最终的工程技术资料，开展小批量试生产。（4）设计评估：这一阶段的内容一般在造型整合发展过程阶段同时进行。当构念、图面以及模型评估时需依据先前制定的设计规范，运用恰当的评估工具或方法，筛选出可行方案；进行小批量试产试销阶段，需要通过使用情况调查或者市场接受度调查为大量生产以及营销提供必要的准备工作。
三、工业设计与机械设计的关系
通过机械设计与工业设计视角下产品设计的一般流程的比较可以看出，二者在总体上是类似的，均始于需求终于产品，但是二者之间也绝不是可以相互替代的，在内容上也是各有侧重。机械设计侧重于应用自然科学知识来对机械的工作原理、结构形式、力和能量的传递与转化方式、各个零件的材料和形状尺寸等各个方面进行创新性的构思、分析计算并形成详细规范的技术文件。工业设计狭义上是产品设计，是为了满足某一特定要求，创造性构思出一个切实可行的解决方案，并且明确其采用的技术手段，涵盖了一切使用现代化的技术手段进行设计、生产和服务的全过程。机械设计的产品规划概念设计阶段涵盖了工业设计视角下产品设计的确认需求阶段、研究分析阶段、整合发展阶段中的构想概念发展阶段。二者完成的内容是一致的，但是产品设计更细致、更具体，论证更充分也更专业。机械设计的总体方案设计阶段与结构技术设计阶段对应于产品设计的造型整合发展阶段与工程规划发展阶段，这一部分是传统的机械工程师的工作领域，对相关人员的专业要求，需要扎实宽广的专业知识和丰富的实践经验，是工业设计专业人员难以胜任的工作阶段。机械设计的改进设计阶段部分等同于产品设计的设计评估阶段，二者相互融合效果更佳。在产品设计开发的整个流程中，涉及到机械工程、电工电子学、美学、心理学等多学科的知识。传统的机械专业无法涵盖以上的全部内容，尤其是美学、心理学。而无论是工业设计专业还是产品设计专业在自然科学知识方面则相对薄弱，如机械工程、电工学；虽然开设了相关课程但是在深度和广度上，无法满足独立进行产品开发设计的全部需要。如果两者能够互相结合、取长补短则可以很好的完成产品设计开发的任务。工业设计专业人员可以避免自然科学知识深度不够的问题，机械专业人员则可以解决艺术美学方面的不足。更重要的是，竞争已经由价格的竞争、质量的竞争进入到了设计的竞争，通过工业设计可以在现有的技术条件下实现产品的系列化与多样化，满足不同客户、不同消费群体的个性化需求。毕竟在追求个性化的今天，单纯的依靠机械设计很难提高产品的市场竞争力。
四、结论
通过分析可以看出，工业设计与机械设计是具有密切联系的，二者如果能够取长补短、优势互补可以极大的提高创新活力，推动企业的发展和社会的进步。教育部2012年的专业目录中界定了工业设计的工科性质，在培养方案设置上需要考虑开设机械原理、机械设计等机械专业的主干课程，尽管在深度和难度上还需要降低要求。另一方面，传统的机械类专业，应适当开设一些工业设计方面的课程，至少是一些选修课程，同时不应排斥工业设计。这两方面应该相互结合、相互促进、共同发展。
参考文献：
[1]薛澄岐,裴文开,钱志峰,等.工业设计基础[M].南京:东南大学出版社,2012.
[2]蒋晓,张振东.工业设计与产品设计的比较[J].CAD/CAM与制造业信息化,2014,(10):26-29.
[3]朱龙英.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2012.
【关键词】机械自动化技术；特点；现状问题；改善措施
一、自动化技术在机械工程运用中的特点
1、集成自动化技术特点。集成自动化技术是我国主要的机械自动化技术。集成自动化技术是信息技术在原来的基础上进行的一定改进，使得机械工程的全部制造过程可以变得更完善。集成自动化技术最大的特征是将原来的IT技术进行改进，也可以联合自动化和生产相关的信息，进而扩大机械化工程的生产和开发。随着科学技术的进一步发展，集成自动化技术也是一直在不断的发展，所以采用集成自动化技术可以协助企业进一步的提高机械管理程度，进而不断的提高企业的经济效益。
2、使用灵活的自动化技术特点。柔性自动化技术是现在发展先进的技术之一，柔性自动化技术是基于在计算机基础上，所以最显著的特点是能够灵活的使用自动化技术，机械工程生产目标智能化运营管理。因此，采用灵活的自动化技术，能够有效地改善科学和智能的机械工程，进而提升企业的机械化的效率。柔性自动化技术，现在经营范围被广泛使用，并得到了广大企业的信任和认可。
3、智能自动化技术的特点。智能自动化技术是升级版的柔性自动化技术，自动化技术的功能，一定要在网络的基础上创建的，因此，智能自动化技术可以是机械工程仿真与控制的过程。智能技术可以作为机械数据的科学解析，也可以收集数据或信息，所以智能自动化技术，能有效的提升机械效率，不断扩大应用的智能自动化技术的范围。因此自动化技术的功能，最大的特点可以替代人工管理，进而节省了部分的企业的人力资源成本。所以，自动化技术的功能，将成为机械工程的将来发展方向，有必要进一步的加强，以更好地提高生产效率和经济效益，完善智能自动化技术的开发和利用。
二、机械工程自动化技术的现状问题分析
对于自动化技术在机械工程的发展，我国尚处在初级阶段，在机械工程自动化生产经营中，很多企业还是采用传统的管理和经营模式。人才管理，我们的人才管理机制是不实际的，仍采用国外的人才管理方式，并没有形成适合自身的人才格局，主要集中高素质的专业员工队伍，雄厚的理论，但实际的技术低。在技术方面，精密机械加工和其他初级阶段的水平来看，虽然得到广泛应用，但在复合加工仍处于追赶阶段。在机械设计，没有即时有效的将科技成果转化，更多的设计文案设计水平不高。
机械工程自动化技术在我国也有一些问题：缺少实际应用的专业技术人员。在发展进程中，过于强调理论，都忽略了现实培养人才，造成实际机械工程自动化中，技术化程度较低。大多数人只知道理论，但在技术上却没有实践经验，只有不断的研究和创新，以提升实现机械工程自动化技术，但自动化技术仍然是传统封闭式体系结构。对于机械工程自动化应用，技术的实际广度，缺少专业的关注和准确的科研投入，并没有具体的管理策略，以此来发展自动化技术。
三.机械工程自动化技术的改善措施
