时间：2023-09-19 16:27:38
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篇机械设计与机械原理的区别，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 案例教学 功能原理设计 商品化设计 创新设计
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.10.040
Teaching Research of Machine Design Science Based on Cases
LI Keqin
（School of Mechanical Engineering， Hubei University of Technology， Wuhan， Hubei 430068）
Abstract Machine design science is an important major course of machine design and automation specialty. This course enlightens student's innovation design thought and potential， improves their practice ability. Many cases are selected. Teaching and methodology is discussed， included function principle design， practical design and commodity design.
Key words case-based teaching; function principle design; commodity design; innovation design
21世纪的世界，国际间的经济竞争日益激烈突出，主要的表现为世界市场的商品竞争。每一个国家的生存与发展都不可能离开这个全球市场。市场竞争的生命力源自产品的创新。任何先进的高科技成果要想转化为有竞争力的商品，这其中设计起着至关重要的决定作用。
然而，设计与科学研究又有很大的区别。设计区别于科学研究的本质是更加需要人们的创造力，创造出世界上还没有的东西，实现人们的构思，实现人们希望实现的的功能的产品;设计的结果是创造一个更好的新世界，永不停歇。
1 功能原理设计之教学实践
“功能”是机器的灵魂。①功能原理设计的重点在于提出有创新的构思，是对后续的产品设计起着决定性作用的工作，使机器的品质发生根本性和革命性的变化。
好的功能原理设计既应该有创新构思，同时，又应周全考虑其市场的竞争潜力，脱离国际国内市场需求的盲目创新是死路一条、没有任何意义的。
“综合”是功能原理设计的良策。“综合”是不可能有现存的、任何约定方法的;即：不可能只需按某种“方法”去做，就可以寻找到好的解法;功能原理设计的问题往往是有多解的问题，既不可能只有唯一解，也不可能绝对无解。这是如何教与如何学的难点所在。
广义功能原理设计的思想引入学习中。千百年来人们洗衣都是靠手工搓，擦板擦、刷子刷，更原始的方法是用棒打或脚踩。洗衣的目的是解决附着在衣物表面的污垢脱落问题。为了分离污垢和衣物物料，可以设计多种功能原理来实现，搅拌式洗衣机就是常见的解决方案：即在洗衣筒中心装上一竖直的立轴，在其轴上部靠筒底处安置摆动翼，由传动机构带动，使它周期地正反向转动，使水流和皂液能与衣物不断相互摩擦、碰撞冲击、翻搅等，这样就能达到洗涤的目的。人们总希望洗衣机的功能越全越好，后来又出现了集洗涤、漂洗和脱水功能于一身的全自动洗衣机。近年来，洗衣机家族越来越庞大，种类越来越多，新出现的洗衣机有：冷沸腾洗衣机（绿色环保，不需要洗涤剂）、烘干洗衣机、电磁洗衣机、气流洗衣机、仿生搓板式洗衣机、模糊逻辑洗衣机等。这些都是广义功能原理的设计成果。
在打印机的打字功能发展的历史上，原来的纯机械式打字机由于受惯性作用的约束而难以提高打字速度，一开始人们只从纯机械的角度来解决问题，于是出现了字球式打字功能原理和瓣式字盘打字功能原理的打字机;这两种纯机械式的打字功能原理在提高打字速度方面的潜力是很有限的。其后出现了针式打印功能原理的打字机，这种针式打印功能原理引进了电磁对针的控制，基本还是纯机械的，但是它却是作为一种纯机械向广义物理效应过渡的类型，因为它打破了字头打印方式的局限而采用了点阵方式，这就为随后的喷墨打印和激光打印开辟了成功的途径。喷墨打印和激光打印则是典型的广义物理效应的应用。打印机的发展历史很好地证明了广义功能原理以及广义设计学思想的成功运用。
2 案例教学实践
案例教学法②起源于美国。案例教学有助于培养和发展学生主动参与课堂讨论，颇具绩效。
在机械设计过程中，实用化设计是在功能原理的基础上，将原理方案进行结构化、转化为实体，使原理构思一步一步地转化为有实用价值的实体机械产品，达到实用的目的要求。对于机械产品来说，工作原理确定后，首先要进行工艺动作构思和分解，初步拟定各执行构件大动作和各动作的相互协调关系，即进行机械运动方案设计和机械简图设计。
总体布局的原则主要有：（1）有利于功能的实现;（2）结构紧凑;（3）动力传递路线力求简短、直接、提高传动效率;（4）各零、部件的位置安排布局应该方便拆卸、装配、调整、维修等，提供高度可靠的安全保护。
总体布局此时引入案例教学恰到好处。如轮式装载机、开式压力机的案例。轮式装载机（见图1）的总体布局为水平方向，工作头在前部、发动机在后部、中间是司机室，布局非常合理，有利于提高作业稳定性、有利于作业准确、有利于安全生产。而开式压力机（见图2）则为垂直上下的总体布局形式，该机的动力布置在上部，下部有机身和工作台，便于操作，整机的稳定性好，方便冲压成型作业。
在机械运动协调设计方面，不同行业的作业机械大有不同。如起重机械广泛应用于企业、港口码头、建筑工地等;起重机械不仅可以作为典型的辅助生产设备，完成原料、半成品、制成品的装卸搬运作业，还可以完成机电设备的安装、维修等，而且也是一些流程作业（如钢铁冶金生产）中的必需关键重点设备;而起重机械一般由四大机构（起升机构、变幅机构、运行机构、回转机构）、金属结构、动力设备等组成;四个独立的机构只能采用“集中控制、分散驱动”的设计。而在比较小型的机器设备中，如点钞机、家用缝纫机、蜂窝煤成型机等，一般均采用“集中驱动、分散控制”的设计，设计的重点和难点就是分配轴设计。
3 商品化设计教学实践
竞争是商品经济和市场经济的客观规律，也是促进技术进步的动力和源泉，机械设计要提出创新构思并使之迅速转变为有竞争力的产品，要在市场竞争中具有强大的竞争能力和生命力。检验设计成功的唯一标准是市场。
设计的产品进入商品市场：（1）首先给人以直觉印象的就是其外观造型和色调。普遍心理选择是先入为主。在市场经济的竞争背景下，某商品的外观一旦被看得“入眼”，极大可能地通过“预选”、获得参加“决赛”的资格。如林林种种的各色轿车和城市SUV，均有各自的拥磅者和消费群。（2）要使设计的产品胜于其它，获得较高的市场占有率，就要力求做到“价廉、物美”。价廉必须降低成本;物美必须保证质量和优越的性能，就要运用“价值工程原理”进行价值优化设计。（3）产品的通用性是现代产品不可忽视的问题。为缩短设计周期，使设计的产品以高速度、高质量、多品种去参与竞争，产品的结构件和组合件要实现三化：标准化、系列化、模块化。（4）适用性是争取用户的重要手段，可以拓宽面向，考虑一机多用和具备多功能，更新产品以满足市场不同需求。（5）绿色环保的要求、可回收设计，资源利用率最高，能源消耗最低的机械产品。
以前的机械设计教学不太重视机械产品的实用化、商品化，现在尤其应该改变这种固有的观念，要让学生懂得功能原理设计、实用化设计、商品化设计都是同样重要的。
4 结束语
工程教育本质上是一种创造性教育，③设计和科学研究这两者的基本区别在于设计是“创造（Innovation）”，而科学研究则是“发现（Discovery）”，设计教育是贯彻创造性教育的最理想的阵地，过去的设计教育在创造性培养方面几乎没有注意，以至使我国目前很多企业几乎难以适应当前急需研发有市场竞争力产品的任务。
机械设计学结合案例教学，极大地调动和激发学生学习的主观能动性和创造性，从感性认识上升到理性认识，全局观念逐渐得到锻炼和升华，为未来的机械设计工程师打下了坚实的基础。
注释
① 黄靖远，高志，陈祝林.机械设计学[M].北京：机械工业出版社，2006.
