首页 -> 2006年第10期
自主创新的时代要建设好机械设计系列课程
作者：张 策
(3)通过校际合作和实地考察了解国外教学的实际情况。20世纪90年代中期以来开始有少数学校开展了校际合作，有一些教师专门到国外大学实地考察教学情况。这才是能获得真知的主要研究方法，但是应该说迄今还只能算刚刚起步。此外，还应该注意研究不同国家的情况，并进行比较、分析，才能对世界的动态有一个全局性的把握。
中国不能抛开不同的国情，而盲目地、机械地套用国外某些学校的教学计划。
三、创建符合中国国情的机械系列课程的新体系
我们应该结合国情，结合学校的定位，吸取国外的有益经验，加强我国大学中机械设计类课程。
1．机械设计的类型
机械设计有三种类型：开发性设计、适应性设计和参数化设计。所谓开发性设计是指机械所实现的功能、机械的工作原理、机械的主体结构——这三者中至少应该有一项是首创的。开发性设计的创新性最强，其设计过程也最完整。图2表示的是开发性机械设计的全过程。它由计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、试验试制阶段组成，在投产以后还要注意收集用户反映、调查市场变化趋向，对本次设计提出修改意见或提出新一轮产品设计的建议。
更常见的是对现有的机械进行局部的修改或增补的适应性设计，或者不改变机械的基本结构、只改变机械功能的范围、机械的尺度和参数的参数化设计。
2．结合学校定位，正确地确定机械设计类课程的培养目标
我国普通高等教育的本科机械专业有数百个，各校教师队伍和学生的水平相差较大。同时，机械工业也需要不同类型、不同层次的人才。几百个机械专业中的设计类课程的培养目标都完全一致是不现实、也是不应该的。笔者认为，可规划为两种不同层次的培养目标：
(1)培养素质良好的机械设计工程师。他们能主持或作为主要成员参加非开发性的设计工作，长于技术设计阶段的工作。掌握机械设计的理论和方法，具有良好的设计、计算、绘图和测试、实验能力。具有团队精神和一定的组织能力、创新意识和创新能力。
(2)培养总设计师和发明家。他们能主持各种类型的机械设计，或者作为发明人提供开发性设计的方案。具有宽广的知识，在机械设计的理论和方法方面具有深厚的根底。具有宏观视野和摄取国内外发展动态的能力。具有很强的组织能力、创新精神和创新能力。
可以看出，对这两类人才的要求是有区别的。在本科学习阶段虽然只是打造这两类人才的毛坯，在设计类课程的体系和内容方面也是应该有所区别的。根据学校自身的定位，正确地、实事求是地确定自己的培养目标是十分重要的。
3．加强机械设计全过程的教育
我国从学习苏联时期形成的传统的两课教学，其课程内容主要是为技术设计阶段的需要而设置的。改革开放以来，在机械原理课程中增加了运动方案设计的教学，并通过课程设计进行方案设计的训练。近年来，一些学校又将两课的课程设计合并，提出的口号是：加强对整机的认识，加强对设计全过程的认识和培养。两个课程设计的合并无疑加强了学生对整机的认识，但还不能说真正地加强了对设计全过程的认识和培养。
目前我国机械设计类课程的重要缺陷是：疏于对计划阶段和方案设计阶段(见图2)所需要的知识和能力的培养。
计划阶段的工作包括：(1)根据市场需求，提出设计任务；(2)进行可行性研究；(3)编制设计任务书；(4)签订技术经济合同。
方案设计阶段的工作包括：(1)通过调查研究和必要的分析，提出机械的工作原理；(2)提出几种机械系统运动方案(包括必要的运动学初步设计)； (3)经过分析、对比和评价，作出决策，确定出最佳的总体方案。
由此可以看出，做好计划阶段和方案设计阶段的工作，不仅要具备技术设计的基本能力，更要具有市场需求的概念，具有成本和可行性的概念，还要了解国家的经济法规(经济法、专利法等)，了解机械与人和环境的关系(机械的安全性、舒适性和机械运行对环境的影响等)，了解国内外的发展动态。总之，它要求设计者具有更为全面的知识和宽广的宏观视野。能进行机构分析、强度计算和图样绘制，这是一个普通的设计工程师应具有的能力。而只有全面洞悉设计与制造、设计与经济、设计与人和环境、设计与法律的复杂的、多方面的联系，具备了这样的宏观视野的工程师，才能成为总设计师。诚然，这样的宏观视野和全面的知识只有经过相当的工作实践之后才能完全具备，不是在本科教育阶段就能完全培养出来的；但是，以打造总设计师的毛坯为己任的若干学校，若干强势的机械专业，应该注意到这方面的培养，应该有所涉及。求其全、求其深是不现实、不必要的，而求其有则是必要和可能的。
这就是说，要加强机械设计的全过程的教育，而不能局限于技术设计阶段所需知识的教育，不能拘泥于技术细节的训练。
要加强机械设计的全过程的教育，必须加强设计实践的训练。对计划阶段、方案设计阶段所需要的多方面知识的讲述是必要的，但不必过于细腻。通过一、两次设计实践将这些知识融入其中，使学生有所接触、有所领略更为重要。
4．美国麻省理工学院机械设计类课程的初步分析
美国麻省理工学院是一所以培养科学技术的领导人才为己任的世界一流大学。 我们来研究一下该校机械设计类课程的设置情况。该校从20世纪70年代开始设置有如下课程：
设计概论工程设计过程，创造性方法，设计分析，标准元件和规格等。
设计规划对工程设计中的现实问题寻求创造性的解答，工程设计问题，人机系统，经济法与专利法等。
该校最新的课程设置为：
设计与制造I(Design and Manufacturing I，12学分=3-4-5) 培养学生作为一个设计工程师的能力与自信。重点放在基于应用物理法则的创造性设计过程，并学会按照工期和预算完成设计项目。强调综合、分析、设计的可靠性和制造工艺性。通过一个设计制造项目进行主动地学习来实现课程目标。课堂讲授包括：方案生成、估算、概念设计、可视性构思与交流、机构运动学、机械零件、制造工艺性、基础电子学、职业责任心与职业道德。
设计与制造II(Design and Manufacturing II，12学分=3-5-4) 将设计、工程和管理集成起来，进行制造企业的分析与设计的训练和实践。重点放在制造过程和制造系统的物理性质和随机性质，以及它们对质量、生产