[关键词]精度设计培养方案教学实践改革
[中图分类号]G642.0[文献标识码]A
引言
机械产品往往由于丧失精度而报废，周期性检修的实质就是对其精度的检定和修复，没有足够的几何精度，机械产品就失去了使用价值。因此，从理论上讲，无论何种生产类型、何种功能要求，都应该对零件的几何要素提出精度要求。精度设计用以确定机械各零件几何要素的公差。机械产品的精度设计是联系产品使用性能和生产制造过程的桥梁[1]，精度设计给定的公差等级、采用的公差原则对生产设备的选择、工装夹具的设计和制造、检验方法的制定等方面有着决定作用，它直接影响着生产成本的高低，进而影响着产品的市场竞争能力。
《互换性与测量技术基础》是高等院校机械类、仪器仪表类和机电相结合类各专业必需的主干技术基础课程[2]，涵盖了几何精度设计与检测两方面的内容。在几年的教学实践中发现以下问题：
（1）学生没有充分意识到几何精度对机械产品使用性能的重要性。在课程设计和毕业设计时，只做完系统设计与参数设计，精度设计基本就没做或者很少做。
（2）学生不具备相应的精度设计能力，不能灵活运用所学的相关知识进行机械产品设计。在课程设计和毕业设计时，精度的确定并没有考虑产品的性能要求和生产成本之间的关系，所做的设计在目前生产条件下无法制造生产，或者造成生产成本的增加。
（3）学生不能正确运用设计标准和规范。比如，在齿轮的设计中，图纸表达不完善，参数表只有结构参数的内容，而没有精度参数的内容，甚至没有参数表；标准件并没有按照国家标准选用规格；已废除的国标仍在使用。
鉴于此，作者对课程教学进行研究，并进行大胆尝试与改革。
一、建设课程群，确立精度设计地位
课程群是为完善同一施教对象的认知结构，而将本专业或跨专业培养方案中若干门在知识、方法、问题等方面有逻辑联系的课程加以整合而成的课程体系[3]。以实现学生综合设计能力、创新能力为培养目标，把“机械制图”、“机械原理”、“机械设计”、“互换性与测量技术”4门课程的各教学环节进行优化重组融合，形成机械类专业基础课群。机械产品的设计过程通常可分为三个阶段：系统设计、参数设计和精度设计[4]。如果说系统设计为机械产品的一次设计，那么精度设计就是系统的三次设计。系统设计以整机的功能为目标而进行的机械基本工作原理和总体布局设计，是运动学的设计，主要由机械原理课程承担；参数设计以保证系统的能量转换和工作寿命来确定机构各零件几何要素的公称值，由机械设计课程承担；精度设计以保证机械产品的性能要求同时考虑制造的经济性来确定机械各零件几何要素的允许误差，由互换性与测量技术课程承担。
通过分析，互换性与技术测量课程的教学内容应该以精度设计为主线，以提高精度设计能力为目标，和机械原理课程及机械设计课程共同研究机械产品的设计。
二、设计性能检测实验，增强精度设计意识
在几年的教学实践中发现，学生能够理解机械结构参数对机械性能的重要性，却认识不到几何精度对机械性能的重要影响，甚至错误的认为机械设计就是做系统设计和参数设计，认为精度无关紧要。
为了更好的帮助学生理解几何精度设计在生产实际中的应用，体会几何精度对机械产品性能的重要影响，增强学生综合运用知识能力，强化机械设计、几何精度和机械制造之间的相关性，指导毕业生研制出机械性能检测实验台，使学生通过实验，切身体验几何精度对机械产品性能的影响，增强精度设计意识。
本实验台的整体结构系统图如图1所示：
图1：机械性能检测实验台整体结构系统图
直流电机作为动力通过一个一级传动机构驱动发电机工作，并设计的检测系统（传感器、采集卡、PC机自行开发的测试系统）对其性能指标进行检测，如传动效率、振动、噪声、温度等。传动机构的主要零件是可以拆装的，同时，主要零部件配备有多套（结构参数相同，仅精度不同）。实验时，学生组装不同精度的传动机构，进行整机运行，通过测试性能指标比较来反映整机的运行性能。
通过本实验可以加强学生对几何精度影响产品使用性能的主要认识，增强工程意识，并通过此综合实验培养学生综合运用所学相关知识的能力。
三、进行综合设计，提高精度设计能力
依据机械类专业教学计划，机械原理课程和机械设计课程及互换性与测量技术课程一般都安排有相应的2～3周的课程设计。课程设计一般要求学生在相对集中的时间内运用所学的相关知识完成一个具体的小设计[5]。目前，一般教学安排都是每门课程独立安排相应的课程设计，而这样做的结果对学生造成一种误导，形成“机械设计就是系统设计”，或者“机械设计就是参数设计”，“质量（使用性能）是检验出来的”等错误认识；同时也不能增强学生综合设计能力的培养；另外，也不利于“培养学生的工程实践能力和创新能力”教学目标的实现。以至于做毕业设计甚至在实际工作中，出现图纸表达不清楚、不合理、不符合规范，或者设计出来的产品依据目前的生产条件根本没法生产或者是生产成本过高等问题。
针对以上问题，把机械原理课程设计、机械设计课程设计及互换性与技术测量课程设计进行优化、整合。以培养综合设计能力为目标，进行综合性课课程设计。
（一）课程设计内容优化改革
目前，机械设计课程设计所做的机械产品设计基本上都是只考虑系统设计和参数设计，至于精度设计，基本就没做或者做的很少，有的只是在图纸上参照相关的设计做了些公差标注，至于为什么要选用这些精度项目？为什么要确定如此精度？学生基本就不知道。
曾经针对此问题，提出在互换性与测量技术课程设计调整精度设计的内容，让学生各自找出自己所做的机械设计课程设计，对整个设计进行完善。学生在系统设计和参数设计的基础上进行精度设计，并对前期的错误进行更正，形成完整的机械产品技术资料。