关键词：机械设计制造；自动化；发展趋势
1机械制造及其自动化的定义科学技术
机械自动化的定义是在1971年产生并在机械领域得到了广泛的应用。“机械工程师协会1984年对其定义为：“计算机信息网络的协调和控制，完成包括机械力、运动和机械能量流动力和（或）机电组件系统互联”。
机械设计制造及其自动化是机械技术和电子技术为主体，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科，机械自动化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电器化”迈入了以“机械自动化”为特征的发展阶段。
它的发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着生产和科学技术的发展，还将不断被赋予新的内容。但其最基本的特征可概括为：机械自动化的设计制造是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感检测技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织结构目标，在多功能、高质量、高可靠性，低能耗的意义上实现特定功能价值并使整个系统最优化的系统工程技术。
需要强调的是，机械自动化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合性技术，而不是机械技术，以及其他新技术的简单组合、拼凑，这就是现代机械与机械电气化在概念上的根本区别。现代机械设计制造出的产品，不仅是人和手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有智能化的特征是现代机械自动化和传统的机械在功能上的本质区别。
2机械设计制造及其自动化的发展方向
我国从20世纪80年代初才开始这方面的工作研究和应用，研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，并取得了一定的成果。但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。任何一门科学都是由基础理论、技术和工程系统组成的完善体系。机械自动化在技术和工程系统方面已有很大的发展，但基础理论方面尚在发展中，还很不完备，所以今后的发展方向是：
2.1机电一体化
机电一体化是机械自动化的发展和扩展，传统的只对机电设备的集成产品，是机械工业发展的唯一出路。
2.2自动智能化
智能机械自动化技术的发展在21世纪是一个重要的发展方向。“智能”是对机器行为的描述，它基本在理论控制的基础上，学习人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和多种动力学的新观念，新方法，如混合动力学，效仿人类智能，使其具备判断推理、逻辑思维、自主决策的能力，以确保我们更高的控制目标。
2.3模块化
模块化是一个非常重要而且又非常巨大的工程。由于机械自动化产品和制造商非常多。研究和开发标准的机械接口、电气接口、动力、环境界面接口是的机械自动化产品部门成为一个非常复杂的单元。通过模块化这种方式，就可以开发出具有统一标准的机械产品，于此同时也可以扩大产品的生产规模。
2.4计算机网络的发展
随着科技的快速发展，互联网给全世界带来了翻天覆地的变化，尤其是计算机编程的发明，以及编程技术应用在机械生产设备上的应用更是给机械领域带来了质的飞跃。各互联网的全球经济模式的开启、全球的机械生产组合成一体，全球化的企业之间的利益冲突，让企业明白自身具有竞争性的重要性。互联网的普及，使得网络的功能在逐渐的运用到机械生产中去，如远程监控和网络检测技术等设备终端的发明。以生产方式改变的方式让局域网络技术已经成为了一种趋势。我们可以将互联网广泛运用到各个领域，如家庭网络运用到各种电器上，通过远程控制电器的运行，这样的技术应用使得人类从中获取便捷的同时，更为生活带来了无尽的乐趣。正因为如此，互联网计算机技术在机械领域的发展成为了全世界的共识和产品的发展方向。
2.5产品体积的缩小化
20世纪80年代末，“微电子机械系统在国外被定义。微机械自动化系统，指的是几何尺寸不超过1立方厘米的机械自动化一体的产品”，与此同时也在向微纳米尺度发展。微机械自动化产品体积小，能源消耗少，并且具备足够的灵活性，在生物医学、军事、信息等方面具有不可或缺的优势。
2.6资源节约，绿色环保
我们不得不承认人类生活的变化离不开机械设计制造及其自动化技术的发展。但是我们在工业发展上却具有两面性。一方面，资源众多，生活质量得到提升：而另一方面，随着资源的减少，我们的生活环境、我们的生态系统也受到了严重的破坏，在这样的现状下，人类开始意识到保护环境、保护生态的重要性。我们将这种呼声归结到绿色产品这一概念，具有绿色理念的机械自动化产品，是未来的发展趋势。
3结论
近年来，我国政府加大了对机械自动化建设的投入，也培养了很多符合标准的专业人才，这有利于中国的发展和国民财富的有效积累，无论是在相关企业的管理模式还是在生产技术上都会得到很大的提升，并且起着非常关键的作用。
通过对机械设计制造及其自动化发展趋势的研究，深刻了解了机械制造及其自动化对国家，甚至对全人类的发展起到的至关重要的作用，机械技术的发展非一朝一夕，在今后的发展道路，和学习道路上，在吸取前辈留下来的技术财富，设计思想的同时，更应在注重资源环境的同时大胆创新，坚持机械设计制造是造福人类的技术，努力的解决好生产力与环境的相互协调，使機械设计能够得以快速和健康的延续和发展。
参 考 文 献
[1]刘武发，刘德平.《机电一体化设计基础》.北京化学工业出版社，2017.5
[2]杨世明腾献银赵镇宏段巍《机械设计》.电子工业出版社出版，2017.3
[3]张建民等.机电一体化系统设计.北京：高等教育出版社，2011.
[4]赵松年，张奇鹏.机电一体化机械系统设计.北京：机械工业出版社，2015.
1.细分专业模块、多层次教学
首先，对原来专业的划分转变为根据社会岗位细分的专业模块。比如机车车辆检修专业，可以根据铁路不同层面的需求，将它分为货车检修模块、客车检修模块、空调检修模块等。其次，根据分好的模块制定教学目标、教学任务和教学计划，组织教师编写校本教材，根据各模块的特点实施具体教学。多层次教学是指安排课程的关联与衔接，使学生多方向多领域的掌握专业技能。模块化指所有的课程按照模块的方式组织，便于各专业方向的调整和组合。机械设计基础课程的模块化教学就是把该课程分成若干训练项目，针对上述不同岗位需求有重点的教学。
2.真正实现因材施教，按需施教
因材施教是根据学生的个体差别来培养人才，尽量按照学生兴趣爱好、学习基础、学习能力来引导学生选择适合自己的专业、方向及学习模块，最大限度调动学生的学习积极性。按需施教则是按照岗位需要来培养学生。
3.学生理论知识的学习会受到影响
凡事都有利弊，对于高铁学院的学生，首要目的是培养他们铁路岗位的动手能力，模块化教学正是加强这一点，但对于理论知识的学习相对来说会较为弱势。针对此种情况，主要采取模块化知识交叉方式来弥补。
二、课程模块设计
1.认识机器
主要学习的内容为机器的组成及机构的功用。该模块课程的学习标准是为了了解该课程的研究对象、内容、任务、特点、学习方法，让学生对该课程有一个宏观的认识。了解设计机构应满足哪些基本要求和基本步骤；对机械零件的主要失效形式和设计准则、常用材料及选用原则，机械设计中的标准化有一个初步认识；掌握机构、构件、零件、部件的概念。
2.传动件
传动件包括带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动和齿轮系。该模块学习的标准为：了解各传动的工作原理、类型、特点和应用；识别带和带轮齿轮的结构；能进工作能力分析；列举安装及维护方法；联系实际设计普通V带和齿轮传动。说出渐开线齿轮的齿廓形成过程及变位齿轮的概念，掌握齿轮啮合原理、主要参数及几何尺寸计算，区别直、斜、锥齿轮传动及蜗杆传动的受力及转动方向。熟练掌握定轴齿轮系、行星齿轮系传动比的计算，识别实际机械中的齿轮系。当然，由于车辆专业自身特点和专业群的需求，教师将根据各岗位群的不同有针对性的讲解。
3.轴、轴承、传动的箱体
轴与轴承使用最为广泛，每个专业都普遍使用，故也是学习重点。在本模块中，学习轴的结构（含分类、结构设计、材料）、轴的基本设计方法、滚动轴承尺寸选择的基本方法。该模块学习的标准为：识别轴的功用与类型，能根据工程实际对轴进行设计计算。区别轴承的功用、类型和结构以及选择材料，说出滚动轴承的组成、特点，解释滚动轴承的代号。通过现场观察能说出铁道车辆中轴承的使用。
4.连接件
连接件包括螺纹连接、轴毂连接、联轴器、离合器、制动器。复杂的连接包括运动副及机构运动、简图四杆机构、凸轮机构。该模块的课程学习的标准为了解螺纹和螺纹联接的主要参数、类型、特点及应用；说明提高螺栓联接强度的措施；理解螺纹联接的预紧和防松；了解螺旋传动的特点、类型；掌握螺旋传动相对运动判断及运动量的计算。识别键、销联接的特点和类型，能根据工程实际对平键联接进行设计计算。区别联轴器和离合器的主要类型、结构，说出联轴器和离合器的选用方法。认识制动器的主要类型、结构。认识弹性连接的主要类型、结构。通过现场教学能对铁道车辆的制动装置和弹性连接有一简单认识。辨认机构的组成，说出运动副的概念及分类，能绘制平面机构运动简图，理解自由度的计算方法。说出平面连杆机构的应用，理解平面四杆机构的基本性质，区别急回特性、死点位置、压力角和传动角的特性。