1、采用先进的机械加工自动化技术。在制造业领域中，与发达国家还存在着一定的差别。没有达到高度自动化程度，计算机集成制造系统的应用并不广泛，基础技术储备不充分，应该尽量消化和吸收国外技术和成熟经验，根据自身的特点，通过技术突破壁垒，达成知识产权。现在在机械加工生产进程中，产生相对大量的部件，并且需要组装，以半自动为主。对于成品应该引入先进的设备，采用先进的机器设备，以实现高度自动化的加工，降低资源浪费，提高良好的经济性。对于单件小批量生产，应提倡成组技术人才，采取数控机床或加工中心的应用程序的正常发展。此外，自动化的应用不是不同的产品在不同行业中的简单复制，应该集重在于差异化和优化。技术信息、新材料等进一步的发展，将为我们带来更广阔的空间，以追赶和发挥的空间。新一代自动化技术在PC和开放式体系结构的发展，驱动装置朝向交流、数字化方向的发展。通信数字网络的发展，自动化系统的控制性能朝着智能化的方向发展。随着推进工业自动化进程，智能化将占据工业生产十分重要的地位。
2、以信息技术改进机械工程自动化技术。以工业自动化为基础，在一定程度上根据信息技术的发展。信息化促进机械工程自动化的发展，体现在工业设计、制造和管理等方面，加速传统产业的发展，调整产业结构的转变，完善制造业的硬实力和软实力。机械工程自动化的发展是不容易的，是经过循序渐进，步步为营，从简单到复杂的进程，在整个进程中，自动化逐渐取代手工操作，这是一个重要的技术开发应用程序性能的做法。我们根据对自动化水平较低的机械工程的实际情况，以发展机械工程自动化技术，有必要引进和学习国外先进的机械制造理论和技术，从教育出发，注重教育部门，根据企业生产和发展的实际需要和市场需求作为根本导向，制定相关的专业技术教育，重视应用科学和技术创新，扩大科技投入，优化自动化产业链。要从实际出发，效率和质量相结合，充分认识到市场经济中信息技术的重要性。
3、重视高技术人才培养。坚持以机械工程自动化技术发展的道路上，我们一定要提高机械自动化教育体系的发展，打破应试教育的限制，完善校企合作，努力培养人才。现在我国的技术人员，尤其是缺少高技能人才，已成为中国经济持续健康发展的瓶颈，造成严重影响。
四、结束语
采用自动化技术能够有效的推动机械工业的发展水平。要立足于机械工程的特点，有针对性的综合自动化技术和学习，以确保机械工程的自动化技术能力的可持续发展。自动化技术对科学技术的需求高，现在我国的机械化工程发展不高，有必要制定一个长远的发展规划，以奠定在机械工程可持续发展基础。
参考文献：
关键词：系统功能分析法；代步工具；黑箱法；功能树
1 任务描述
设计一款单人交通工具，能够行驶里程为1-5km，要求使用便捷性高，易于携带。
2 用系统功能法进行原理方案设计
1、用黑箱法定义技术系统的总功能
根据我们的分析，对于交通工具这个技术系统来说，输入的能量可以有机械能、电能、化学能等不同的形式，输入的控制信号以功能划分主要是转向、变速以及制动等，输出的能量主要是动能以及热能，输出的信号有振动、噪声、灯光等。此外交通工具的环境条件主要是路况、天气和交通状况，对外界的影响按照对象分类就是对外界行人及车辆的影响。分析清楚以后，绘制技术系统图如下：
3 用功能树法进行功能分解
交通工具系统比较复杂，难以直接求得，我们把总功能（运输功能）分解为较简单的分功能。第一，为实现运输功能这个目的，最重要的环节就是实现位置的转移，而位置的转移需要动能，动能不能够直接获取，需要通过其他的能量形式转化而成，所以第一个分功能就是能量转化，转化过程中又需要能量的传递和分配。第二，任务要求交通工具载人，所以人作为交通工具的控制者，需要交通工具对其有一个承载方式，使人可以站在上面、坐在上面、躺在上面等。第三，只是简单地把能量转化为动能是不符合实际情况和使用便捷的要求的，需要有对交通工具的动作控制，动作控制分为制动、速度调节、转向以及平衡行走等功能元。第四，无论哪一种技术系统，保证安全都是不可忽视的，作为交通工具，不仅对自身需要有保护功能，而且对外界的行人、车辆等都需要有警示的功能。综合我们的分析，做出功能树如下：
4 总结
系统功能分析法打破传统的以结构设计为主的思路设计方法，从功能出发，以便获得更广泛的思路。此外，系统功能分析法也可以创造一种又快又好地培养设计师的理论，以及创造一种机械系统的一般设计理论及方法，使其适应日益拓展的机械工程学科。但是，我们也要记住再好的设计方法，也不能代替天赋很高或一般的工程师的作用。科学的设计方法虽然可以显著提高设计效率和创新水平，但是如果设计按死板的模式进行，则设计工作必被市场淘汰，且毫无个性 和魅力。
所以，为了更好地设计，我们应该树立创新意识，意识到人人都可以创新，还要从生活中处处培养创新的能力。
作者简介
郭楚宁，机械工程，专业：机械工程。
马帅，机械工程，专业：工业设计。
徐林栋，机械工程，专业：机械工程。
工业设计专业要求设计师具有一定的三维空间感、立体图和平面图之间的转换能力。这些能力的培养都是在相应专业训练的基础上的，通过机械制图、材料成型、透视学、计算机辅助设计等相应的课程来一步步完善学生对于三维空间内的产品造型和结构设计能力的。
机械制图作为设计专业学生在一年级的一门专业基础课，在整个的设计教学体系中占有非常重要的作用。机械制图的教学目的主要有：（1）教授学生读取视图信息的能力，即通过二维视图到三维空间的联想能力，这样的能力同样会体现在工业设计相关课程中；（2）根据绘图规范完成产品、零件等在工程图纸和软件中的视图绘制；（3）培养学生严谨、细致的工作态度，以及科学、规范的操作方法。
同时，机械制图也是众多工科专业的一门重要课程，机械、土木、材料、电气、化工等专业中都会用到机械制图的知识。因此，在不同专业的教学中，需要做有针对性的调整和侧重，以便更好地适应不同专业的需求。工业设计作为一个以产品的设计和创新为主的交叉学科，对于机械制图教学也有其独特的需求：（1）课程研究的对象主要以产品为主，这些产品主要是以塑料件为主，并不是机械工程专业中的机械零件、机械设备；（2）课程针对的学生和工科学生在生源上存在差异，工科类都是面向理科类招生，而设计类的学生包含了理科、文科、艺术类多种生源，不同生源对于课程的接受程度存在明显差异；（3）适当与相关课程联系，如在产品的三视图表现中可以和产品的2D草图、效果图做相应的交叉教学应用。
目前，随着工业设计专业逐步的成熟和完善，相对应的机械制图教学也应当更具有针对性，而不仅仅是“拿来主义”。简单地将机械工程专业的机械制图教材进行按部就班的讲授，无法更好地将课程和专业结合在一起，因地适宜的改革十分必要。根据上述提到的关于机械制图教学目的中的要点和工业设计对于机械制图的需求点，总结得出：充分利用设计中的图形化元素进行辅助教学，可使机械制图的课程能够有针对性的满足设计类学生的需要，且能够和后续课程进行很好的结合。