通过此项改革，提升了学生对精度设计在机械产品设计的重要性认识，但是，这样就会由于工作的不连续就耽误了很多时间。首先，对机械设计课程设计、机械原理课程设计、互换性与技术测量课程设计时间进行调整，调整为同时进行；然后，对其设计内容进行整合，取消原来的独立课程设计，实行综合课程设计，涵盖系统设计、参数设计、精度设计等内容。
（二）选题来源于工程实际
目前，机械设计课程设计题目大多是“一级或二级齿轮减速器”的设计，它涵盖了“机械设计”课程中大部分内容，有助于学生加强相关的知识的综合运用能力，但这样就出现题目单一化，不能充分调动学生的创新意识。通过对以往的课程设计答辩情况来看，部分学生曾出现抄袭现象。基于此，课程设计的选题来源于工程实际，解决所在城市厂矿的实际问题。根据任务的大小对学生进行分组，使学生协同完成整个设计任务，而所做设计是否能满足实际需要，可以直接在生产中得到检验，在工程实际中体会精度设计与生产性能及生产成本的关系，增强学生的工程意识。另外，设计要变为产品，图纸是设计工作者和制造工作者之间的沟通语言，这样，图纸的表达必须规范。学生在实际工程中体会图纸表达规范化的重要性，并能运用国标进行规范化设计。
四、改革考核办法，激发学生学习动力
以往，对于课程设计的考核方法是“考勤（10%）+报告（20%）+答辩（70%）”，这种考核办法能够使老师对学生的知识及素质得到全面的考核。但对学生来说有种“课程到此为止”的感觉，学生只知道自己的一个综合分数，并不知道自己掌握的相应知识到何种程度，是否满足工程实际所需？或者对于实际工程，还需要哪此方面的知识？其它同学是个什么样的水平？
一种理想的课程考核模式，应该能够全面、正确、有效地实现检查评价、教育激励、诊断反馈和导向等多种功能[6，7]。因此，在对精度设计进行考核时，采取了以下措施：
1．学生作为评委对学生进行答辩。这时，老师只是作为场外指导，对学生解答不了，而对他们的能力提升有关键作用的知识点做出解释和阐述，同时也从学生的答辩时所提的问题及回答情况对答辩学生和答辩评委的知识和能力掌握程度做出全面判断。
2．指导老师和学生进行互动，并做总结。在答辩进行完毕，指导老师就精度设计和学生进行互动，学生在互动中调动学习的积极性，并能对知识理解的更深刻。然后通过老师的总结，使学生对精度设计的脉络有个更清楚的知识，能够掌握精度设计的要领，并能体会精度设计在机械产品设计中的地位。从而激发学生学习知识的积极性和动力。
五、结束语
精度设计作为机械产品设计的一个重要环节，在理论教学与实践教学中应该加强学生精度设计能力的培养。近年的教学实践，学生精度设计能力有了很大的提高，为以后的毕业设计和工作打下良好的基础。
[参考文献]
[1]王永泉，马秋生，潘艳波.机械产品精度设计与生产成本的关系[J].机械设计与制造，2005（5）：147～148.
[2]王伯平.互换性与测量技术基础（第3版）[M].机械工业出版社，2009.
[3]李慧仙.论高校课程群建设[J].江苏高教，2006（6）：73～75.
[4]杜文华，郑江.机械基础系列课程教改中机械精度设计的实现[J].华北工学院学报（社科版），2004，20（3）：89～91.
[5]刘小康，余洁冰.工科学生课程设计与综合素质培养[J].高教探索，2009，（5）：133～134.
[6]施军.高校考试制度改革的若干思考[J].江苏高教，2003，（5）：57～59．
（龙岩学院机电工程学院，福建龙岩364012）
摘要：本文分析了机械专业实验室建设的背景与现状，然后对机械原理、机械设计实验室建设创新的预期目标进行概括，最后提出了提高实验室建设水平的几点对策.
关键词：机械原理；机械设计；实验室建设
中图分类号：G48；G64文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）08-0215-02
在高校教学改革的背景之下，实验室在整个教育教学活动的重要意义得到了进一步的凸显.甚至可以说，高校各个专业实验室的建设情况将直接决定着本专业的教学能力以及高校综合教育实力.加强有关机械原理以及机械设计实验室建设工作是逐步实现创新教育目标，培养高素质、复合型人才的重要内容，也是突出当前实验教学工作全新要求与特点的重要手段.本文即围绕机械原理、机械设计实验室建设方面的关键问题进行分析与探讨.
1机械原理、机械设计实验室建设背景及现状
以前的机械设计课程实验大多是验证性的试验，只偏重于一些几何参数、运动参数、动力参数的测定和分析.这些实验对学生掌握课堂中所学的基本概念，加深理解一些基本原理具有显著的效果，但这些实验作为课程教学的一部分，在培养学生初步具有拟定机械运动方案，分析和设计新机构的能力，以及培养学生的创新与动手能力方面还远远不够.具体而言，当前机械原理、机械设计实验室建设方面还存在以下几个方面的问题：
1.1实验设备相对缺乏，无法开展系统性的实验训练
当前，高校所配备的机械专业实验室与国际一流水平高校机械专业实验室之间的差距仍然是非常大的.由于在实验设备的配置上存在局限性，因此导致机械专业的学生丧失了部分动手训练与实践的机会.很多实验都纯粹以教学教材所涉及到的理论知识要求进行配置，实验主要内容围绕着课堂中所学的基本概念开展，属于验证性试验，虽然能够帮助学生认识相关概念与理论，但在提高学生分析思考能力，启发创新、发散思维能力方面缺乏促进作用，不利于学生创造性思维的培养.