5.课程大作业――综合训练
通过减速器基础设计这个综合的训练项目来提高学生综合解决问题的能力，尤其是培养学生独立或协同完成所布置任务的传动系统的动力参数分配、传动比分配，完成传动零件的设计计算。独立完成减速器装配图及从动轴、从动齿轮的图纸设计，建议采用二维软件完成设计；独立完成设计说明书的撰写等等。值的注意的是由于我院专业毕业学生都从事铁路一线工作的特点，对于该模块教学并不是要求突出学生的设计能力，而是培养学生综合解决事物、培养学生共同协作的能力；通过作图，更加掌握典型零件的结构和领悟铁路工人刻苦严谨、半军事化的工作作风。
三、实验教学不可忽略
实验内容主要有：常用机构、机构运动简图绘制、机械零件现场教学、齿轮减速器拆装等。机械设计基础实验多以验证性的实验为主，学生不仅需按照实验指导书所列步骤进行，而且还要主动参与实验，需要每个学生动手对零件观察和装拆，并且对零件进行描述。通过这样的实验，不仅加深了学生的印象，还为以后该课程和其他后续课程的学习打下基础，更是有利于学生动手能力的培养。
四、形成标准的课程评价体系
高等职业教学最大的特点是职业性，最终的教学目的是使学生在整个课程的环节中学到相应技能，所以仅用最后的试卷来评判学生的成绩是不合理的。因此，要采用多样化的评价体系来反映学生各方面的学习情况并做出合理的评判。机械设计课程本身的实践性比较强，考察的是学生的分析和动手能力，所以在评价学习效果的时候，可以采用灵活多样的考核方式，并以定量方式呈现评价结果。如由平时表现、实验、作业、理论考试等进行综合评价。
五、结束语
关键词： 机械设计；绿色理念；环境保护
中图分类号：S611 文献标识码：A
近些年，人们已经深切认识到环境恶化给人们的生活带来的不利影响。这是因为人们无何止地开发与利用自然环境所造成的恶果。自然环境破坏、资源被过度消耗、环境发生严重污染，让人和自然之间的关系达到了非常紧张的程度。对于环境污染，此前的机械设计理念负有一定的不可推卸的责任。而提倡绿色理念，就是改变传统理念，让机械设计更能适应环境保护的现实要求。
1 绿色理念机械设计综述
可持续发展指的是一方面可以满足当代人的发展需求，而另一方面又不至于损害后代人的需求能力。换言之，即是指社会、经济、资源与环境的协调发展。可持续发展有三方面的概念内容，一是平均分配内容，本代人公平分配与公平发展权；代际间的资源平均占有权；国家间的资源平均分配。目前存在的现实是，占全球人口25%的国家消耗了全球80以上的资源。二是技术发展内容，其核心价值体现是社会发展、人类经济发展，都不能逾越环境与资源的承载极限。三是共同发展内容。可持续发展属于全球性的大目标，应当体现出持续性与共同性的发展原则。而从可持续发展的角度来看，绿色理念机械设计能够有效解决机械设计影响公平与持续性发展的问题。设计过程中没有生态环境危害或者生态环境危害极少，具有环境友好的优良特性，可以最大限度地将资源材料的作用发挥出来，能够尽量使产品结构得到简化，所使用的材料应用合理，让产品中的每一部分零件尽可能地回收再利用。绿色理念下的机械产品在每一环节中消耗掉的能源也应当是最少。
2 绿色理念同传统理念的区别
旧有的产品理念，在设计上主要考虑了产品在功能上的属性，如成本、质量、寿命等，对于环境属性考虑得比较少。依照传统的理念所达到的产品，等到使用寿命结束之后，就会便为废弃物，产生严重的资源浪费情况。绿色理念下的机械设计与旧有设计的重要区别就在于在设计构思时期便要考虑到机械产品的消耗以及回收再利用等有关环境保护方面的内容。原有的产品设计方案只考虑到成本、寿命、性能等项内容，在出现问题之后，才去想解决方法，很显然，这样的解决思路根本不能适应可持续发展的现实要求，基于绿色理念下的机械设计在设计时把环境要素考虑进去，摆脱了原来的简单粗放型程序设计，建构出从数据库到环境评价到设计开发再到包装运输的中心辐射四周式新型设计理念，更加利于所有设计环节的优化。
3 绿色理念对机械设计所产生的现实影响
3.1 关于材料设计
在产品的每一寿命周期，如设计、生产、利用、废弃等每个环节，将材料影响环境的内容当作控制目标，实现材料控制与功能实现的同步管理，让材料对环境的影响降到最低。首先，在产品的计划时期，以产品的经济性、技术性与环境性等指标进行产品可行性研究，选择对环境产生影响轻微的材料进行利用。在机械设计时期，就要对每种预备应用的材料进行功能与经济分析，使每一种材料都可以满足便于拆卸回收的要求，对于产品材料的拆卸性能和回收性能，都应该建立系统数据库，以便回收处理时能有理论依据。其次，选择材料时应当重点关注那些可以自然分解或者易为环境所吸收循环的材料，净化环境，降低机械产品对环境的压力，尽量采用不加涂镀的材质，尽量采用可以再生的材质，以方便回收利用。第三，要在前面的基础上，研究利用新型绿色材料，绿色材料是指基于满足一般功能的前提下，具有更好环境兼容能力的材料，绿色材料也被叫做环境材料与生态材料，其发展前景非常广阔，比如轻量材料设计、长奉命材料设计、可降解材料的利用等。比如英国的ICI化学公司利用某种形式的微生物把丙酸与葡萄糖发酵为共聚型聚酯；意大利的诺孟特公司以聚乙烯醇和淀粉混合形成了新型生物可降解材料等，目前都已经在国内开发使用，取得了良好的环境保护效应。
3.2 关于环境设计
设计应该面向环境，应该从根本上避免污染的发生，以期节约能源，而不能等到发生环境影响再进行防治。应当在机械产品的设计时期，就从产品的可维护、可回收、可拆卸、可循环利用等方面进行环境安全性考虑。面向环境的机械设计理念，其中包括的学科很多，涉及到的知识面很广泛。现在很多方面都处在持续的发展完善过程中，其中的主要技术有下列几个方面，一是机械产品的建模描述，设计评价方法指标体系的构建。二是各可拆卸模块的结构划分及接口设计。三是建立环境影响指标的量化规则。四是对可回收产品构件进行分类识别系统的构建。五是系统研究绿色理念下的机械产品的设计方法理论。绿色设计理念对于机械产品形成的影响，一方面需要考虑到材料应用与环境保护，另一方面也要注意给机械产品加入新的研发活力，让其功能思想得到设计上的实现，在工业设计与人机工程学发展的基础上，让机械设计进入到人性化阶段。
3.3 关于提出功能思想
美国的社会学家麦尔斯曾经说过：“客户所购买的并非是产品，而是产品所包含的功能。”他所提出的这种功能思想，现在已经逐渐被人们所理解与接受，让后来的机械设计人员充分认识到，能够采取多样化的原理或者结构来实现完全相同的产品功能，这带给人们尤其是设计者本身的，实际上是一场思想变革，极大地拓展了设计视野。此前，人们设计机械产品时，最多地考虑到的是应用力学与数学方法进行机械研究设计，以合理的结构促成机械产品自身的完善，却忽视了产品本身只是功能的载体这一本质。绿色理念影响下的功能思想，让产品设计实现了突破，产生了很多新型产品，如激光打印机、数码产品等等，这些产品对绿色理念本身是一种很好的回馈。
4拆卸的产品设计
现代机械产品往往需要使用各种不同的材料，因为拆除回收已成为绿色设计研究的主要热点。由于不可拆卸不仅造成了大量可重用的组件材料浪费，还形成了许多无法处理的垃圾，而且还严重污染环境。重视良性发展现代机械生产的作用，已成为一个重要的机械设计内容。可拆卸回收是其中的主要绿色产品设计内容，它需要产品设计的早期阶段是可拆卸的结构设计，这样的设计结构易于拆卸，维修，和产品寿命结束可重用的一部分，充分和有效的回收和重用，以达到节约资源和能源，保护环境，可拆卸的要求，改变了传统的产品结构设计连接模式，并取代它们轻松卸除连接模式。可拆卸分为两类：一类是基于成熟的结构耦合的结构设计方法，如螺栓连接，耦合和干扰，另一类是基于计算机的设计方法发展拆装系统的评价指标体系，评价方法，拆卸卸载结构的设计标准，并制定相应的评价软件。
5绿色设计数据库
绿色设计数据库是一个庞大而复杂的数据库。数据库起着重要的绿色产品设计过程角色，它应该包括产品的生命周期和环境，经济和其他所有相关的数据，如材料的组合物，以及多种材料，对环境的影的材料自然降解周期，人工降解的时间，成本，系统的值的影响，附属物的数量，制造，组装，销售和使用过程中产生价值和对环境的影响，环境评估标准所需的各种标准。
6总结
绿色理念的应用属于一项长期的发展目标，想要使这一目标得到实现，就应当彻底改变原来的传统观念。实现节约资源、保护环境的目标，让机械设计工作人员和企业承担更多的社会责任，让人和自然实现和谐共处。参考文献：
[1]机械设计的新理念“绿色设计”[J].现代企业文化，2009（33）.
[2]贺志博，基于机械产品绿色设计的研究[].机电技术，2010（04）.
Abstract： At present， manufacturing industry in our country develops rapidly， but it still limits the efficient improvement of production efficiency in packaging machinery. This paper analyzes new ideas and new methods of packaging machinery design from the use of modern mechanical design in packaging machinery design and new trend of packaging machinery design as well as the creative design of packaging machine.