首先，完善教材和教学课件中产品设计针对性的图形化案例教学，在关于机械制图的相应知识点、制图方法、制图规范讲授完成后，实际应用案例在常规、简单的机械零件演示的基础上，增加相应经典产品在相应环节的演示。传统的教学中，学生做完作业后无法及时得到反馈，有些空间理解力差的学生也无法想象出真实的三维空间模型。传统的机械制图是把机械制图规范、方法等传授给学生，教会学生用尺规作图的手工绘图方法，学生普遍反映手工绘图作图繁琐、枯燥，劳动强度大，学生易产生畏难心理。对此，在制图教学中，应适当地引入合理的产品设计案例。如在产品案例（如图1所示）讲授知识点的同时可以将制图与后期相应的产品制造工艺、产品的2D设计表现、计算机辅助建模等课程知识有侧重地引入，可避免简单的就事论事，这些经典的产品图形案例是任何严谨的文字和详细的规范都无法替代的。学生在学习时也能够做到理论与实践的结合，对于知识点能够更深入的消化吸收。
其次，讲授与小组讨论相结合，小组讨论是设计类课程在上课时经常会用到的一种教学模式，但由于机械制图往往是一些标准化、规范化的内容，因此基本没有关于课程讨论的环节。机械制图作为一门实践性较强的专业课程，可以通过增加一些类似制图与设计表现等结合的专题，提出一些发散性问题给学生讨论，通过大家的分析、研究提供合适的解决方案。例如，如果对于一个概念产品（如图2所示）或者一个超现实概念怎样用最合适的视图表现形式来展现。
机械制图的教学大纲中已明确规定要培养学生的空间想象能力。因此在教学过程中，应充分利用适当的教学方法引导学生达到想要的效果，培养学生团队合作精神和创造性思维能力等，以便让他们对于工业设计、机械制图能有很好的认识和掌握，讨论的同时适时引导学生进行空间想象，完成读图、填图、分析图形和绘制物体投影三视图等练习，以利于启发学生进行推理的思维活动。
再次，加快完善针对产品设计的制图教材。“工欲善其事必先利其器”，合适的教材能够突出工业设计专业对于机械制图内容需求的特点，对于教学内容和教学目标进行有针对性的规范。教材作为课程的基础，辅助教师教学和学生学习。合适的教材对于整个教学过程能够起到催化剂和加速器的作用。目前，国内市面上的机械制图教材大多数分为两类：机械和非机械两类，对于设计专业来说，针对性还不够强。即便有一些针对于工业设计专业的机械制图教材，但基本上还是对于非机械类制图教材的一个简化，并没有实质性的知识点之间的整合。针对这种现状，非常需要一本能够从产品设计角度出发的机械制图教材，以加强这门基础课程与专业的集合程度。明确机械制图在整个工业设计专业教学体系中的地位。
总之，近年来，设计行业发展非常迅速，因此设计行业的最新动态对课程教学也会产生相应的影响，进而反映到实际教学实践中。今天的机械制图教学也应更紧密、更巧妙地与产品设计案例有机结合起来。帮助学生灵活的掌握相应知识点、规范、方法等，以便更好地进行产品设计和表现。机械制图作为工业设计专业的基础，是学生走向设计师的第一步，扎实的基础对于学生后期的课程学习有着深远的影响。
苏霍姆林斯基曾说：“许多学生不能掌握知识，乃是因为他们还没有学会流畅地读，有理解地读，还没有学会在阅读的同时进行思考。”在机械制图教学过程中，应尽可能地进行启发式的引导，将学生的自主学习和思考引入教学中，通过选用合适的设计类机械制图教材，然后将教学中的知识点与产品设计的案例深入的“互动”，同时可以通过一些讨论环节的引入，开阔学生的思维和想象力，从而更好地完善针对产品设计专业的机械制图教学。
关键词：机械工程；专业硕士培养；课程体系建设；创新能力培养
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）04-0040-02
一、引言
基于创新能力培养的专业研究生教育培养模式是适应北京市经济技术发展、适应创新型社会的必然发展方向，也是国家对研究生教育提出的新要求。近年来虽然我国已经超过美国成为制造业大国，但是创新能力仍然不强。专业硕士普遍存在的问题是与学术型研究生从培养环节、课程体系等方面没有明显区别，不能适应国民经济发展的需求。如何构建专业硕士研究生的课程体系，弥补专业硕士研究生培养脱离工程实际、实践创新能力不足的问题，有效提高研究生培养质量和学科建设水平，实时开展专业硕士课程体系教学改革和探索十分必要。
二、基于创新的地方高校机械工程学科专业硕士的课程体系建设
北京信息科技大学是北京市市属高校，其前身北京机械工业学院于1985年即开始招收研究生。机械工程是北京信息科技大学发展历史最长的学科之一，下设机械制造及其自动化、机械设计及理论、机械电子工程、车辆工程、先进装备动力学与控制、先进制造装备工业设计六个二级学科，在机械行业享有盛名。全日制专业硕士招生从2011年开始，到现在已经招生147人，获得硕士学位的毕业生65人。我校全日制专业硕士的生源对象主要是应届本科毕业生，参加由国家统一组织的全国研究生招生入学考试，研究生考试包括笔试环节和复试环节。笔试包括“政治+英语+基础课+专业课”模式，考试内容主要关注理论知识，无法考察学生的创新能力和综合素质。成绩达到当年的国家录取分数线即可进入复试（包括笔试和面试），由学院单独进行。笔试主要围绕学生的报考方向进行试卷设计，仍然注重理论知识的测试。目前的机械工程作为工程类学科中的基础学科，机械工程学科与产业涵盖的范围越来越广，越来越呈现多学科交叉融合的特点，机械工程的外延不断变化，学生需要掌握的知识与技能越来越多。机械工程学科内涵与外延的变化势必会引发机械工程专业硕士培养上课程体系的变革，因此如何培养专业硕士的实践动手能力和创新能力成为重中之重。
学校依据国家和北京市的科学和技术发展规划，结合北京市地区工业特点和现状，在保持和强化鲜明的技术特色的基础上，发挥优势，不断开拓创新，进一步明确在光机电一体化、先进制造、机器人、仪器系统等研究领域的学科主要发展方向。建设了智能制造、智能仪器、智能控制与现代设计等学科高水平科技创新研究平台，承担了一系列国家、北京市科技项目，将基础研究与应用研究相结合，工程专业应用培养与理论研究能力培养相结合，与近年发展的北京市重点学科、北京市重点建设学科等骨干学科相结合相支撑，逐渐形成了具有特色的面向工程、面向高端应用的专业人才培养模式。确定了学院机械工程专业领域定位于培养德、智、体全面发展的应用型、复合型的高层次工程技术和管理人才的发展目标。
现代科学技术的发展呈现出高度分化又高度融合的特点，边缘学科、交叉学科的不断产生，更加注重学生的知识整合能力。机械工程学科具有悠久的工程实践传统，在多年的办学过程中，形成了面向高端装备，服务机械工业的工程教育特色。学科下属六个二级学科，突破原有课程与学科之间的壁垒限制，将课程体系划分为：注重人格与素养养成的人文社科类课程群、注重发展的自然科学基础课程群、注重研讨与研究的专业基础与专业方向课程群等。培养研究生扎实的专业基础，使其掌握科学的思维方式与研究方法，促进学生摈弃了传统学科视角，积累了一套整体化的学习经验，以协同创新的眼光认识问题和解决问题，以便应付将来不同职业的要求，自如地进行专业转换和知识更新。