1.2实验类型过于单一，较少涉及到综合性知识实践
目前高校机械原理以及机械设计实验室中虽然围绕教学需求配置了一定数量的实验装置与设备，但设备配套比较局限，能够开展的实验内容以及类型过于单一，无法帮助学生灵活应用机械原理以及机械设计方面的相关知识.
2机械原理、机械设计实验室建设预期目标
在机械原理以及机械设计实验室的建设创新过程当中，必须针对当前实验室建设中存在的问题，采取一系列有针对性的创新建设策略与方法，克服机械专业实验室中存在的缺点与局限性，使机械原理、机械设计课程理论知识能够更好的与实验实践相结合，激发学生参与机械原理、机械设计相关知识学习的主动性，由被动的学习、实验模式转变为主动、创新的实验实践模式.
因此，在有关机械原理以及机械设计实验室建设创新的过程当中，预期目标应当设置为：从实验室操作环节入手，以机械专业基础、经典理论为依托，促进实践性知识的合理应用，展示本专业领域最新的设计方法，实现分析、综合、转化的数学模型与程序.从机械原理与机械设计课程教学内容的安排上来说，实验室建设中的具体目标如下表所示（见表1）.
3机械原理、机械设计实验室建设水平的提高策略
高校机械原理以及机械设计实验室需要同时负担各个年级段本科生的实验教学任务，同时也需要为学生毕业论文的研究提供基础支持，当然也是高校教师进行科研活动的主要场所.因此，实验室建设中，设备配置必须在满足常规教学需求的基础上，适当增加实验台台数以及实验设备的专业性，促进学生综合实践能力的提升.具体措施有：
3.1构建分层机械原理、机械设计实验室体系
根据高校在机械原理以及机械设计教学开展中的实际内容与实验要求，构建三层实验室体系，不同层次实验室满足不同实验需求.
第一实验室设置机械零件、机械原理和机械创新展示柜，每组展示柜至少需要配备10个或以上的单体陈列柜.展柜中的模型可实现点动或顺序控制运动演示，并配有录音讲解及运动简图和文字说明，具有形象直观的特点.组建该实验室的目的是将部分基本教学内容利用实物模型进行教学.通过对该实验室资源的应用，能够为本专业学生提供认知依据，同时也是课外科技创新活动开展的知识基础.
第二实验室设置机构模型、齿轮范成仪、齿轮减速器和插齿机模型4种设备或器材，可完成机构运动简图的绘制、齿轮范成、减速器的装拆3个基础性必选实验项目和为学员演示齿轮的插齿过程.本实验室的主要功能是为本专业学生的实操作与理论验证、分析提供支持，使学生能够通过实验加深对机构组成原理的认识，对机构运动特性有一个全面的把握.
第三实验室是具有现代化水平的实验室，滑动轴承、皮带传动、螺栓连接、动平衡和波动调速5类实验台均安装测试卡，可以对实验数据进行自动记录、实验结果进行结算分析，在发展学生创新能力方面有重要价值.
3.2具体建设策略
第一，满足平面机构及其可视化实验的创新建设：在有关平面机构及其可视化的实验过程当中，实验室需要配备4台同型号的PC电脑，8套同等规格的实验台，每个实验台上需要配备1套完整的机构模型.以上配置标准下，可以通过设计与并接的方式使平面机构传感系统实现不同类型以及不同方式的运动.同时，实验台在建设过程当中可以于主要构件中设置出安装传感器的对应位置，同时添加与之相对应的数据处理软件以及数据监测系统.通过对以上模块的综合应用，分析在平面机构运动过程当中参数变化所对应的系列曲线，进而分析数据，掌握不同类别机构在特定条件下运动所产生的规律.依照上述方式所建设的实验室还能够通过分析加速度、位移，以及速度等基本要素的方式，掌握运动构件的主要特点，帮助学生更好的认识机械原理，掌握机械设计要点.
第二，有关运动方案组合实验的创新建设：在有关运动方案的组合实验过程当中，实验室可以尝试引入已经获得国家专利的产品，如创新机构组合实验台等，至少配置2台，实验台中包括低副杆组以及高副杆组，同时也包括组成以上杆组的各种机架、构件等.通过这些设置，能够使曲柄滑块机构与连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、以及间歇运动机构等相互拼接，除此以外还能够使由涡轮蜗杆、带传动、以及链传动所形成的传统平面有机、交叉组合，构成一个完整的机械传动系统以及组织结构，在与齿轮齿条传动箱结合的基础之上，通过连接电机以及带传统的方式使拼接机构能够有效、且及时的响应动作指令，执行可靠动作.在这种配置方案下，学生能够更好清楚的掌握运动机构组成这一部分知识的了解程度，通过对实际的机构组成方案的观察，进行学习与标识，同时通过实验的方式培养学生在工程实训方面的动手能力，促进学生设计思维的提高以及综合实践设计能力的提升.教师也可以按照以上操作方法完成拼接实验，并对实验台整个运动机构的运动情况进行观察，从而对运动机构方案的科学性以及可行性进行及时检验.
第三，针对轴系结构设计实验的创新建设：在实验室建设过程当中可以配置具有创意组合特点的轴系结构设计试验箱，通过引入轴系结构设计试验箱的方式，使学生能够更加直观与准确的掌握轴系方面的知识结构.一般来说，一套完整的轴系结构试验箱包含八类，百余个零件.若能够在实验室建设过程当中满足以上标准，则能够使实验室的配置完全满足机械原理以及机械设计教学的具体要求.教师可以根据教学需求，利用不同类型的零件进行自由组合，形成多种轴系结构，利用这些轴系结构解决在教学过程当中存在的回转零件轴向固定，受伤零件拆卸安装，以及轴承轴向位置固定等内容，为学生机械原理以及机械创新设计相关知识的学习打好基础.