关键词： 包装设计；机械制作；方法探析
Key words： packaging design；mechanical design；analysis of method
中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）36-0030-02
0 引言
随着经济快速发展，包装也成为了一门综合性的科学，主要包括了包装经济以及包装管理、包装技术等几个层面的具体内容。我国包装机械行业在上世纪七十年代起步，于八十和九十年代得以快速发展。目前国际上对于包装机械的发展都较为重视，其中如何节约成本以及提高机械工作效率和设计模块化、配置柔性化都是包装机械设计的关键问题。本文就对包装机械设计新方法和新理念等进行分析和探讨。
1 现代机械设计方式在包装机械设计中的使用
目前我国在现代机械设计方式在包装机械设计中的使用状况，主要可以分为以下几个部分：
首先就是针对包装机械设计的理念上，主要是借鉴西方先进国家的经验，把用户的需求当作设计的首要目标，并且结合现代柔性设计以及模块化设计的理念，一机多用或者通过更换少量零部件来完成不同功能的使用需求。
针对现代包装机械的设计与现代机械设计其过程是基本一样的，但是在设计的具体阶段会有不同的侧重点，例如说在总体设计的阶段，需要全面的考虑包装机械系统中的布局以及运动协调性、运输和造型设计等。在对包装设计过程中，模块化设计也是一种较为先进的方式，其核心理念就是根据不同功能来分成是若干个模块，通过不同模块的各种形式组合来实现包装机械的多功能以及系列化。这种设计理念的优点有以下几点：
第一就是让包装机械的更新速度加快，在之前包装机械的替代往往都是进行局部的更新换代，但是将这种新技术引进到包装机械设计中就可以更为容易的实现局部改进；其次就是有效的缩短设计周期，如果当机械用户提出新要求之后只需要更换模块或者是制造新模块就可以得到新的包装机械机型来满足用户需求；第三就是可以便于维修，降低成本，同时使用性能更为稳定可靠。
除此之外，在针对包装机械设计中的绿色设计理念，这种设计理念是将包装机械设计的质量设计和制作设计、维修设计等综合起来的设计理念，因为我国目前在发展水平上依然落后于西方先进国家，同时经济增长方式较为粗放，这就要求我国针对包装机械的设计需要考虑到安全性以及环保性等多方面的因素。
随着科学技术进步和市场竞争越来越激烈，包装机械的使用客户提出的要求也越来越高。这种需求主要体现在以下几个方面：第一就是提高机械生产效率来满货期和降低成本的需求；第二就是当包装机械设备出现故障可以进行远程诊断，第三就是有利于保护环境，降低噪声和粉尘；第四就是机械成本降低。
现代包装机械的设计主要包括了市场调研、对用户需求进行分析、确定包装机械功能、论证包装机械可行性、制定机械设计方案，然后再到分析用户效益和论证方案可行性、设计原理图和结构，制定样机，随后进行技术验证和制定售后服务方案，最后进行改进设计和系列化设计等。在这些具体环节中，市场调研是针对所有包装机械基础工作，只有通过市场调研才可以了解政策导向以及包装机械行业的供求信息等。在确定原理方案设计过程中首先需要了解一些经典样式的产品信息，了解机械中元件性能来简化包装机械的传动性能，或者是使用躲电机拖动来缩短传动链，对于包装机械的传统系统来说应该尽量使用现代化手段进行系统建模和动态优化。
2 包装机械设计的创新
针对包装设计需要由新颖性，也就是要求包装机械的新型号等其结构特点与已出现的同等型号等有明显区别；其次就是设计需要由先进性，新产品在性能上优于其他产品；第三就是要求设计的实用性，需要让包装机械新产品可以有更广阔的使用范围和市场前景。
针对包装机械的创新设计不可以仅仅依靠测绘或者仿绘国外产品的方式，一定要在设计理念上进行改进或者提高。针对包装机械的创新设计，首先需要大量参阅国外资料以及先进机械。针对一些选定的机型要全面分析其性能中的优劣，更重要的是要吸取其设计理念中的内涵。针对任何机械设备的设计，都需要从工艺以及关键环节和部位入手。针对包装机械的创新设计更是需要如此，首先从工艺和关键部位入手做细致的设计分析来找到创新点。
目前随着虚拟概念的提出，计算机辅助设计以及三维设计等新技术等都融入到了包装机械设计的过程中。虚拟设计以及虚拟制作技术就是指将包装机械的各种机器元素等都存入到计算机中，然后将图纸进行数字化后输入到计算机中，既可以得到三维模型，然后再将包装机械进行生产时的数据和指标都输入到计算机中来演示实际生产中的能力、产生废品的数量等。
3 包装机械设计新趋势分析
目前全世界在包装机械的设计上处于领先地位的是美国和日本、德国等国，其设计理念和制作技术等都处于领先地位。例如说德国针对包装机械设计，其优点就是根据详细的市场调研工作以及市场分析结果来针对客户或者大型企业进行服务。根据笔者调研总结，将新趋势总结为以下几个方面：
第一就是工艺流程的自动化程度越来越高，其目的就是有效提高生产效率和设备柔性，采用机械手来完成一些较为复杂的动作。在操作包装机械设备时，用电脑摄像机记录下这些信息，由机械手按照电脑指令来完成规定动作确保包装机械质量。第二就是提高包装机械的生产率来降低生产成本来最大限度满足生产需求。例如说德国企业的包装机械就以食品包装盒啤酒包装等见长，特点就是速度较快并且自动化程度高，针对小袋包装器速度可以达到每分钟900袋，针对灌装饮料包装速度高达12万瓶。第三就是包装机械和产品机械一体化的趋势，很多产品在生产指挥会进行直接包装操作来提高生产效率，例如美国某巧克力品牌的生产以及包装就是由一个系统来完成的，产品机械以及包装机械的一体化，其最关键的就是需要解决生产能力上互相匹配的问题。第四就是具有良好的柔性和灵活性。现在因为市场竞争激烈，产品更新换代周期缩短，比如说日本化妆品的生产周期已经降到随季度变化，因此要求包装机械的柔性和灵活性较高来包装机械寿命长于产品寿命。尤其是目前我国很多企业都是代工企业，这就更加需要根据欧美企业和日韩企业的产品变化来改进自身产品包装机械设计。第五就是普遍使用仿真设计技术来大大缩短包装机械的开发设计周期。针对包装机械设计不仅需要重视其生产效率和使用性能，还需要注重经济性，经济性不完全指机械设备本身成本，同时还包括了运转成本。因为在包装机械中折旧费用只占不到成本的一成，其余的就是运转成本。
4 结语
包装机械的设计是一个非常复杂的问题，设计水平直接决定包装机械的质量，而现在项目一旦确定之后往往需要几个月就要交出机器，所以我们对此还需要进行更多的分析和探讨，用先进的理念和技术来改造包装机械生产。
参考文献：
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[2]吴建勇，张洪艳.立体构成新论[J].知识经济，2009（01）.
关键词：创新；机械设计；理论；实践
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0056-02
创新是一个民族的灵魂，也是一个国家发展的内在动力。在21世纪科技革命迅猛发展，国际竞争日趋激烈的形势下，培养具有创新意识和创新能力的跨世纪人才已成为我国高等教育十分紧迫和重要的任务。[1]机械设计类课程包括“机械原理”“机械设计”“机械设计基础”及相关的课程设计等，是工科院校机械类和近机械类专业非常重要的技术基础课，具有很强的设计性和实践性，对培养学生的创新意识、创新能力及工程实践能力具有十分重要的作用。近年来随着创新教育的实施，教学改革的不断深入，要求必须对原有的机械设计类课程的教学理念、教学方法和教学内容、实践教学等进行改革和尝试，进而不断提高学生的创新和实践能力。
一、当前高校机械设计类课程教学现状及存在的问题
1.教学现状
当前大多数高校机械设计类课程教学主要通过两个方面来实现：理论教学和实践教学。其中理论教学主要是指课堂教学，包括基础知识、各种常用传动机构如连杆机构、凸轮机构等的设计以及各种常用零件像齿轮、轴、螺栓等的设计计算。实践教学则主要通过两个方面来实现：相关课程的课内实验和对应的课程设计。近年来各高校充分认识到要注重学生综合素质和创新能力的培养，因此对机械设计类课程进行了大量的教学改革尝试，如清华大学的“SRT（Student Research Training）”计划、上海交通大学的“团队合作性教学”以及“卓越工程师教育培养计划”等。[2]
2.存在问题
虽然国内各高校对机械设计类课程进行了大量的教学改革，但就目前的教学情况来看，仍存在许多不能适应21世纪人才培养需求的问题：
（1）教学内容与学科发展脱节。随着信息化技术的发展，机械行业迎来了前所未有的发展，但是我国的机械设计类课程内容却未能及时更新。例如在常见机构的设计方法上还是以图解法分析为主，而对于现在比较流行的解析法却很少提及，这样导致学生学习的内容实际上已经与机械学科的发展相脱节。
（2）教学方式单一。随着我国教育改革的不断深入，对我国的教育理念也产生了很大的影响。虽然现在很多高校都由传统的粉笔加挂图的教学方式转为多媒体教学，但是由于教学体制并未发生根本性转变，仍旧是侧重理论知识的讲授，缺乏体验、互动、实践，严重阻碍了学生学习的积极性和创新性思维的培养。