三、基于创新的地方高校机械工程学科专业硕士的实践体系建设
为满足应用型人才对实践教学环节的需求，机械工程领域工程硕士研究生的应用能力培养主要体现在以下方面：高端装备的机电系统的设计能力；智能制造过程中的检测、控制技术应用能力；先进制造技术于计算机辅助工具的应用能力；机电融合应用能力；协同创新能力等。建立了融合校内实践基地和校外实践基地的实践教学体系。
校内实践基地主要培养学生的基本实践能力，同时注重实践创新品质的培养。初期多以课堂理论教学和验证性实验为主，在增进基本理论认知的同时侧重对基本实验技能与数据处理能力的训练，并形成良好的科学实验习惯。
在校内实践基地建设了面向全院的必修实践课程“机械工程综合实践”，包括工程建模分析能力、现代制造工程技术、测试实验技术三门独立实践课程。工程建模分析集计算机图形学、网络技术、多媒体技术为一体，在虚拟条件下对工程产品进行构思、设计、制造、测试和分析等。掌握典型机电产品零件的三维虚拟模型建模方法；掌握典型机电产品三维虚拟装配体的装配方法、掌握应用零件三维虚拟模型以及三维虚拟装配体绘制工程图的方法、掌握分析零件三维虚拟模型相关参数的方法、掌握应用三维虚拟装配体进行运动仿真以及获取相关参数的方法。
现代制造工程技术，要求学生能够完成典型零件的数控编程与典型零件数控加工实验、数控机床主轴系统精度检测与分析，数字化生产线建模与仿真分析，使学生较深入地掌握现代制造工程领域内零件加工工艺的设计、程序的编制、数控机床主轴回转精度测试的实验方案设计、测量及数据处理与分析，掌握生产系统中解决实际制造系统问题的基本方法，提高解决工程实际问题的能力，为从事机械制造及其自动化领域的科学研究及工程应用打下良好的基础。
测试实验技术，从实验出发，使学生较深入地掌握机械工程领域常见物理量的实验方案设计、测量及数据处理与分析。掌握解决实际问题的基本方法，了解工程测试与信号分析的有关理论、实现与应用的基本思想，掌握现代测试与信号分析的理论与技术，提高将工程测试与信号分析技术应用于工程实际的能力，培养科学实验的能力，为今后从事复杂机械系统性能测试的科学研究及工程应用打下良好的基础。研究生通过一个相对完整的机械系统设计、制造、测试和控制的工程应用过程的基本训练，提高了创新实践的能力。
在校外与北京机床研究所、北汽福田、北京京仪集团、东方振动研究所等企业联合，构建了北京市教委与企业研究生联合培养基地。基于这些基地，合作开展科研，完成国家与北京市多项科研项目，配合企业进行基础理论与应用研究。注重的是通过实践培养学生从中总结规律、发现科学问题的能力。
四、结论
创新能力的培养是一项系统工程，结合本校特色，研究构建了机械工程专业硕士的课程体系以及实践环节，将校内校外实践基地融合，旨在培养专业硕士研究生的创新能力。在此基础上，还需要进一步研究培养专业硕士的课程教学模式、招生培养过程的监控机制以及毕业环节的考核机制，为国民经济发展提供更多合格的专业人才。
参考文献：
[1]陈小平，罗文标，曹蔚，等.全日制工程硕士研究生培养基地 建设的思考与实践[J].学位与研究生教育，2012，（2）：46-49.
[2]于福莹，肖宏，王加春，等.以实施“卓越计划”为契机探索全日制工程硕士培养途径[J].学位与研究生教育，2012，（2）：50-53.
[3]丁雪梅，甄良，宋平，等.实施分类培养，构建应用型人才质量保证体系[J].学位与研究生教育，2010，（2）：1-4.
Based on the Innovation of Mechanical Engineering Master's Course System Construction of Exploration
WANG Hong-jun
（Beijing University of Information Science and Technology Institute of Electrical and Mechanical Engineering，Beijing 100192，China）
摘要：培养学生的工程实践能力和创新精神是目前工科院校培养机械类本科人才的重点工作和核心任务。以重庆理工大学机械工程学院为例，该学院承担了全校机械类工科专业学生的实践教学任务，为提高和强化学生的工程实践能力及培育学生的创新精神，对现有的实践教学体系进行了改革与实践，逐步形成融专业认知教育、实验教学体系、实验课程建设和考核方法的人才培养体系，并在学生培养过程中得到体现和实践。
关键词：机械大类专业 工程实践能力 创新精神 实践教学体系
中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1673-9795（2014）01（b）-0000-00
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》中强调指出“加强实验室、校内外实习基地、课程教材等基本建设…强化实践教学环节”，以及《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）和《教育部等部门关于进一步加强高校实践育人的若干意见》（教思政[2012]1号）等文件强调高校实践教育育人工作的重要性。教育部发展规划纲要等重要文件为高等教育指明了方向： 深入推进本科生实践教学改革，坚持走以实践育人的内涵式发展道路，全面提高高等教育人才培养水平和质量[1]。
工程实践能力的提高和强化以及创新精神的培养是高等工科学校人才培养工作的核心和根本。由于特殊的专业背景，机械类专业学生更应该具有较强的工程实践能力和创新精神。从理论上讲，经过四年的基础课和专业课的学习，以及实践课程锻炼，学生应具备毕业后在工厂、企业快速上手进行产品设计、制造、加工和工程管理的能力。而这种快速上手能力的培养与学校工程实践能力的提高和强化密不可分[2]。在当前世界产业结构重新调整、英美等发达国家重新回归高技术制造业时代，我国必须加快培育和发展战略性新兴产业、推进产业结构升级、加快经济发展方式转变的形势下。工科院校对于学生工程实践能力和创新精神的培养显得更加尤为重要[3-4]。