4结束语
有关研究中认为，机械原理以及机械设计专业覆盖面占到了工科专业的4/5左右，在提高学生对机械技术工作适应能力方面发挥着非常重要的作用.机械设计课程实验课是机械设计课中重要的实践环节.针对当前机械专业实验室在建设、应用过程中存在的各类问题，尽全力提高机械原理、机械设计实验室建设水平，已成为本专业教研人员最为关注的问题之一.本文在认识机械专业实验室建设现状的基础之上，对机械原理、机械设计实验室建设的基本面进行分析，最后重点从满足平面机构及其可视化实验的创新建设、有关运动方案组合实验的创新建设、对机械设计创新陈列实验展示的建设、针对轴系结构设计实验的创新建设、围绕常用构件制作加工的实验建设等方面入手，探讨了提高机械原理、机械设计实验室建设水平的主要策略.
参考文献：
〔1〕李志尊,王克印,刘红宁，等.虚拟实验室在机械设计基础教学中的应用[J].实验室科学,2014,17(1):50-53.
〔2〕李光雷.案例教学法在高职院校《机械设计基础》课程的应用研究[J].南京工业职业技术学院学报,2014(4):85-87,90.
【关键词】高职教育;机械设计基础;教学模式;教学设计
当前中国的高等教育正面临着新的机遇和挑战,高职的教学改革已经宏观发展到微观---每门课程的教学改革。《机械设计基础》是机械类专业一门重要的专业技术基础课,为了适应社会对实用型应用型机械技术人才的需求,在改革《机械设计基础》课程体系的同时,必须对教学模式进行改革。
1教学模式的分析与确定
高等职业教育的目标是“以就业为导向,以服务为宗旨。”高职教育培养的学生应当具有良好的职业道德和职业素质,应当具有熟练地职业技能,扎实系统的专业应用知识,走上职业岗位之后还应当具备持续发展能力。从工作领域看,高职教育培养的学生主要从事生产、技术、营销、服务等领域的工作;他们不仅应当能够从职业岗位的第一线起步,胜任一线工作,而且还能够脱颖而出,展示自己的学习和工作潜力,具备解决工作中实际问题的能力[1]。因此,高等职业院校机械类专业培养的学生应是从事机械方面技术应用型,技术技能型,熟练操作型的高技能人才。
根据对我院机械类专业毕业生就业岗位和岗位能力的调研,机械类专业毕业生的就业岗位为:生产工艺设计,机械设备操作,小型产品的开发,设计,生产,设备管理维修,生产管理等。应具备的职业岗位能力为:常用机构和典型零件的设计能力,常见机械故障分析解决能力,机械标准件型号、参数的选择与确定能力,机械工具手册的使用能力。
针对上述能力的要求,我们确定了本课程教学目标:在学习完本课程后,使学生掌握常用机构、通用机械零件和机械传动的基本知识、基本理论和基本技能,初步具有分析、设计和维护机械传动装置的能力。将此能力目标进行分解,构成本课程教学单元的单项能力和相关知识点。
《机械设计基础》是一门重要的专业基础课,既有基础性又有很强的实践性。传统的教学模式是以知识为本位,以知识的传授、掌握为主。所有的课堂活动都是为了理解知识、掌握知识,知识和能力是脱节的,认为掌握知识自然就具备了能力,没有把二者以一体化方式来进行。这种模式是对传统高校教学模式的简单复制,忽视了高职教育的目标和特点――学生专业技能与岗位能力的培养。教学效果往往是学生对老师讲的内容能听懂,但是自己做的时候却无从下手。
因此为了实现本课程的教学目标,我们提出了符合高职教育理念的,以能力为本位,学生为主体,以职业活动为导向,知识和能力一体化的教学模式。我们构建了几个贯穿全课程的综合训练项目,按照专业能力要求和知识模块将其分解为各项任务,教、学、做紧密结合,课本知识为项目任务服务,通过任务(项目)的完成达到本课程的教学目标。
2课程教学设计
课程的教学内容的安排,课程综合项目,单元项目,任务的选择与设计都要紧紧围绕着课程教学目标――学生职业能力目标培养来进行。
我们根据《机械设计基础》的课程的教学目标,提出了典型、实用机械如:冲压机,自动运输机,钻床,减速器等的分析设计为贯穿教学的项目(任务),以这些项目为主体,通过完成产品项目的整体方案分析设计,机构分析设计,零部件分析设计,装配设计等项目任务,来训练学生在机械方面的综合职业能力。
基于职业能力目标的教学设计,我们首先根据选定项目的工作顺序划分课程单元,不会按照知识内容划分单元,然后以技能,知识,态度三个方面分析确定单元教学的能力目标,知识目标,情感目标。然后根据这些教学目标制定了项目任务驱动,知识、能力、实践一体化的教学思路。
具体的单元教学设计步骤如下:
(1)告知――单元教学目标
(2)引入――项目任务
(3)针对任务中的问题进行提问,学生分组讨论,师生互动,分析归纳本单元知识点
(4)任务分析,学生分组讨论、练习
(5)检查提问,点评,过程考核
(6)知识点归纳,任务完成总结
在新的教学模式下,试卷―知识考核不应该是衡量学生学习成绩的惟一评判标准。学生学习成绩的评定在包含知识考核的同时应更注重能力考核,强调学生的技能,体现综合应用能力。因此,课程考核分为过程考核和终结考核,其中过程考核考试占40%,终结考核占60%。课程考核作为教学评价重要手段,对学生学习具有重要的导向作用。
3结束语