（3）重理论轻实践。机械设计类课程具有很强的实践性，但是现在的课程学习往往侧重于理论知识的传授，而对于实践教学缺乏足够的重视。近些年虽加强了学生实践应用能力方面的培养，但大多数实践内容还是存在时间少、目的性差及与工程实际脱节等问题，尤其缺少对学生创新能力与团队合作能力等方面的培养，从而导致实践教学效果不理想。
二、改革方法
1.理论教学的改革
（1）明确教学目标。机械制造及自动化专业教学改革的目标是：以提高人才质量为目的，以技术应用型人才培养为特色。因此授课时教师要明确教学目标，要以建立职业能力为导向，培养具有创新思维的复合型、实践型高级工程技术人才，而不是单纯的让学生被动的接受知识，要培养学生的创新实践能力，给学生提供更多的实践机会。加强实习、实训和实践基地的建设工作，探索相对独立的实践教学体系，并以提高人才培养质量为核心开展多方面工作，建立“产学研”结合的人才培养体系。
（2）合理组织教学内容。在组织教学内容时，除了基础理论知识外，教师还应该多介绍一些工程应用的实例和背景，同时也应有意识地加入一些创造性设计的教学内容，来启发学生的创新思维，提高他们的创新能力。例如在讲授轮系知识时，除了向同学们介绍轮系的基本工作原理和应用外，课本上还列举了一些实例，如可以实现变速和换向的汽车变速箱。课本上的实例比较简单，只介绍了三个前进挡和一个后退档，[3]这与实际常见的汽车变速档数是不一致的，但是原理清晰，通俗易懂。等学生理解了该问题后，教师可以让学生去观察和思考实际应用中汽车是怎样变速的，同时作为课外作业让他们绘制出实际汽车的变速简图。除此之外，还可以引导学生观察周围事物，进而提升他们的创造热情。
（3）教学方式多样化。一是采用多媒体教学。近年来随着信息技术的发展，许多新的教学方法和教学理念也融入到现代高校的教学过程中，最典型的就是多媒体教学。利用多媒体将课程中许多抽象的机构运动以动画形式展现出来，进而提高学生的理解能力。例如机构演化中的导杆机构，可以分为转动导杆和摆动导杆机构，[4]如果只看课本图片学生很难想象它们是如何运动的，当以动画形式表现以后，学生就很容易理解它们的运动以及区别了，这样学生学习的积极性也会大大提高。二是采用温和型的启发式教学，即教师与学生在教学活动中的作用相当，教学民主，教师把讲解与讨论结合起来通过启发引导学生自主进行意义建构，主动获取知识、发展能力，而不是一味的被动接受知识。三是充分利用现有的信息技术、网络技术，建立具有网上教学、学习和教学管理的教学网站。教师将相关教学资料上传，学生可以利用网站进行自主学习和在线讨论，从而达到资源共享、师生互动的目的。
（4）成绩考核多样性。以往的成绩考核多采用闭卷笔试的方式，这种方式存在一定的局限性，很多学生平时不怎么学习，作业也是抄袭，往往利用最后两周时间突击复习以应付考试获取学分。这种现象使得学生对知识的掌握不够扎实，内容理解不够透彻，因此对考核方式也要进行改革。将考核内容分为作业、考勤、实验、笔试四部分，每部分根据具体情况占有不同比例分值。作业分为课内作业和课外作业。课内作业就是在上课时让学生当堂完成课后习题，限定时间，直接上交，这样可以避免抄袭现象；课外作业可以布置一些与教学内容相关的设计或计算，但是需要学生课下完成，这样就需要学生具有查阅书刊杂志、上网检索等获取信息的能力，可以培养他们判断、识别信息价值，归纳和整理资料，分析处理信息的能力。考勤采用不定期考勤，实验成绩由任课教师和实验教师视学生的具体表现来定，笔试就采用以往的方式，但是所占比例大大缩小。通过这样的综合考核，能够比较公正、客观的给学生一个合理的成绩，避免有些学生投机取巧，应付考试。
2.实践教学的改革
实践教学包括实验教学和课程设计两大环节，实践教学改革也要从这两方面着手：
（1）实验教学。课程配套的实验教学多为验证性实验，而且实验课时偏少，学生参加实验只是看到了实验过程，而不会积极主动地去思考。要想提高学生的实践动手能力，启迪学生的创新思维，教师应该设计相应的具有设计性的综合性实验，同时要注重实验内容的创新性，实验内容和选题的自主性，改进实验教学方法。尽可能的增加实验课时，充分发挥教师主导、学生自主的作用。鼓励学生参加创新设计小组，积极参加大学生创新设计大赛。通过参加比赛，学生最终能够获得解决实际问题的能力，且能进一步提高动手能力。此外可以对学生开放实验室，让那些对实验感兴趣的学生到实验室做实验。同时提醒学生要注意观察，积极发现实际问题，想办法解决问题，这样学生的自主思考能力就会提高。
（2）课程设计。课程设计是机械设计课程重要的综合性与实践性教学环节，通过课程设计一方面可以提高学生的综合应用能力，另一方面可以加强学生的技能训练。对于课程设计的改革主要集中在以下几方面：一是改革设计教学模式。原来的设计都是在课程学习结束以后进行，现在则在课程开始之初就将题目告诉学生，让他们对设计先有大概了解，随着学习的深入，他们对设计内容也有了更深刻的理解，此时就可以让学生自主确定要研究的内容，增加他们创新思维的自由度。二是更新设计题目，改变设计手段。设计题目应该不断更新，即便是采用同一个大题目，如机械设计课程设计一般都以传统的减速器设计为题目，[5]题目也可以采用不同的减速器类型如齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器等，对于齿轮减速器又可以设计成直齿、斜齿或锥齿轮。同时还可以按照传动的布置形式设计成展开式、分流式或同轴式等，即使是相同类型的减速器应用场合也不相同，采用不同的原始数据。这样就可以使每个学生都有不同的设计题目，避免抄袭现象的发现。
三、结束语
机械设计类系列课程具有很强的应用性和实践性，是对学生进行创新思维能力训练的最好的方式之一。通过对该类课程的理论与实践方面的改革，解决了传统教学中存在的问题，激励了学生的创新和自主学习意识，提高了学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，对培养学生严谨求实的科学创新精神和团结合作的团队精神奠定了基础。
参考文献：
[1]徐广红，刘静，付群峰，等.基于创新能力培养的机械设计类课程教学体系改革与实践[J].江西理工大学学报，2009，（4）.
[2]冯勇，汪木兰，张杰.机械设计类基础课程综合教学改革与实践[J].中国现代教育装备，2011，（19）.
[3]陈修龙，齐秀丽.机械设计基础[M].北京：中国电力出版社，
2011：25.
关键词：设计制造 自动化 机械
中图分类号：TH1 文献标识码：A 文章编号：1003-9082 （2017） 04-0230-01
一、分析机械设计制造及自动化的设计理念
1.根据机器的功能要求开发
不同产品对机械设备的要求也不一样，如今倡导小批量的生产就是根据客户的不同需要生产不同规模的产品，产品之间的功能差异，造成了对机器功能更大的考验。对于机械制造与自动化的设计中，必须根据机器本身的功能，通过计算机操作使用，使机器可以灵活的被使用。
机械自动化系统是一个综合概念，包括机电一体化技术和机电一体化产品的各个方面。作为一个产品，也包含了设计，制造和特定的功能，以满足要求，和其内部结构的有机联系的。 2.利用先进技术不断创新
不同产品的功能和系统都不一样，据此可以将产品分类，投入市场以后，对每一类产品的销售使用情况作市场调差，分析出据呗什么功能的产品被大多数人接受，然后分析原因，利用先进的科学技术着力成产开发，通过对产品原料的处理，加工，保证产品的质量和外形。先进科技的投入，大大增加了机械设备的功能，可以对数据，图像，文字，声音等进行识别分析，并作出相应的处理措施。除了这些主要功能的机械自动化系统中，应该还可以指定其他设备的内部功能，那就是，幂函数，检测，控制功能，结构功能。 综述以上的原理，上述的功能不仅有利于各种机械自动化产品的设计和分析，它有助于开拓新的思路，促进发明和创新。另外，不同的机械设备有着不一样的用途，造成了加工机构、运作方式的不统一，不协调。二、现代机械自动化系统的优点与效益
高新技术行业的快速发展，带动了机械自动化技术的革新，传统的机械产品已经很难满足人们的需求，如今的产品正向着体积小，功能多的方向发展，越来越要求产品的集成水平，新的机械产品取代传统的机械产品是机械制造技术发展的必然趋势，哪种产品可以更好的满足人们需求就可以在强大的市场竞争中存留下来。现在很多企业针对产品的生产开发都很注重产品的拥有高水平的功能性和附加值，这样可以使产品在市场中更加具有竞争力。产品的推新除旧不仅给机械制造业带来了新的动力，也推动了全球经济的快速发展。下面我们简单分析一下现代机械自动化系统的优势：1.工作效率和产品质量的双重提高 现代机械自动化技术具备自动控制和自动修复能力，对生产产品的控制要求更加精确，检测更加灵敏，在生产过程中对产品的精确度要求更加仔细，保证了产品的质量。
2.使用安全性和可靠性提高 机械自动化产品通常都具有自动监测，报警，自动诊断，自动保护功能。在工作过程中遇到过载，过压，过流，短路电源故障时，应及时采取防护措施，避免和减少人员和设备事故，大大提高设备使用的安全性，机械自动化产品使用子装置，机械产品在可动部件和零件的磨损减少，因此，它具有高度的灵敏度和可靠性。故障率降低，寿命延长。