机械工程学院承担了我校所有工科专业的机械基础和机械专业的实践教学任务，每年涉及学生人数3000余人，覆盖面非常广泛，肩负着我校机械大类专业学生工程实践能力提高和增强以及学生创新精神和能力培养的重担。因此，围绕服务于装备制造产业和汽车摩托车产业，满足重庆市地方区域经济发展需要，对我院现行的实践教学体系进行了改革与实践，逐步形成融专业认知教育、实验教学体系、实验课程建设和考核方法的人才培养体系，并在学生培养过程中得到体现和实践。
1 面向产业需求，开展机械专业新生教育
开展面向新生的专业教育，对培养和激发学生探索机械领域未知世界，培养创新意识和创新精神尤为重要。学院依托与中国机械工程学会、重庆机械工程学会等行业协会的关系，聘请行业内有名望的教授、专家和学者对刚入学的新生进行专业教育。通过专业教育，学生迅速了解机械学科前沿知识、先进的机械设计理念、巧妙的机构运动学等知识；了解世界最先进的机械工业大国的工程教育发展情况，培养学生对机械专业的兴趣；学生对自己所学专业有一个较为权威和全面的了解，增加专业的认同感和归属感，培育学生的创新精神。
2 以建设机械类专业实验教学平台为重点，完善实验教学体系
以培养大机械基础之上的某一专业领域的工程实践和创新能力为培养目标，结合新时期我国经济建设和服务重庆地方区域经济发展社会需求，发挥我校在汽车摩托车产业和装备制造业的学科优势和发展特色，对实验教学内容进行层次化、模块化和系列化的创新性改革，建立了既与理论教学独立并行，又相互联系，目标清晰，载体明确，并适应学生知识、能力、素质协调发展的“三平台、模块化、层次化”的实验教学体系。
按照学生所处学习阶段，分别设置机械基础实验教学、机械类专业实验教学和机械工程创新实验教学三个平台，分属基础层、综合层和创新层，实现了分层次实验教学；每个实验教学平台根据不同的教学内容，配置了相应的教学模块，完成特定的教学目标，实现了模块化实验教学；对于机械基础实验教学平台和机械类专业实验教学平台分别设置了基本型、综合设计型和研究创新型的实验项目。
（1）机械基础实验教学平台 该平台面向机械类和近机械类学生进行机械基础实验教学，实验教学内容主要按照一般机械产品的生命周期，从产品策划、设计分析、制造和测控过程进行设置。教学目标是让学生巩固机械工程基础理论知识，掌握基本的实验原理、方法与技能。该教学平台主要覆盖了力学、机械设计、制造技术、检测与控制技术和工程材料等方面的实验教学内容，包括8个实验模块。该教学平台主要在机械基础实验室板块完成教学工作。
（2）机械类专业实验教学平台 该平台面向机械类学生开展机械工程专业实验教学，目标是让学生巩固机械工程理论知识，熟练使用本专业的常用仪器设备，掌握实验原理、方法与技能，具备设计和独立进行机械工程综合实验研究的能力。该平台具体包括机械制造、车辆工程、机械电子、材料成型和工业设计5个子平台，包括机械设计、制造、机电控制、汽车原理与机构、汽车性能、发动机原理性能、机械电子等10个实验模块。
（3）机械工程创新实验平台 该平台面向全校学生开放，机械工程创新实验平台教学目标是培养学生的实践动手能力和创新能力，树立工程意识与团队协作意识。主要通过各类学科竞赛、实验创新基金项目、实验技术开发基金项目、AutoLife汽车传媒工作室等实现。
3 加强实验课程建设，更新实验内容
在实验教学过程中，应实时地根据学校人才培养方案对实验课程体系与内容进行进一步的改革，改革后的实验教学内容涵盖学科更广，实验项目的设置上贴近工程实际。对于机械基础实验教学平台，将在现有《机械工程基础实验I》、《机械工程基础实验II》、《机械工程材料课程实验》、《平面设计制作实验》4门实验课的基础上，新增《材料科学与工程基础实验A》、《材料科学与工程基础实验B》2门实验课；对于机械类专业实验教学平台，将在现有《机械制造综合实验》、《车辆工程综合实验》、《材料加工综合实验》等5门实验课的基础上，新增《地面武器机动技术》、《汽车服务技术》3门实验课。实验项目将由122个增加到180个，其中综合设计型与研究创新型实验项目个数占75%，学时占85%。在实验教学内容的更新与改革过程中，力求教学内容做到跟踪机械工程学科特别是汽车摩托车产业和装备制造业的技术发展前沿，增加专业性较强，技术含量更高，创新性更强的研究创新型实验，让学生全面了解和掌握机械工程学科发展的理论、方法和研究技术。
4 建立和完善科学的考核方法
目前对于学生实验教学的考核过于片面，结果不尽科学合理，将建立多元化的实验考核方法，统筹考核实验过程与实验结果，以激发学生实验兴趣，提高实验能力，具体实施情况为：机械基础和机械类专业实验教学平台所属的实验项目，将利用自行开发的“全面开放实验综合管理系统”中的预习模块对学生预习情况进行考核，经考核合格后方可预约实验。实验课程成绩由各个实验项目成绩组成，实验项目成绩评定采取实验操作过程与实验报告相结合的方式，分为优、良、中、及格、不及格五个等级。
（1）对于基础实验，主要采取实验全过程的评价方法。指导教师应根据学生实验出勤情况，实验过程中表现出来的基础知识和实验技能，结合所完成的实验结果和实验报告，给予综合评定。按照百分制计算，出勤率占10%，实验过程和实验技能表现占30-40%，实验结果和实验报告占50-60%。根据实验项目具体确定比例。
（2）对于设计综合型和研究创新型实验，则侧重考察学生自己动手，提出问题、分析问题和解决问题的能力。指导教师应对学生在实验过程中的表现及时给予点评、指正。同时为了强化实验教学效果，激发学生实验兴趣，亦可由学生在实验过程中扮演指导教师角色，对实验过程进行点评，指导教师完成最后总结。实验过程和实验技能，与实验结果和实验报告的比例基本按1：1进行成绩评定。
（3）机械工程创新平台的考核主要从方案的可行性、作品的水平、获奖情况、知识产权情况等方面多层次进行考核，并给予相应的科技学分或素质学分。
5 结论
机械类专业本科教育的重点和核心是提高和强化学生的工程实践能力，培养学生的创新精神，通过增设专业认知教育，激发学生探索未知领域的兴趣，培养学生的创新精神；建立多层次的教学平台，完善实验教学体系，实时更新教学内容，跟踪机械专业前沿知识，丰富和充实实验教学内容，提高和增强学生工程实践能力；分类、分层次建立科学合理的实验考核方法。构建了融专业认知、实验教学体系、课程建设和考核方法于一体的人才培养体系，并在学生培养过程中得到体现和实践。
参考文献
[1] 王雷，凌雪.机械专业卓越工程师培养实施的思考[J].中国现代教育装备，2012，1：50-52.
[2] 李凤兰，马维金.机械专业实验教学的探索与实践[J].太原理工大学学报，2007，4：72-74.