新的教学模式在徐州工业职业技术学院机械类和近机械类专业实施以后,教学效果明显。通过对比传统教学模式,学生在学习兴趣、学习成绩、学习能力和专业实践能力方面得以显著提高。但同时还存在教师工程经验和教学设备资源不足的问题,这些改革中出现的问题需要通过不断地教学改革来得到发展和解决。
【参考文献】
[1]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学版社,2007
[2]龚晓群.《机械设计基础》课程任务驱动、案例教学模式研究[J].南京工业职业技术学院学报,2008
论文关键词：知识管理；包装机械结构设计；知识管理模型
知识经济环境下，知识被视为企业最重要的资源，产品中蕴含的知识量成为竞争的基础和决定胜负的关键，对于知识密集型的包装机械结构设计来说更是如此。随着现代信息技术的发展，计算机技术的广泛使用以及多主体合作模式的出现，引起了包装机械结构设计在工作方式、组织模式和实现手段上的根本性变革，技术和市场形态的变化也对包装机械结构设计提出新的要求。因此，从知识管理的角度研究新环境下包装机械结构设计具有重要的理论和现实意义。
1包装机械结构设计中的知识管理
知识管理是适应知识经济时展的需要而产生的，是管理科学的思想与理念向纵深发展的结果是随着人们对资源认识的不断深化和企业管理能力的不断提高而发展起来的。知识管理既不是简单的信息管理的延伸，也不是对知识的管理或简单的知识化的管理，而是以管理为基础，以知识为中心，为解决知识开发与应用过程中出现的知识需求与知识利用间的矛盾而产生的一种管理模式。它包括知识的识别、获取、开发、传播、使用、保存以及更新的全过程，通过屏蔽信息复杂的来源，以方便用户对所需知识的获取和利用，为用户提供个性化的知识服务这些知识能够帮助主体获得竞争优势，实现最大的利益。其目的在于知识资源的有效利用，力图将合适的知识在合适的时间传递给合适的设计师，以便使他们能够做出好的决策。
包装机械结构设计中涉及到的知识有造型设计知识、产品理念知识、原理设计知识、安全性知识、人机知识、布局知识等，包装设计知识管理的目的就是通过信息技术支持、激励机制，以及良好的组织文化建设和组织结构设计，发掘组织内部已有的知识，从组织外部获取所需知识，在组织中实现知识共享并引导知识创新，并对知识进行蓄积和有效运用，以此提高组织的包装机械结构设计能力。
2包装机械结构设计知识管理模型
本文在现有的知识管理理论基础上提出了包装机械结构设计知识管理模型，如图1所示。
2．1包装机械结构设计中的知识管理流程
包装机械结构设计中的知识管理流程可分四个主要阶段：知识的获取、知识的存储、知识的转化和知识的应用。
2．1．1知识的获取
包装机械结构设计是一个知识的运用和创新的过程。一方面它依靠员工本身的技能和经验；另一方面要求通过不断地吸收外部的技术知识和专业化的学习来提高设计能力。因此，知识获取在包装机械结构设计中具有重要的作用。知识获取包括从现有的知识库或知识网络中提炼出有用的知识，以及有效、快速吸收设计所需的外部知识。通过内部与外部知识的联合与补充，将各种知识汇合成组织的知识网络，为包装机械结构设计提供一个共同的资源库，为知识提升和知识拓展创造机会。知识获取是包装机械结构设计知识管理过程的首要内容，为确保设计过程中相关知识的获得，组织应提供多种知识获得的方式，如建立内部知识库、协同工作以及创造知识交流的环境等。
2．1．2知识的存储
包装机械结构设计中的知识存储是指组织将有价值的知识经过选择、过滤、加工和提炼后，存储在适当的媒介内，并随时更新和维护其内容和结构，以利于设计者更加便利、快捷地访问，获得有效的知识。组织的存储对于组织来说是非常必要的。首先，知识的积累是知识创新的基础，根据学习创新能力理论的观点，当组织积累越多的知识，就越容易吸收、学习新知识和创造新知识。其次，知识的存储还可节约知识的重复开发成本，知识是组织投入成本所获得的提升组织优势的重要资源，从成本分摊的观点看，知识的利用程度越高，其相对价值也越高再次，组织内员工的离职、退休、死亡以及对知识的遗忘，项目团队在完成任务后解散，或者组织成员的流失和变动都会造成知识的流失，因此需要及时保存。最后，凭借知识的存储可以降低重复设计的成本和重蹈覆辙的损失。
2．1．3知识的转化
包装机械结构设计知识存在于两种形式：隐性知识和显性知识。显性知识是易表达的、可以通过语言、文字等方式传播的知识，隐性知识是个人拥有的，不易表达的，难以传播的知识，是个人长期学习和积累的结果。nonaka提出的seci模型显示了隐性知识和显性知识之间相互作用与相互转化的过程，如图2所示，其中包含了四个过程：
(1)隐性知识向隐性知识转化过程：设计人员之间通过观测、模仿、传授等方式进行交流，从而实现个人技能、经验等知识的传播、共享，这一过程是知识社会化的过程。组织的创新能力很大程度上依赖于隐性知识之间的转化，关键是组织成员如何贡献自己的隐性知识为集体共享；
(2)隐陛知识向显性知识转化过程：个人将存储于大脑中的设计体会、设计经验等知识通过个人主页、知识库管理系统等转变成共享的显性知识，这是知识的外在化过程；