3.调整和维修方便，使用性能改善 机械自动化产品的安装和调试，通过变更控制程序，实现工作方式的改变，以适应不同用户的需求的目标以及不断变化的现场参数。这些控制程序可以通过各种方式输入到控制系统中的机械自动化产品，而不需要改变任何产品中的元件和零件。对于机械自动化的存储功能的主要产物，可以预先存储在一些不同配套的程序执行，并针对不同的对象，然后根据给定的代码信号输入到指定的程序中工作。机械自动化产品的自动检测和自动监测功能可以在出现故障后自动采取措施，保证在其稳定工作过程并解决故障使工作恢复正常。由于机械自动化产品，通常使用程序来控制和数字显示，操作按钮的数目和处理显著减少，使得操作大大简化和方便。机械自动化产品的工作过程中，根据预先设定的程序逐步由电子控制系统，该系统可以重复，以实现所有的行动命令。高级机械自动化产品，通过数学模型，以及外界对被控对象的参数变化随机找到自己的最佳工作程序，自动优化操作。三、机械自动化技术应用
实现机械自动化的理论基础是控制理论。根据被控对象的特性与其所处环境的变化，能动地通过信息反馈作用施加控制作用给被控对象，从而使系统按预设功能运行。控制理论为解决当今许多具有挑战性的社会生产与科技研究问题发挥了重要作用，是实现自动化控制的理论基础，其发展及应用将彻底改变人类传统的生产、生存、生活和管理模式。
1.信息自动化
包括计算机辅助设计、工艺辅助设计、辅助制造以及产品数据库系统管理等。2.物资供输自动化
物资供输自动化管理可将机械制造系统中所需的各种原材料或成品输送到预定的相应位置，是自动化机械制造过程中不可缺少的细分系统。
3.生产自动化自动化的机械制造加工系统，可以自动持续进行重复工序的循环，同时还可以自动装卸机械组件。在机械制造中采用自动化生产加工系统，可以全面代替人员体力劳动，减少机械生产加工过程中由于人为操作失误等因素而存在的几率，大幅提升产品的质量和品质。
4.设备装配自动化
设备装配自动化是将特定规格、形状的机械零配件按照设计预定的技术要求，通过搬运、组装、调试、试验、验收等步骤，自动组装为一套能够进行生产制造的工艺流水线。
5.检测自动化
随着现代科学技术水平的不断发展和提高，各种新型材料和部件、以及有特殊功能要求的新型复杂加工设备不断被应用到机械制造业中，使产品的检测技术和工作难度也不断增大，传统依靠人工直接检测的方法已经不能满足现代化高精度工艺水平的产品检测要求。
参考文献
[1]巩云鹏、田万禄等主编.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社2000
[2]喻子建，张磊、邵伟平、喻子建主编.机械设计习题与解题分析.沈阳：东北大学出版社2000
关键词 机械原理 平面连杆机构 自制实物教具 多功能
中图分类号：G642 文献标识码：A
如今许多高校的工科专业都开设有《机械原理》、《机械设计》等课程。因为这两门课程的重要性，我院汽车、电子、制冷等工科专业均将其定位为专业基础课。针对机械类课程的教学，笔者自制了多款教具以辅助教学的开展。本文以《机械原理》课程中“平面连杆机构”部分为例，说明其对应教具“多功能平面连杆机构演示仪”的工作原理及应用。
1机械类课程教学现状
我国现行的教学体制使学生基本功扎实，但是缺乏实践和创新能力，在开展探究性学习时，学生的思维不够活跃，想象力也很有限。机械类课程尤其是机械类课程的专业基础课其显著特点就是理论和实际应用结合较为紧密，学生很难将前期所学专业基础知识应用于高年级专业核心课程的学习以及步入工作岗位后的实践操作中。现如今针对专业基础课的教学，更多的还是停留在课本上，学生很难形成一个直观的认识。
2教具教学的重要性
针对上述所提到的教学现状，在课堂教学过程当中借助实物教具进行辅助教学一方面有利于学生将理论与实践相结合；另一方面有利于提高感性认识，把枯燥无味的理论教学变得生动有趣起来。此外，自制教具（以“多功能平面连杆机构演示仪”为例）的作用还表现在以下几个方面：
2.1提高学生的学习积极性和动手能力
多功能平面连杆的机构在机械原理课程中非常重要。对于常见的三种基本机构，在课堂上很难给同学们以直观的展示，在实验室中的机械零件笨重且难以拆卸，大大地浪费了同学们的实践时间。“多功能平面连杆机构演示仪”结构简单，操作方便，在课堂上较枯燥的图纸更能够生动形象的给同学们以实物展示，从而提高了课堂教学效率，调动了学生的积极性，在学生自己实践操作过程中大大增强了其动手能力。
2.2培养学生从实践中学习的习惯
由于机械专业课程的特殊性，培养学生的“理论联系实践”能力贯穿于整个大学的教学过程当中。反过来，可以通过“在实践中进行学习”这样的教学模式进一步促进学生能够更好的将所学理论知识应用于实践当中，理解理论知识与实践操作之间的区别和联系。通过教具教学可以较好地贯彻这一教学思路，如：公交车门（双曲柄机构），自卸载货车翻斗机（双摇杆机构），缝纫机脚踏板（曲柄摇杆机构）这三种日常生活中的实例结合“多功能平面连杆机构演示仪”的三种不同的变形机构进行教学，可以让学生直观地认识自己所学知识与现实间的联系，学有所用。
2.3锻炼学生的创新能力
针对大多数实物教具功能单一这一问题，“多功能平面连杆机构演示仪”能较好地弥补机械实物功能单一的不足。“多功能平面连杆机构演示仪”操作方便，只需简单地调节杆与杆的连接方式，就能得到常见的三种不同机构。多种机构能以不同的形式展现在一个教具之中，这不仅仅解决了实物教具功能单一，同时可以直接让学生认识不同的机构间工作运行状态的区别和联系。此外，像这种多功能的实物教具一定程度上能够调动学生的学习欲望，有利于培养学生的机械创新能力。通过教具教学，可以引导学生自制多功能教具，从而自己动手创造出更有价值的新产品，以激发学生的创新意识。
3自制教具简介
图1：平面示意图
如图1所示，多功能平面连杆机构演示仪由两块有机玻璃1、2，三根不同颜色的五孔连杆3、4、5组成。该演示仪的底面为一块乳白色的有机玻璃，有机玻璃底部有三个螺母座7；顶面为一块无色透明的有机玻璃，有机玻璃顶部有一个螺母座。第一根杆3，其一端通过螺钉与有机玻璃的螺母座旋合固定，杆3自由端与另一根杆4连接，杆4的自由端与第三根杆5一端固定；最后杆5的自由端与另一块无色透明的有机玻璃螺母座连接即为该多功能平面连杆机构演示仪的基本构成。两块有机玻璃通过左右上角的两个销钉6固定。该演示仪能够实现曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种机构的演示。
4自制教具技术要求及创新特点
该演示仪总长600mm，宽600mm，高26mm。上垫板、螺纹座采用无色有机玻璃，下垫板采用乳白色有机玻璃，连杆、销钉均采用铝合金材料。在演示时，曲柄摇杆机构、双摇杆机构的演示不需用到上垫板，所有连杆均与下垫板通过螺钉连接。进行双曲柄机构演示时需将上垫板通过销钉连接到下垫板上使用，其中一根连杆与上垫板通过螺钉连接。
从创新点角度看，该演示仪具备以下几点：
（1）仪器两面用无机玻璃组装，既可以让同学们看见里面的结构，知晓机构原理，也防止同学们对于仪器的误损。
（2）机构拆解容易，而且制作成本低，制作工艺简单。
（3）本仪器较其他的教学仪器小巧轻便，便于课堂展示
（4）本仪器可以实现三种最常见连杆机构的工作状态。
（5）通过不同连杆机构间的变换可以使学生直观地认识到常见连杆机构的区别与联系。
5自制教具工作原理
5.1曲柄摇杆机构
在曲柄摇杆机构中，最短杆为连架杆。即在演示仪中要使绿色杆或黄色杆为最短杆。那么，我们就将绿色杆与红色杆的连接改为绿色杆上第三个螺孔，以绿色杆为曲柄，黄色杆为摇杆。转动绿色杆，可以看到绿色杆在做圆周运动的同时黄色杆在一定角度内摇动。（如图2所示）
图2：曲柄摇杆机构
5.2双曲柄机构
在双曲柄机构中，最短杆为支架。所以我们要减小绿色杆与黄色杆固定端的距离，将绿色杆改为与有机玻璃上靠近黄色杆的螺母座连接。此时，绿色杆、黄色杆为曲柄，两根杆可以同时进行圆周运动。为了避免两根连架杆发生干涉，故将黄色杆与无色透明的上垫板连接。（如图3所示）
图3：双曲柄机构
5.3双摇杆机构
在双摇杆机构中，最短杆为连杆，所以我们要使红色杆最短。通过改变红色杆的两端螺孔，使绿色杆及黄色杆分别与红色杆靠近连接端的第二个螺孔连接。此时，使红色杆做圆周运动，绿、黄两杆都只能以一定角度摇动。（如图4所示）
图4：双摇杆机构
6前景展望
随着现代化教学的发展，教学理念的更新，实践在课堂占的比重逐渐增大。教学过程中对教学实物的需求越来越大，该仪器正好适应了这个发展趋势，满足了对教学实物的要求。自制教具不仅使学生从感性的认识上升到理性的认识，还激发了学生的学习兴趣和探索欲望，动手能力和创新能力都得到了提高。如图5所示，为“多功能平面连杆机构演示仪”最终实物展示。
图5：教具实物
参考文献
[1] 刘鸿文.材料力学（第4版）[M].高等教育出版社，2003.
[2] 李建功.机械设计（第4版）[M].机械工业出版社，2007.
[3] 詹友刚.Pro/ENGINEER野火版5.0机械设计教程[M].机械工业出版社，2011.