1、建筑、艺术和社会科学、工商管理、会计、商业管理、计算机工程、商业分析、计算机科学、信息系统、牙科、工业设计、环境研究、法学、医药、音乐、护理、制药、项目及设施管理、房地产、科学工程、生物工程、化学工程、土木工程、工程科学、环境工程、电气工程、工业及系统工程、材料科学与工程、机械工程等。
2、新加坡国立大学最早可追溯自1905年设立的英皇爱德华七世医学院及1927年设立的莱佛士学院(那时的新加坡是英皇的殖民地)，1949年这两所学院合并成马来亚大学，后改名新加坡大学。1953年南洋大学在东南亚华人社群的倾力支持下成立，成为新加坡第二所大学。1980年新加坡大学同南洋大学正式合并成为新加坡国立大学。大学目前已拥有9大学院，共50多个学系，提供高水准的学术课程。此外，学校还拥有9个研究生院、多所研究机构及多个研究中心。学校是环太平洋大学联盟、亚洲大学联盟、亚太国际教育协会、国际研究型大学联盟等著名高校联盟的成员。学校在工程生命科学及生物医学，社会科学及自然科学等领域的研究享有盛名。
（来源：文章屋网 ）
英文名称：Journal of Xi＇an Shiyou University(Natural Science Edition)
主管单位：陕西省教育厅
主办单位：西安石油学院学报
出版周期：双月刊
出版地址：陕西省西安市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1673-064X
国内刊号：61-1435/TE
邮发代号：
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1959
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CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
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中文核心期刊(2008)
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Caj-cd规范获奖期刊
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［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］
[关键词]逆向工程；人机工程学；改良设计；实验
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.20.251
为了能够在市场竞争中取得优势，很多企业不断改良产品设计，推出新产品。因此，产品改良设计的原理与方法是工业设计专业学生所必须掌握的。《工业产品再设计》课程即是针对如何改进现有产品的工业设计专业课程。[1]人机工程学是工业设计中重要的辅助手段。[2]在工业设计领域，人机工程学为衡量产品使用舒适度提供了参考和评价标准。而在人机工程学应用于工业设计实践方面，Shenchang Eric Chen提出形态混合迁变的方法，即可以运用人体尺度数据与产品数据合成新产品造型。本文所介绍的实验方案，运用逆向工程[1][3]的方法：首先用油泥、发泡泡沫等材料制作人体生理构造反形，再利用shape averaging[3]（Morphing）法对人体反形与产品形态进行混合迁变，得出新的产品形态。本文列举两例自行车把改良设计实验。
1 实验1
本实验运用手掌持握反形（有手指凹陷）与目标车把合成新的车把造型，目的在于改良和优化现有车把与手掌生理结构的吻合度。使用带有手指凹陷构造的手掌持握反形，可以得出持握稳定的车把设计结果。
（1）利用油泥手工制作手掌持握反形（有手指凹陷），并利用数字化三维扫描仪和Stereo 3D获取其三维数据（图1）。
（2）利用数字化三维扫描仪获取目标车把（图2）三维数据。
（3）分别抽离等量的手掌持握反形（有手指凹陷）与目标车把的截面轮廓线。
（4）将两组截面轮廓线置于同一坐标系，并缩放调整位置与尺度。
（5）将两组轮廓线进行混合运算，并采取不同的Morphing比例，选择最佳混合迁变结果，其加权比例为3∶7；图4左侧为目标车把局部截面轮廓线，右侧为油泥手掌持握反形（有手指凹陷）局部截面轮廓线，红色为所选最佳结果。
（6）以步骤（5）中的结果，创建新曲面，生成最终形态（图3）。
（7）制作改良车把设计效果图（图略）。
2 实验2
本实验运用手掌持握反形（无手指凹陷）与目标车把合成新的车把造型，目的在于改良和优化现有车把与手掌生理结构的吻合度并且保留一定的手掌自由度。使用不带有手指凹陷构造的手掌持握反形，可以得出持握稳定性稍差，稍有些手掌活动自由度的车把设计结果。
（1）利用油泥手工制作手掌持握反形（无手指凹陷），并利用数字化三维扫描仪和Stereo 3D获取其三维数据（图5）
（2）利用数字化三维扫描仪获取目标车把（图2）三维数据
（3）分别抽离等量的手掌持握反形（无手指凹陷）与目标车把的截面轮廓线
（4）将两组截面轮廓线置于同一坐标系，并缩放调整位置与尺度
（5）将两组轮廓线进行混合运算，并采取不同的MORPHING比例，选择最佳混合迁变结果，其加权比例为5∶6；图7左侧为目标车把局部截面轮廓线，右侧为油泥手掌持握反形（无手指凹陷）局部截面轮廓线，红色为所选最佳结果
（6）以步骤（5）中的结果，创建新曲面，生成最终形态（图6）
（7）制作改良车把设计效果图（图略）
3 结 论
本文所介绍的两例实验为2014年天津工业大学机械工程学院工业设计专业《工业产品再设计》课程实验。实验案例表明：两个设计方案均有效的对自行车把的造型进行了改良设计。所不同的是实验1的结果可使手掌持握车把时贴合更为紧密，实验2 的结果手掌持握的自由度较高。两种改进设计可适用于不同使用习惯的人群。由于设计来源于人体结构反形，这种直观反求的方式保障了人体结构与产品外形的吻合度。本实验的结果取决于手掌持握反形与目标车把形态的混合结果。故，手掌持握反形的设计在本项实验中至关重要，直接影响实验结果。因此，本实验的局限即在于设计结果对不同生理尺度的适应性较差。因此，本实验的方法，可以拓展为运用多件不同尺度的手掌持握反形得出多个设计结果，即可以产生不同尺码的产品，以符合更多人群的需求。
本课程实验使学生掌握了基于人机工程学的产品改良设计方法，激发了学习兴趣，培养了专业技能，提高了学生对工业设计专业的认知度。
参考文献：
[1]陈永超，王秋惠，杨爱慧，等.基于逆向工程技术的工业产品再设计课程实验研究[J].中国市场，2015（19）.
[2]卢兆麟，汤文成.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展[J].工程图学学报，2009（6）：1-9.
关键词：机械类；《机械工程制图》；教学内容；教学方法
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）32-0047-02