(3)显性知识向显性知识转化过程：组织将一些分散的显性知识整合成新的更复杂或系统化的显性知识，以便在组织范围内使新知识得以共享，这是知识的综合化过程；
(4)显性知识向隐性知识转化过程：员工通过学习，将多种渠道得到的显性知识进行消化、吸收，转化成个人能力，存于大脑之中，这是知识的内在化过程。
在知识转化过程中，每一个转化阶段都会有外部新知识的融入，比如员工的自我体会、知识使用过程中的改进、创新等。因此，知识转化过程实际上也是知识共享的过程，是新知识的创造和产生过程。通过知识转化过程的螺旋上升运动，组织的知识得以充分共享，组织设计能力得到不断提高。
2．1．4知识的应用
包装机械结构设计中的知识获取、存储和转化只是为设计提供了可供利用的知识，这些知识能够被有效利用，还要看组织的知识应用能力，它决定了设计成功的可能性和效率。知识的应用有多种表现形式，如有效利用经验和教训学习提高工作流程的效率或不再重复犯错；能快速有效地将知识应用并发挥在问题解决和工作绩效的提升上；能快速有效地将知识利用发挥在可以观察到的环境变化上，以及指导竞争战略上等。
2．2包装机械结构设计中的知识支撑系统
2．2．1知识导向型的文化
由于知识型员工中竞争心理、知识垄断心理、自我封闭心理等障碍的存在，使得组织中的知识共享困难重重。因此培育一个知识导向型的文化是包装机械结构设计中知识管理成功的关键要素之一。所谓知识导向型组织文化，使指将知识视为组织最重要的资源，能够支持有效地获取、创造、交流和利用知识的组织文化。知识导向型文化的关键因素是对新知识持一种欢迎态度，并且在一个不断学习和尝试被高度评价、重视和知识的环境中，创造出一种信任和开放的气氛。通过知识导向型文化的建设，培育共享的价值观，使设计人员认识到，只有把知识拿出来共享，才能实现自身的价值，获得信任和尊重，并通过共享使知识得到增值，最终提升自己的实力。
2．2．2激励机制
建立强有力的激励制度，是包装机械结构设计知识管理成功的有效保障。通过激励机制可向设计者明确表明组织的态度，在组织内确定和鼓励知识型行为。知识型行为是指在工作岗位上利用组织知识并实现知识增值的行为。当前很多组织在知识管理实践中，常采取一种十分重要而有效的激励措施一知识全程跟踪制，并将这种激励制度作为组织知识管理初期的首选措施。所谓知识全程跟踪，是将知识提供者的姓名永久性地附在其所提供的知识记录上，并通过相应的技术支持使该提供者能够了解什么人、在什么地方、如何利用其所提供的知识，从而增进知识提供者的自豪感和成就感；同时能使该项知识的利用者与提供者之间保持密切的联系，激发利用者对提供者的尊重，并通过双方的相互交楼和探讨进一步创造新知识或知识的新应用。
2．2．3面向知识管理的组织结构设计
面向知识管理的组织结构具有柔性化、扁平化、网络化等特征。柔性化使组织能对意外的变化及时做出反应，具有较强的灵活反应的能力；扁平化减少了组织的管理层次，通过管理者向员工的全面授权，使得员工承担更大的责任，从而促进管理者与员工之间的交流；网络化可使各组织单元之间的连接最大化，从而为知识共享提供最佳的组织结构支持。
2．2．4信息技术支持
信息技术有利于组织内拥有不同知识基础的员工协作，有利于员工接近知识和分享知识，有利于加速交流，提高知识收集和知识利用的效率。
2．2．5形成设计、制造、使用一体化的知识管理机制
传统的串行工程从设计到制造各道工序是按一定的先后顺序逐步实施的，由于在产品方案的设计中缺乏其他部门的支持与合作，因此，许多本来可以提前解决的问题都必须等到整个设计方案进入下一环节后才能被发现，然后设计部门再根据后续部门反馈的结果进行设计的修改与更正，造成时间与资源的浪费。形成设计、制造、使用一体化的知识管理体制，即在合作企业和部门之间共享统一的知识库，并且在产品开发全过程中让用户参与进来，以便及时了解用户的需求，发现产品的缺陷，更新知识库中的信息，从而缩短产品开发周期，提高顾客满意度。综上所述，基于知识管理的包装机械结构设计流程如图3所示：
AbstractHowtocultivatecollegestudentsintoaneweraofinnovativeconsciousnessandcreativethinking，withpracticalabilityandcreativeabilityisaseveretestfullofchallengesfacingallcollegesanduniversities.Thispaperdiscussesamethodofintroducingtheprincipleofmechanicalcreativedesignbyintroducingthepracticalapplicationcasesofmechanicalengineeringtothedailyteaching，tostimulatethecreativepotentialandenthusiasmofthestudents，andtoimprovetheteachingpurposeofthecreativeabilityofthestudents'mechanicaldesign.