[关键词]AutoCAD软件 教学方法
中图分类号：C42 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0216-01
引言
AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的一套通用的计算机辅助设计软件，它在CAD业界用户最多，使用最广泛。其最大的优势就是绘制二维工程图，同时也可以进行三维建模和渲染。它能够完成建筑设计、机械设计和电子电气设计绘图的绝大部分任务。受到广大建筑、机械设计人员以及电子与电气工程人员的欢迎。
一、AutoCAD教学重点及内容
针对五年制高职机械专业学生的特点，年龄小，理论学习能力、基础较差，计算机绘图的教学应着眼于应用，即如何应用计算机绘制机械工程图样，着重培养学生具有能够绘制二维工程图并可以进行三维建模和渲染的能力。培养学生利用计算机绘图的操作技能和解决实际问题与具体任务的能力，为后续课程（机械设计等）的学习及以后从事计算机辅助设计打下良好基础。
二、教学实践与效果
1、精讲多练，培养计算机绘图的操作能力
计算机绘图总学时为56学时，全部课程安排在机房上课，采用多媒体教学方法，便于学生边听课边练习，便于教师个别辅导，做到有问题及时解决，提高了学生的听课效率，一个学期课上能够完成12-13次作业，其中包括基本练习7个，轴、盘、叉架、箱体类零件图绘制4个，三维建模2个，总绘图量达到要求，使学生较熟练地掌握了AutoCAD软件的常用二维绘图命令和编辑命令以及三维建模方法，具有绘制一般复杂图形的能力，为今后的实际应用打下了良好的基础。
2、计算机辅助绘图与机械制图并行教学，培养解决实际问题的能力
机械制图教学基本上是按照画法几何、投影基础、机械制图、计算机绘图几个模块组织安排教学，为了使传统的制图教学与计算机绘图密切结合，应将机械制图教学与AutoCAD软件学习并行，具体做法是：
（1）在制图课中适当减少仪器图的绘图量，仪器图图面质量以“粗细分明、清晰整洁”为度，不强调“黑”、“光”、“亮”；
（2）加强徒手绘图练习，提高绘制草图的能力。
（3）从零件图的教学开始，将制图教学与计算机绘图结合起来，先在制图课中进行零件、部件测绘，徒手绘制零件草图和装配示意图并进行标注，然后根据所绘制的零件草图，教师在计算机上示范作图，学生自己校对草图，再上机将草图画成零件工作图和装配图。
实践的效果：
通过以上方法，进一步巩固了投影作图的能力，并对尺寸标注、尺寸公差标注、形位公差标注、表面粗糙度标注等方面的知识和技能有了更深的理解，同时使学生认识到学习计算机绘图必须以机械制图的理论为基础，在使用AutoCAD作图时，必须按照三视图投影规律，表达方式及标注符合机械制图国标要求，才能在计算机上绘制出正确的机械工程图样。
通过使用AutoCAD软件绘图，学生能够充分体会到计算机绘图的高效、准确、美观等优越性，并掌握了这种先进的绘图工具，因此在后续课程的课程设计以及毕业设计中都愿意用计算机绘图代替手工作图完成设计图纸，在一定程度上锻炼了学生实际应用能力，提高了作图效率。
计算机辅助绘图与机械制图并行教学，提高了绘制机械图样的能力和计算机应用能力，产生了相互促进的效果。
3、注意扩展知识面
在讲授AutoCAD软件的使用时，可以通过这个软件使学生了解计算机绘图的基本知识和原理，例如计算机产生图形的基本原理、交互式绘图和参数化绘图的基本原理、选择绘图软件的基本原则、专业应用软件与通用绘图软件的联系与区别、CAD技术发展的形式等等，使学生的计算机绘图能力可以向更宽的领域拓展。
4、结束语
机械制图和计算机绘图课程是机械专业必修的技术基础课，与后续课程有着密切的联系，计算机辅助绘图可以引入课程设计及毕业中。在计算机飞速发展的今天，在做课程设计时，可以计算机辅助绘图为主，手工绘图为辅，进一步加强学生计算机辅助绘图的应用能力，减轻手工绘图的劳动，提高学习效率。
在教学方面，还应进一步探索计算机绘图与机械制图课程的结合点，使其有机融合，努力提高学生的工程制图能力。
参考文献
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[5] 袁振国.当代教育学[M]教育科学出版社，2008.
《机械设计基础》是一门综合性、科学性很强的课程，其包含知识门类众多，是机械技术领域的奠基石。由于它应用的广泛性和基础性决定了其成为机械技术领域人才的必修课程。然而现有的《机械设计基础》课程基本遵循了传统教育的模式，有很多缺陷，尚需要改正。
1)强调以老师授课为主导，学生被动地接受知识，师生之间缺乏有效的沟通，学生积极性不高。并且无论是教材设计还是课程安排，传统的教学模式都在强调原理的理解，过度倾斜于理论的深度，而忽视了知识的应用性，缺乏对学生应用能力的培养。
2)先知识，后实践，理论与实践脱节。机械技术领域本身就注重实际操作，而《机械设计基础》这门课程作为该领域的奠基石，就更应注重理论与实践的交互。本门课多适用于高职技校的学生教学，他们多偏于形象思维，而逻辑能力较差，强行将理论与实践环节拆开会导致学生前期学习本门课程的积极性下降，而真正开始实践环节时，又会遇到基础知识不扎实的问题。
3)题目陈旧，缺乏创新。该课程作为高校机械类专业的一门基础课程，主要是为了培养学生的机械简单设计、问题的解决，分析能力，并安排两周左右的实践环节。而传统的题目仅仅是一级、二级变速箱的设计，学生只需要根据给定指导书的步骤完成即可，环节设计僵硬，整个过程缺乏创新，易导致抄袭现象。
2项目教学法应用探索
为了解决《机械设计基础》课程中传统教学模式的缺陷，很多研究文献提出了采用项目教学法。所谓项目教学法就是老师将一个课程任务交给学生，学生在自有知识层面上开始对该任务的信息收集、了解，继而自主制定方案，最后实施方案，并得到结果。然而现有的文献多数仅限于对该方法的实施步骤的简单叙述，而实际的应用细节却涉及得较少，从而本文将在三方面进行项目教学法的应用探讨。
2．1总目标与分目标相结合
为了达到以学生为主导，老师辅助学习，进而促进学生的自主学习能力的目标，我们应设计实施好目标教学法。即把我们的课程任务当做一个总目标，然后将总目标按知识板块分为几个分目标，分步完成。总目标所涉及到的知识面广，跨度大，需要系统的逻辑思维，从而由老师来把控。而分目标则分别与不同类的知识点相关、针对性强、易于把握，从而由学生来实施。总目标是分目标的前提，起导向作用，而分目标则是完成总目标的必要条件，两者相辅相成、联系紧密。我们以组合螺栓设计这一任务为例，具体说明目标教学法的实施过程。
2．2团队协作与自主创新
由于不同的学生知识水平参差不齐，因此，为了在实践教学过程中弥补这种差距，我们将采用团体协作与自主创新相结合的方式来进行整个项目。在项目分配时，我们将会选择4～5人为一组来完成该项目。在刚接触项目时，围绕中心问题，整个团队成员共同讨论，易于产生头脑风暴，从而能够尽快地确定研究方向与实施方案，将效率最大化。而在实施该项目的具体步骤时，由于每个人的优势不同，思维方式有所区别，从而面临同一个问题易于产生不同的创新思维，因此，由每个同学独立思考为主。团队协作有利于队员之间思想的交流，并且有利于培养同学们的团队意识和人际交往能力。个人的独立思考，注重个人能力的发挥，有利于调动同学们的积极性。
2．3同行评价
尽管为了能够优势互补，项目教学法采用了小组协作的方式。但是，由于针对同一个课程设计而言，不同的小组思维方式不同，实施方案不同，创新点也不尽相同。而本课程的最终目的就是能让同学们在实践过程中熟练掌握所学知识，并尽可能在独立完成项目的过程中激发出一些创新思维。从而我们将在各组同学完成自己项目后的评价环节采用同行评价方法。即在项目评价环节，我们不再采用单独由老师来对项目进行评价的方式，而是由展示小组按照正常环节展示整个项目的完成情况，而作为评审的除了老师之外，还要有其他小组成员的参与。其他小组要对展示小组所展示的内容进行记录，在展示结束后，可以与老师和其他小组一同讨论该过程尚存在的问题与创新点。这样由所有了解项目解决过程的同学共同参与到每一个小组讨论中，将会把每组同学的创新点共享，共同解决遇到的问题，营造了一种共同求知的氛围，激励了同学们对课程的积极性。
3结语
也许女孩就应该是外表清秀文静，精于诗文或酷爱绘画。而她的天赋偏偏在机械方面，是同学心目中的“机械才女”，年纪轻轻就让牛津大学机械专业向她伸出了橄榄枝。她就是17岁的李芷欣，广东优联学校的高三女孩。
小时候的李芷欣跟男孩没有多大的区别，缠着大人买玩具枪炮，转眼间一个玩具车变成一堆零件。稍微大些，家里的小电器也被肢解，她嚷嚷说研究运行原理。她是一个很不安分的“熊孩子”，大人拿她没办法。