工程图样是工程信息的载体，它准确地表达工程对象的形状、尺寸、材料和技术要求等。工程图样是制造机器、工程施工的主要依据，被称为“工程界的技术语言”。因此它是工科类本科生必修的一门重要的技术基础课。
一、现有机械类专业制图教学中存在的主要问题
1.机械大类包含专业内容广泛，就我校而言就包含了机械设计制造及其自动化、农业机械化、交通运输、工业设计等8个专业。课程由机械专业专任教师讲授，因此教学过程中教学大纲的设置，教材及习题集的选用均以机械专业为主导，教学和实践内容中缺乏与相关专业密切相关的教学内容，针对性较差。
2.制图课程基本在大学一年级完成，学生缺乏基本的专业知识和实践经验，现有教材的教学内容设置直接从几何元素开始，学生对投影基础知识与工程制图的关系不明了。
3.现有教材都沿用传统的制图教学内容，其中一些复杂的线面关系求解方法、复杂交线画法等如果采用三维辅助设计的方法很容易即可完成，学生过多精力放在尺规作图学习上，会导致学生注重画图过程而创造思维无法得到充分训练和提高。
4.尺规绘图逐渐被计算机绘图所取代，学生在制图中严谨认真的工作作风方面的培养力度不够，学生工程素质下滑。
二、教学内容改革
对教学内容削枝强干、注重实用，精选和更新有利于学生能力培养的内容和知识，删减不必要的重复和烦琐的部分，增加反映当代科技发展的内容。课程内容改革侧重“工程应用”，力求将画法几何、机械制图、机械设计、计算机绘图、三维实体设计、计算机辅助设计等相关课程有机地融合在一起，集图学、设计为一体，以设计为主线，组成新的课程内容体系。提出以工程实例为基础，以机械设计合理性为依据，以掌握学习机械制图国家标准为前提，达到制图与用图一体化的目的，可有效克服学生学制图而不知“图”为何用的弊端。课程内容侧重对学生工程技术应用和创新能力的培养。淡化了纯理论分析，如直角投影定理，直角三角形法、轴测图画法等，增加了机械工程实例分析，组合体三维构形设计等内容。对制图教学中原有的尺规绘图部分进行削减，在课程中加二维和三维计算机辅助制图内容。绘图技能的培养改为手绘加机绘来完成。同时可以避免手绘图与计算机绘图脱节，导致学无所用。课程内容力求贯彻少而精、理论与实践相结合的原则，紧密结合机械设计过程，应用实例从组合体到装配图贯彻一致，与机械设计制造方面的知识相结合，具有较强的针对性和实用性。整合、优化机械设计基础课程内容，把后续如CAD基础课程中的螺旋千斤顶、机械设计课程中的一级齿轮减速器等有关的内容选用其中典型零部件穿插到制图各章学习实例中，突出知识的连贯性，每章后配有工程训练题目，方便学生动手能力的培养。旧的课程体系讲授完零件图和装配图后进行金工实习，教师花很多精力讲授零件图的视图选择、表达方法，但由于学生缺乏生产实践经验，不了解零件加工、制造过程及测量方法，学生思路仍停留在组合体投影的基础上，尤其是铸造零件和加工零件的工艺结构、技术要求部分，学生更是不易掌握。新课程体系在第2章增加机械工程实例及典型表面的加工方法等工程实践内容，先让学生简单了解典型加工过程，之后再从点、线、面、体、组合体、零件、装配体以及对应的点的投影、线的投影、面的投影、体的投影、组合体投影、零件图、装配图着手，逐步分层次的让学生掌握制图的最基本的知识。
三、教学方法改革
现行工程制图教学是以我国工科教学模式为主，课程内容以机械专业为蓝本讲授。但不同的专业人才培养需求不同，专业特点各异，完全照搬机械专业的教学内容和教学模式不利于后期专业的需求，也无法调动学生学习课程的积极性。因材施教，改善传统教学模式与专业教学要求的不适应性势在必行。
1.增强徒手绘图，以美学教育激发学生学习兴趣。随着计算机二维和三维建模技术的发展，越来越多的将计算机制图的内容融入到制图课程中，造成学生空间建模想象能力不足，三维以二维图形为基础进行拉伸、旋转、扫掠等形成，生成三维产品模型的前提是二维解构，徒手绘图尤其是徒手绘制轴侧效果图变得越来越重要。增加轴测图等具有立体效果图形的手绘练习，在树立空间想象力的同时也增加了手绘的体验，有利于培养学生的形象思维和灵感思维等发散性思维能力。工程制图是一门首先作用于视觉感观的科学，工程师必须具有一定的美学素质才能使其设计的产品即实用又美观，在教学各环节中渗入美学意识，注意把握图面上的各种视觉因素，如线条、符号、图形、字体、尺寸等细节的审美标准，增强学生的美学意识，以适应现代工业生产建设的需要。
2.实践教学注重专业性，培养学生创新思维。根据专业特点机械类工程制图主要存在两种类型，一类是纯工科类，如机械、农机；一类是侧重艺术类，如工业设计。每个专业后续专业课程不同，对制图的要求也不同。纯工科类注重逻辑推理与抽象思维，侧重艺术类注重形象思维和灵感思维等发散性思维能力。现行机械制图的图例多取自机械部件，如发动机、齿轮油泵等，对机械以外的专业大多复杂难懂。因此在“机器测绘”、“工程制图综合训练”等实践环节增加专业性强的对象，工程应用实例也选取专业性强的典型实例。如针对农机专业的特点，与农业机械教研人员协作，将农机中的犁体曲面测绘、谷物联合收割机的切割装置装配、链轮的测绘等引入到制图实践教学中，增强学生的动手能力，不仅图样表达能力和读图能力有了明显提高，真正体验到了学以致用，而且还增加了对本专业的学习兴趣和信心，为培养学生真正成为“知识、能力、素质”型具有创新精神的高素质人才摸索了一条道路。又如，针对工业设计基础课程的工程制图教学，与产品设计专业课相结合，补充与日常生活紧密相关的物品宿舍小家电、工具手柄、手机壳体等造型和功能相对简单的产品为基础展开作图训练，对应制图方法即按照箱体类零件、轴套类零件、指支架类零件的制图规则来绘制。
3.课内课外相结合，培养学生自主动手能力。目前制图主要采用教师课内精讲细练，课外加强辅导，学生课内认真听讲，课外完成教师布置的习题为主的方式。学生既没有积极性课业负担又重。针对这种现状，提出一种以赛代练，以赛代学的学习方式。具体做法是将学生分成若干个小组，每个小组模拟“大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛”主题内容，根据完成的情况给每组进行打分，选拔优秀的队伍代表学校参加全国的比赛，其主要目的是鼓励学生在掌握课堂教学内容的同时，积极参与各类重大赛事，并通过参赛，开拓学生的视野，因材施教，增强团队合作意识，促进创新性人才的培养。大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛包含尺规绘图（根据轴测图绘制零件工程图）和计算机绘图（根据给出的零件图、轴测图和文字说明绘制零件的三维模型、按要求装配成装配体并绘制零件图和装配图）两部分组成，可全面的锻炼学生的读图、看图、设计等综合能力。
参考文献：
[1]吴杰，罗昕，张宏文.高等农业院校农机专业制图课程教学改革探讨[J].高等农业教育，2006，3（3）：59-60.
[2]李亦婷，赵静.针对设计专业的制图教学改革[J].新课程研究，2011，（12）：114-115.