Keywordsproject-basedteachingmode；mechanicalinnovationdesign；innovationconsciousness；innovationability
0引言
?S着科技的不断进步和社会的飞速发展，越来越多的国家已经意识到，衡量一个国家的综合国力大小的重要因素就是是否具有创新能力并掌握核心技术，“科技创新”已经成为各国抢占行业制高点的最有利武器。早在1995年，江泽民同志就指出“创新是一个民族进步的灵魂”；刘延东同志也提出“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑”；胡锦涛同志也指出“激发全民族的创新精神，大力推进理论创新和科技创新”。[1]
由此不难发现，近年来国家和政府一直是鼓励创新，并制定了一系列相关政策来激发“全民创业、万众创新”，期望早就更多的高端创新人才，不断加强自主创新能力，不断提升综合国力。
随着现代高等教育事业的不断发展，创新思维和创造能力的培养也得到了越来越多高校的重视。各大高校纷纷认识到，在当前复杂的国际环境下，如何把大学生培养成为具有新时代创新意识和创新思维、具有实践能力和创造能力的高素质综合人才，是摆在所有高校面前的一项充满挑战的严峻考验。
“机械设计实践”就是专门为了培养机械制造及其自动化等机械相关专业的学生创新意识和创造能力而开设的一门专业课，它是一门强调实际动手能力和创新能力的课程，其先修课程包括：机械原理、机械设计理论与方法、机械制造工艺、理论力学和材料力学等。[2]
这门课通过引入机械设计在工程领域的实际应用案例，来介绍机械创新设计的一般原理与方法。通过这门课程的学习，能够让学生掌握机械创新设计的基本原理和实现方法，具备初步的机械创新思维和意识。在不断分析机械工程实际案例的基础上，培养学生自主找出现有设计存在的问题、分析问题产生原因，是否具有优化空间，并能提出改进方案的能力。
通过这种方式，激发了学生综合运用所学机械原理和机械设计等知识，充分发挥创新思维进行部分改进设计或全新创造性设计，最终达到激发学生的创造潜力和热情，提高学生创新能力的教学目的。
1“机械设计实践”课程在课堂教学中出现的问题及分析
笔者在对本校机电技能班授课的过程中发现，虽然学生对机械创新设计表现出一定兴趣，对实际应用案例也听得津津有味，但真正需要他们动手设计一些机械结构，或者需要改进现存的机械结构时，仍然表现不佳。通过自身不断总结，分析了一些在课堂教学中出现的问题，现归纳如下：
1.1教学内容和教学形式较为单一，学生欠缺学习热情
从授课内容上看，“机械设计实践”仍然是建立在机械原理和机械设计基本知识框架上，然后做了一些设计方法的增加，虽然也结合了一定的工程实例，但讲课的重点仍然偏重于机械原理部分，并不能很好地启发学生的创新思维。而学生对于机械原理和机械设计的内容已经学过，所以对本课程的学习热情并不高。[3]
从授课形式上看，“机械设计实践”仍然是以教师结合PPT进行常规讲述为主，很少与学生进行互动式教学，而本课程的教学目的应该是教师通过启发学生来激发其创造性思维，需要师生之间产生积极的互动，才能保证教学效果。传统的教学形式很难激发学生的学习热情。
1.2学生欠缺创新意识和创新思维
以笔者所带机电技能班为例，机械原理、机械设计、机械制图等基础理论已经学过，但总体来说，学生对于与机械创新设计相关的基本知识点仍然掌握得不够，而这是进行机械创新设计的基本条件。究其原因，主要包括：学校对课时进行了压缩，学生学习主动性不足，欠缺工程实训环节无法将理论知识运用于机械设计。其结果就是：学生往往为了应付考试而学习，没有对基础理论真正融会贯通，也很少开启自身的创新意识，更不用说尝试进行机械创新设计。[4]
1.3容易局限于应用三维软件进行虚拟的建模仿真，欠缺设计真实产品样机的能力
近年来，应用于机械工程行业的CAD/CAM软件越来越多，功能越来越强大，尤其是各种三维软件得到广泛的应用，包括：Solidworks、Inventor、Pro/E、UG。学生基本上在二年级就会学会这些软件的使用，而且能绘制出酷炫的三维模型和精美的仿真动画视频。
三维软件能够确实能帮助学生更好地表达自己的设计思想，让空间想象力得到更好的发挥，使设计工作更加高效而有趣，使设计的结构更直观，更便于讨论或修改。[5]但与此同时，笔者也注意到很多学生把学习重点放在三维软件的使用技巧上，而忽略了机械结构涉及到的基础知识点。简单来说，学生利用三维软件设计具体机械结构时，只能绘制出漂亮的三维模型，但不擅长或根本不会绘制出更具体的机构细节。这样的三维模型仅仅虚有其表，而没有实质性的机械结构。换句话说，是无法做成实际样机的。
所以，真正的机械创新设计的本质还是对机械本身的设计，对基本结构原理的掌握和应用。而各种三维设计软件仅仅只是辅助设计的一个工具、一种手段，通过它能更快更好地制作出实际产品样机。在培养学生创新设计能力的时候，必须坚持软件建模与真实产品样机并重的原则。[6]
1.4欠缺实际项目的锻炼，欠缺完整、系统的产品研发经验
参与实际产品研发项目的锻炼，其意义在于让学生从中学习到实际产品设计的全部流程，掌握一种产品从设计到加工全过程所涉及到的知识，能够培养学生综合掌握专业知识的能力，从本质上提升其创新设计能力。
但从实际情况看，大多数学生仍然是以理论学习为主，没有触碰到设计的本质学习，对于学校安排的实践环节往往只能走马观花地看一看，并没有机会对设计过程进行体会。在欠缺实际项目设计经验的情况下，学生的理论知识无法得以充分发挥也就是很正常的事情了。从长远来看，这会严重制约学生的创新能力和创新意识的发展。[7]
2项目式教学模式在“机械设计实践”课程中的引入
“项目式教学法”是通过完成一个完整的“项目”的工作而进行的实践教学活动，以为社会培养实用性型人才为直接目的的一种人才培养模式。其目的是在课堂教学把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。[8]