上初中的时候，父母经过慎重考虑，决定发展她的兴趣爱好，重点向理科方面发展。一次，父亲带她去参观机械博物馆。在一台机床面前，父亲说中国的机械工业落后欧美至少30年。外国工业企业借合资为名，慢慢将处于优势的中国工业企业发展为独资，建立的技术中心被撤销、合并。一些核心知识产权被外国人垄断，收很高的专利费，涉及重要的军工设备，外国还会禁运。
李芷欣未预料到中国的机械工业形势如此严峻，在她幼小的心里，已经有了投身于机械工业的决心，振兴中国机械工业成了她追求的梦想。上高中后，学习压力大，时间少了起来。但无论多忙，她都要看一些机械理论书籍。到了周末，总会挤出时间从事实践研究。有一段时间，她对各种引擎发生兴趣，奔走于博物馆之间，观察客机、战斗机、汽车引擎的外部结构。然后去图书馆，借回厚厚的一大摞书，研究内部的工作原理。她还亲自到汽车维修店，找到维修师傅，了解发动机涡轮增压技术，写出了数万字笔记。
在一次学校的研究性课题上，李芷欣牵头研究了电磁炮。她通过网上搜索网友成功的经验，结合书本上的知识，然后再反复论证后，接着动手实践。她去电器市场购买电路板原件，制造电磁线圈模型……这个课题几乎是她亲力亲为，得到了老师很高的评价。
正因为对机械浓厚的兴趣，有丰富的理论知识和较强的动手实践能力，她被学校推荐参加英国帝国理工学院暑期实践。在帝国理工学院的暑期课程中，李芷欣加入了由英国航天局与学院联合举办的项目团队。暑期作业要学员提出一整套在水星上建造人类居住地的详细方案。时间有限，不能超过两天时间，内容涉及众多，包括空气质量、氧气循环、建造过程等，都要考虑到。
接到任务后，项目负责人立即做了分工。李芷欣负责机械设计。这是她第一次在外国接触到机械工程这个专业，心里既高兴又担忧。因为时间紧，没有多余的时间去论证。让她高兴的是，近距离走进帝国理工学院，亲自参与项目，是她以前想也不敢想的。既然参与进来，就要努力做到最好，让别人对她刮目相看。两天时间里，她几乎没合眼，去图书馆翻阅资料，在网上搜索知识。当她将方案递交给项目负责人时，这个来自英国的高才生竖起了大拇指。
一年一度的牛津大学面试在全国展开，李芷欣信心满满，参加了面试。面试教授告诉她，这是道很难的题，答案正确未必能录取，要做好生理和心理的准备。正如教授所料，这是一道难题。看着这道题，她不知道怎样解才合教授的心意，因为答题正确或错误不是通过的标准，心里没有一点头绪。她顶住压力，一步步分解，然后讲解证明过程，说出了自己的想法。教授频频点头，说：“我们主要考察学生的逻辑思维能力和应变能力，是否适合从事机械研究。你很优秀，恭喜你顺利通过了面试，牛津欢迎你！”
如愿进入牛津，而且是喜欢的机械制造专业，兴趣与学习重叠，李芷欣踌躇满志，她将在新学期赶赴英国，期待学成归来，在机械行业有所作为，实现振兴中国机械工业的梦想。
关键词：独立学院 机械专业 CAD/CAM UG实训
1 引言
CAD/CAM技术即计算机辅助设计（Computer Aided Design）和计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing），是将计算机科学和工程科学相互结合、相互渗透，是现代数字化制造的关键技术之一。它的出现和应用使传统的设计和制造方法以及组织生产的模式发生了深刻的变化。其应用已经遍及机械、模具、汽车、家用电器、航空航天等领域。CAD/CAM课程已经成为工科高校机械专业的一门专业必修课,着重培养学生的逻辑思维能力、计算机应用及软件开发能力等。
为了培养具有创新能力的应用型人才，CAD/CAM课程体系中的实践教学环节的建设逐渐引起了各类工科院校的重视，他们相继开设了AutoCAD、UG、Pro/E、Catia、Solidworks等软件课程。其中，UG是目前主流三维 CAD/CAE/CAM设计软件，它提供集成、全面的产品工程解决方案，众多世界一流的制造商用它来进行概念设计、工业设计及详细的机械设计、工程仿真等。
天津大学仁爱学院机制专业设置了为期2.5周的UG实训，完善了机械CAD/CAM课程体系的构建，取得了良好的教学效果。笔者根据自身教学经验，对UG实训教学进行了以下探讨。
2 UG实训在机械CAD/CAM教学中的地位
目前，大多数院校机械CAD/CAM课程教学情况主要分两种类型：一种侧重理论知识讲授，另一种讲授如何使用某种应用软件。前者理论性强，主要讲授CAD/CAM原理,包括工程数据管理、计算机图形处理技术、建模技术原理、数控加工、CAE理论、CAPP理论、CAM理论等。
教学内容相对枯燥，学生接受起来很困难，学习效果差，并且学生普遍认为会用软件就行，理论知识作用不大。后者表面看起来学生学会了使用某种应用软件，但是由于CAD/CAM知识不成体系，不能培养学生解决问题的能力，更谈不到应用型创新人才的培养。
CAD/CAM技术特别要求理论与实践紧密结合，既要重视理论对实践的指导,又要重视实践操作能力的培养。鉴于机械CAD/CAM课程的特殊性以及独立学院应用型人才培养的目标，在保证CAD/CAM理论知识课时的基础上，我们加大了实践、实训环节建设，学生适当掌握系统的CAD/CAM理论知识之后，学透一种应用软件，对其它应用软件自然能“驾轻就熟”。在机械CAD/CAM教学过程中，UG实训实现了理论和实践知识的有机统一，是理论与实践之间的重要纽带。
3 UG实训的教学探讨
3.1选择合适的教学内容
UG软件将CAD/CAM/CAE三大系统紧密集成，功能强大而且操作复杂。在有限的学时内，让学生精通每一个UG命令，熟悉每一个UG参数的意义，全面掌握UG辅助设计技术是不现实的。这就要求教师必须根据CAD/CAM课程体系的需要对教学内容进行选择，挑出实用性强的部分作为教学重点。CAD模块是UG中最重要的组成部分，结合我校学生实际接受情况，我校UG实训教学内容的重点即为CAD模块中实体造型、曲面造型、虚拟装配、创建工程图等功能的讲授。同时，为了加深学生对数控加工技术与装备这门课程的理解，教学内容还包括CAM模块中简单零件的数控加工代码生成。
3.2改革教学方法与手段
实践实训类课程与理论课程的教学方法与手段有很大的区别，笔者结合实际教学情况，总结出下述一些经验。
3.2.1演示导入，激发兴趣
要学生学好一门课，必须要使学生对这门课产生兴趣，激发他们强烈的求知欲。俗话说，好的开始是成功的一般，因此在UG实训的第一次课上，首先给同学们展示某款轿车的整车三维造型，使他们从视觉上感受到UG软件的魅力，进而感叹其功能的强大。再通过一些简单的演示，使他们认识到UG软件在机械行业生产中的优越性，从而对本门课程的学习产生浓厚的兴趣。
3.2.2模块教学，增强记忆
如果按照教材内容安排授课，内容散乱不系统，不利于学生掌握。因此，在教学中按照UG软件的功能，将其分解成几个应用模块，并注意应用多媒体教学，对各项功能进行详细的讲解和示范。在同学脑海中有了初步认识之后，采用由简入繁的实例，使得学生在操作过程中逐步熟练掌握各个模块的各种指令。
3.2.3精心设计，创新思维
教学内容模块化后，还要精心设计课堂教学，有意识地突出重点难点。在软件实训类课程教学中，尤其要注意讲练结合，要坚持做到讲清多练，引导启发学生的创造性思维。要强调建模思想的培养，而不是让学生机械地学习软件指令操作。对于模型的建立，要做到举一反三，具有相同类型特点的零件可采用相同的建模方式。教学还要注意学生练习过程中的集中问题，及时加以点拨。
3.2.4加强练习，重视反馈
鉴于软件实训课程的独特性，就要求教师特别注重作业环节。首先，需要每堂课布置当堂作业，可以将作业分为必做题和选做题两部分，以满足不同层次学生的求知需求差异。可以鼓励优秀学生主动发现、归纳和总结UG软件的绘图技巧，并且上讲台做演示。其次，尤其要关注那些当堂不能完成作业的同学，即时与之沟通，帮助他们找寻原因，从而有利于发现教学中的薄弱环节。
3.3改革教学考核及成绩评定
鉴于实践实训类课程更重视实践操作能力，因此其课程成绩由两部分组成：一是最终的考核成绩；二是各个应用模块教学过程中的综合案例完成情况。这就要求教师在教学过程中有意识的穿插综合案例考核学习情况，并且对每堂课的课堂练习随时做好总结和评价。
4 小结
天津大学仁爱学院机械专业的教学实践证明，UG实训确实起到了理论与实践之间的纽带作用，是机械CAD/CAM课程体系的建设中不可缺少的一部分，在教学过程中取得了良好的教学效果。2010年教育部CAXC CAD认证通过率达到88.89%，教育部CAXC UG认证通过率达到90.24%，见习机械设计工程师认证通过率达到79.41%。在今后的教学过程中，应该继续坚持优选教学内容，用心设计教学过程，充分调动的学生学习兴趣，着重培养学生创新能力。
参考文献：