关键词：扁平化；移动学习；APP界面设计
中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）07-0214-02
随着信息技术和移动通讯技术的不断发展，人类的生产、生活以及学习方式正在发生变化，传统的教育、教学模式面临巨大变革。移动学习因其移动终端、学习地点、学习时间的自主性，受到越来越多学习者的青睐。移动学习APP界面作为学习者与移动学习的直接媒介，其设计风格也影响着学习者的学习状况。扁平化设计风格在近几年逐渐成为一种设计风潮，特别是以微软和苹果为主的几大公司在其APP界面设计上一改以往流行的拟物化设计风格，开始寻求一种新的界面设计语言，它抛开了立体装饰、阴影、渐变、透视等效果，崇尚以简洁、平面化的呈现方式，达到言简意赅的目的，给界面设计带来了一股新的风潮。[1]将扁平化引入到移动学习APP界面设计，可以压缩信息结构层级，使其由多维转为二维平面衍生，减少交互，提高学习信息的识别性，增加学习资源的存储性；同时满足人们多变的审美倾向，实现学习效率的提高。
1 移动学习APP界面扁平化设计的理论依据
扁平化一词来源于一种企业的管理手段，当企业扩大规模时，由原来的增加管理层次转换成增加管理幅度，当管理层次减少管理幅度增加时，金字塔的组织形式就变成扁平状，这是一种化繁为简的过程。
随着设计产业的发展，设计管理者认识到需要多样的设计风格和形式不断交替，来满足大众的艺术需求。从欧洲文艺复兴开始，到古典主义、现实主义美术、印象主义、新艺术运动，再到 20 世纪的立体主义、表现主义、抽象主义、波普艺术等的出现，艺术由开始的写实风格到后来出现抽象风格，形式不断地丰富并且流派也越来越多样化，使艺术走向一个多元化的发展。[2]扁平化概念的最核心在于：去掉冗余的装饰效果，让“信息”本身重新作为核心被凸显，并且在设计元素上强调抽象、极简、符号化。[3]
2 移动学习APP界面扁平化设计的意义
APP界面设计是指应用程序的图形用户界面设计，这是一种集计算机科学、艺术学、心理学等多学科为一体的人机系统工程。目前，移动学习APP界面存在着“繁复华丽、不易于操作、缺乏艺术美感”的弊端，阻碍了其移动学习活动的不断推广。扁平化设计风格的出现不只是单纯地为了审美需求的变化，而是由于数码产品电子化、信息化的程度越来越高，因此用户对产品界面设计的要求也应运而生。
2.1带来优质的学习体验
扁平化设计给人一种全新的纸面化的体验，界面设计的所有视觉元素归纳一种单纯的平面化设计。和PC端的界面相比，移动客户端的界面相对较小，因此简洁的扁平化设计可以缩短访问路径，有助于学习者快速有效地获取有用的信息，同时层级化减少扁平化信息显示方式，也能使学习信息承载空间加大，利于学习者进行信息的综合判断，区别信息类目，形成操作的连贯性与一致性。在高速信息化的今天，这种新的设计方式和思维能够有效过滤过度繁复的设计元素的干扰，强调使用价值与学习者需求的吻合，有助于提高学习者的学习效率，带来更好的学习体验。
2.2满足视觉审美的追求
扁平化设计是一种纯粹的美的体现。这种美不是量化的，它是将视觉元素通过审美经验去繁为简的方式，以一种新的美的形态展现给学习者，审美感受能够唤起学习者的情感体验和自我认同，使学习者享受视觉美感带来心灵和情感的升华。在信息时代，审美感受是非常重要的，创造出一种审美于学习中的氛围，将有助于增强学习者的兴趣，更好地开展学习活动。
3 移动学习APP界面扁平化设计的应用
扁平化是一种弱化拟物性，简洁至上的设计思维，通过版式、图标、色彩、文字的系列设计，形成全新的美好的体验。基于扁平化的移动学习APP界面设计，则在于探索一种最适合的表现形式去展现移动学习的意义，同时考虑学习者对移动学习的认知性、视觉体验的艺术性。当学习者与移动学习客户端产生交互，并体现出它的价值和意义，才能对移动学习产生好的心理感受，调动学习的积极性，深入持久地进行学习活动。[4]
3.1版式的统一性
版式设计从字面上看，是指视觉系统内的各个元素在一定空间内进行编排的过程。基于扁平化的版式设计则是设计技能与艺术的高度统一，它要求所有的元素回到最原始的状态，精简、干练，让学习者更容易理解，体现学习的主题。扁平化的版式设计强调统一性，在于把界面中碎片化的信息和各个视觉元素用一种无形的线索系统化，用干净单纯的表达方式，使画面的整体视觉风格保持高度的协调性和统一性，形成轻松自主的学习体验。
3.2图标的符号化
“图标就是具有指代意义的图形符号，这是一种高度浓缩的图形，能够很快地传达信息，且便于记忆。”5基于扁平化的图标设计体现了人类设计思维由抽象―具象―抽象的循环。扁平化设计是以符号化的几何图案或形象图案进行组合来对抗拟物化强调过分质感的设计，更容易被学习者认知和记忆。扁平化的特点是简洁，但不简单。扁平化的图标设计是利用学习者对抽象的符号化的图形的认知，将学习信息图形化的过程，传递的是一种意义、意念。对学习者来说，这种抽象、具有艺术符号风格的图标将有利于加快信息传递、提高学习效率。
3.3色彩的风格化
色彩设计简单来说就是色彩的搭配。基于扁平化的色彩设计更注重的是一种色彩基调的控制。不同色彩具有特殊的意义、象征性，可以在学习者的精神世界里产生丰富的意义，影响学习者的认知和审美情感。色彩中的对比色、互补色、同类色这样的色彩规律对色彩搭配、色彩区域的划分，有着很好的指导性。iOS7舍弃了边界，依靠色彩的扁平化来体现信息的交互，基于图形或者图标以及主题颜色来达到对于信息的控制和交互的体验，同时无形之中在用户的大脑中形成了一种“色彩记忆”。[6]色彩的形式感、色彩所能传递的情感等，极大地左右着移动学习的艺术表达，这表明色彩设计在移动学习APP界面设计中具有极大的能动性。
3.4文字的表达性
文字是APP界面设计的重要组成部分，主要功能是阅读，用来区分信息的重要程度。文字作为一种信息情感传达载体，能传递情感信息，启发联想。基于扁平化的文字设计，强调的是一种和谐之美，将抽象、单一、枯燥的学习内容转化为充满情感、极具审美、富有感染力的信息，专注于对内容信息的表达，给学习者营造良好的学习环境，提供优秀的学习资源，激发学习兴趣，引起求知需要，提高学习效果。
由于移动设备硬件技术的不断发展，越来越多的不同尺寸界面出现在移动设备上，因此移动界面需要具备更灵活的适配性，而扁平化视觉界面比拟物化视觉界面更轻更简洁，更容易被设计师处理和调整，也能降低页面重量和缩短加载时间[7]。与层级化界面设计相比，扁平化的界面设计缩短了学习者到达学习目标所需要的时间，其利用尽可能少的页面来向学习者提供尽更多的信息，因此，学习者可以快速找到自己所需的学习内容，提高了学习者访问信息的效率。
4结语
移动学习APP界面设计的扁平化是一种学习者与界面关系的设计，包含了学习者体验与界面设计的协调、学习者与界面的情感交流，这也是设计学所强调的用户与设计之间关系。随着移动学习技术的不断深入，学习者获取知识的控制权逐渐掌握在自己手中，颠覆了学习的传统模式，新的技术能使学习者充分自主地享受更多地学习资源。扁平化设计除了视觉审美上的转变，也是一种崭新的视觉语言和设计思维的产生。基于扁平化的移动学习APP界面设计摒弃华丽的设计，重视情感信息传达，以学习者的需求和美学标准为目标进行设计活动，通过围绕移动学习与学习者的关系，在满足其视觉审美需求的同时，更要保证其使用的效能与效率。从扁平化的视角来研究移动学习APP界面设计，对于学习认知和学习效果影响深远，也为移动学习的应用发展提供了一种新的思路。
参考文献：
[1] 张贝，方卫宁. 扁平化风格界面设计的探讨[C]// 中国机械工程学会工业设计分会、辽宁省机械工程学会.2013国际工业设计研讨会暨第十八届全国工业设计学术年会论文集.中国机械工程学会工业设计分会、辽宁省机械工程学会，2013：4.
[2] 刘静. 扁平化设计在交互设计中[J]. 设计艺术研究，2015（1）：61-63，73.
[3] 扁平化设计-百度百科[EB/OL].http：///link？url=pr0odtpXmhyNtVpqXu-cR8GklW-TwbcMXeJYgSF7UdV PV8Ur76TR80o2b9Q8i8c2N1kF9JOqvHA6Ub2olcxvf_.
[4] 沈晖.艺术符号学视角下的移动学习客户端GUI设计[J]. 现代教育技术，2015（11）：100-105.
[5] 阿历克斯・伍・怀特著.黄文丽，文学武译.平面设计原理[M].上海：上海人民美术出版社，2005：51.