项目式教学“以项目为主线，教师为引导，学生为主体”，改变了以往“教师讲、学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式，以为社会培养实用性型人才为直接目的的一种人才培养模式。
项目式教学改革拟达到的目标是：将机械设计思想、三维软件的设计和实际设计项目相结合，将理论知识与实践相结合，提高学生的学习兴趣和积极性；通过对项目式教学的研究与实践，完善教学中学习任务，确定教学项目等环节；实现应用型本科专业人才的培养目标。[9]
2.1教学内容设计和教学流程设计
为适应我校应用型人才培养目标，在教学内容上将原有教学内容进行调整，将理论知识与项目相结合，利用项目将实践与理论知识有机结合起来，学生把学到的理论知识通过完成项目的方式运用到实际任务中，解决实际问题。
“机械设计实践”课程主要是将机械设计思想、三维软件的设计和实际设计项目相结合。在整个的学习过程中选择合适的设计课题将所有知识点串联起来，同时将机械创新设计融合进来，提升学生的机械设计能力和综合能力。[10]
（1）教学阶段。笔者在对机电技能班进行“机械设计实践”授课时，针对学生基础水平较差，但动手能力强的特点，大胆进行翻转课堂教学方法的尝试。鼓励学生按照学科竞赛答辩模式，分组讨论项目内容。以历届竞赛真题为设计任务，以日常物品为原材料，真题真做制造出实物样机，并让学生以评委身份对其他组同学的实物作品进行打分。这种授课方式极大激发了学生的创造力和积极性，深受学生好评。
今后可将更多的学科竞赛真题，合理的融入到“机械设计实践”课程中去，并把学生毕业设计真题真做的实物作品（比如仿生机械鸟、气动搬运机器人）带到课堂上，作为教具介绍给学生，让学生不仅学到基本理论，并学到如何在实践中运用这些理论，真正掌握设计的精髓。
（2）独立探索阶段。教师布置一个实际项目让学生独立探索，在学生理解项目任务内容的基础上，教师可设计多种类型的实际项目任务，让学生独立思考并完成项目任务。
（3）实战演练阶段。在教学实施过程中，本着教学中学生处于主体地位，变被动学习为主动学习的思想。学生独立完成刚刚布置的项目，并完成项目的三维设计建模及工程图的生成。学生在“做中学，学中做，做中练”，在实战演练过程中学习知识，训练技能。教师及时帮助解决各小组在项目教学中出现的各类问题，保证各小组项目的顺利完成。
（4）学习评价。以实际项目的完成情况来评价学生的学习成绩。首先教师教学生完成一个项目，然后学生独立完成一个项目，项目做完了，所有的知识点也就全部完了。在整个的教学中采用“教、学、做”一体化的方法，使学生在项目中学习并实现能力的提高。
3项目式教学改革所取得的成果
指导学生参加学科竞赛获奖情况：（1）参加2015年全国大学生机械产品数字化设计大赛决赛，获国家三等奖；（2）参加2016年湖北省大学生机械创新设计大赛暨第七届全国大学生机械创新设计大赛湖北分区预赛，获湖北省一等奖；（3）参加2017年全国大学生机械产品数字化设计大赛决赛，获国家二等奖和国家三等??。这也是技能班学生第一次在全国大赛中获得名次。（4）参加全国3D大赛10周年精英联赛暨DigitalMaster2017一带一路挑战赛龙鼎奖，获湖北省特等奖。
指导学生毕业论文情况：（1）指导学生作品《助力卸货机械手结构设计》获2017年湖北省优秀毕业论文；（2）指导学生作品《仿生扑翼机》和《气动搬运机器人》获2018年湖北省优秀毕业论文。
一、课程的性质与作用
机械专业认知导论是机械设计与制造专业的一门专业技术课程，是本专业学生进入专业课程学习的重要课程。
通过学习学生应基本掌握机械概念及机械技术范畴，基本了解机械制造与设计的概念，认识机械制造企业环境。认识将来自已可能从事的职业岗位与岗位任职要求，培养专业认同感与学习兴趣，在今后的学习和工作过程中认真学习、努力工作把自己培养成社会有用人材，为国家作出应有的贡献。
二、课程教学的必要性、相关内容
学生们怀着极大的热情和兴趣报考机械设计与制造专业，都想通过认真学习成为这方面高素质人材。但机械制造技术是实践性、实用性、综合性、经验性、专业性、工程性很强的学科。学生们有热情和兴趣，但对机械制造技术常识和感性认识基本是空白。有一部分学生学习很长时间后对机械制造技术的认识模糊，缺少整体认识。针对学生的现状，在学生入学初期应用25-30课时集中学习机械专业认知导论课。
在本课程的教学过程中向学生介绍学习本课程的意义和性质、本课程与其它课程的关系、了解机械制造的概念和机械制造业在国民经济中的重要地位、学习了解机器的组成知识、机械设计与制造的常识、机械传动知识、标准件的知识、材料使用性能、加工工艺与设备的一般知识、机械设计与制造的技术要求、等相关知识。
三、课程教学的实施
课程教学实施分为课堂理论教学和到企业现场参观学习。
课程实施计划；分别订出课堂理论教学和到企业现场参观时间，安排讲课内容与准备训练项目教学方法手段与资源利用，教学环境说明教学载体。
理论教学部份由具有一定的机械工程生产背景，系统掌握机械设计与制造知识，实践经验丰富、在行业有一定影响。熟悉现代机械制造技术和高职教育规律、教学效果好、掌握一定的教学方法与艺术、具有高级职称的“双师”教师。向学生指导性的、概貌性的讲解机械制造业在国民经济中的重要地位、机器的组成、机械传动知识、标准件的知识、材料使用性能、机械设计与制造加工方法、学习材料加工工艺与设备的一般知识、学习掌握零件制造方法、机械设计与制造技术要求，了解现代制造新技术和机械行业发展规划。在理论教学过程中并用图片、视频、多媒体课件、实物等进行辅助教学。
组织学生到企业现场参观，在参观企业过程中企业兼职教师向学生讲解与交流，主要目的是要学生认识机械企业及环境、机械企业文化、了解生产过程、技术及管理，职业岗位与职业环境、了解机械设计与制造技术范畴和增加学生们的感性认识。再由教师组成学生讨论，要求学生写出个人的心得。
课程教学结束后每位学生写一份详细总结作为课程考核。
四、课程的培养目标
通过本课程的学习和训练，使学生具备以下知识能力和素质：
（1）基本了解机械制造与设计的概念。
（2）认识机械制造企业环境。
（3）为今后学习专业知识打下基础。