山東礦山機械廠技工學校的學生經過高級中學階段的語文、外語、數學、物理和化學等課程的學習，同學們已經掌握了較好的讀書、寫作、計算、觀察和表達能力。山東礦山機械廠技工學校的學生經過高等中學和大學前兩年的學習，同學們已經掌握了學習的5種不同形式，即簡單聯想學習、工具性條件作用和嘗試錯誤的學習、模仿性學習、頓悟學習和數理推理的學習。經過大學階段的高等數學、畫法幾何、機械制圖、工程力學等理論課程的學習，并且經過實踐和生產實習等實踐環節有力地加深了同學們對機械工程、機械設備自動化的認識。機械設計課程的核心就是使得學生掌握通用機械零部件的設計原理、設計方法和設計準則，能夠詳細地分析機械的原理設計、參數設計和結構設計。作為工程科學技術人員的培養目標，基本要求是閱讀能力、思考能力、表達能力、計算方法、原理解和結構解的掌握和應用。
閱讀能力。閱讀是學習的基礎，中文文獻和外文文獻的閱讀是掌握知識的基本途徑，因此對文獻的閱讀過程，應掌握文獻的主題思想、段落大意，這點同學們在小學階段就已經有了長期的訓練。在大學階段，通過閱讀某個主題的科技進展報告，理清這個主題的層次關系，從而全面地把握這個科技研究方向的科技知識。通過對理論模型的閱讀，可以掌握理論數學物理建模的思路，以數學的語言來客觀地表述物理對象的客觀規律。通過對實驗文獻的閱讀，可以從實驗原理、實驗設計、實驗測試過程和實驗數據分析等方面，養成實踐是檢驗科學真理標準的習慣，在實驗設計方面鍛煉自己的原理創新能力。記憶能力是一個人智力發展的必要基礎，博聞強記對于知識和技能的學習是十分重要的，尤其對于增長經驗知識是十分必要的。在閱讀前人知識的過程中，應該養成思考的習慣。
思考能力。批評、反思和批判能力對于創新的智力培養是基本途徑之一。科學的基本態度之一就是疑問，科學的基本精神之一就是批判。高度的思考能力是人類優于自然界其他物種的智慧體現，在閱讀資料的過程中，應培養同學的批判性思考習慣。前人說“有所發明的人，溝通自然和人類的人，好像鏡子前面的實物；一味背誦的人，則好像鏡子里面的物影。”對于前人提出的理論模型，要分析其前提假設條件和適用范圍；對于前人的實驗原理和實驗設計，應該思考其測試參數和測試范圍的局限性。對于一個新的科技方向，應思考其各個研究問題，全面的分析問題和解決問題。對于成熟的工程技術，探索新的工程原理，以簡化機械系統的復雜程度、降低成本或使得其操作和維護更加安全和方便。同時，作為機械設計的學習和思考結果，要用技術語言表達出來，以達到信息交流的目的。
表達能力。對于技術思想和技術流程的系統表達，不僅體現在讀書報告中，也是畢業設計和學位論文撰寫的要求。對于機械設計課程的設計結果，能夠用文字、圖表和公式，按照計機器的程序完整的表達給他人。表達能力的強弱與語言能力密切相關。大學生已經學習了多年的中文和外語，但是要做到準確地表達自己并不是一蹴而就的，對技術內容的表達要求是正確、明了和簡潔的。
技術語言的表達首先要求是正確的，錯誤的表達會引起讀者的誤解和茫然，別人不能理解作者要表達什么，并且損害別人對設計者的信任和評價，因此提交給別人的技術資料自己必須修改三遍以上，盡可能的消除表達的誤漏之處。在此基礎上，技術資料的撰寫應有邏輯性和層次性，便于讀者的閱讀和理解。技術資料的寫作還應簡明扼要，不要拖泥帶水，不要為了篇幅而堆砌圖表，而應以典型的理論公式和實驗結果來說明關鍵問題。
計算方法的知識。山東礦山機械廠技工學校的學生通過數學的學習，同學們已經掌握了必要的計算能力，結合計算方法的學習，同學們具備了運用計算機解決問題的能力。機械設計的物理對象，依據工程力學的原理建立數學模型，然后求解，也可以進一步討論參數優化設計和可靠性設計。在技術因素和成本因素的基礎上，探尋機械產品的價值設計和成本優化設計。對于機械系統，用系統優化的思想進行功能分解和優化設計。近來，分形幾何、神經網絡和智能方法等在機械設計中得到越來越多的應用，例如零件表面質量的分形分析、潤滑和磨損過程的神經網絡模型、智能的機械結構設計方法等。
原理解的知識。山東礦山機械廠技工學校在機械設計教學中，學生除了中學階段學習的滑輪、杠桿和斜面等原理外，還學習凸輪傳動、連桿傳動、齒輪傳動、螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動和間歇傳動等。為了實現機械能的傳遞，設計人員可以采用不同的傳動原理方案，即原理解。軸的支承，可以用滑動軸承、滾動軸承、電磁軸承、靜電軸承等不同的原理解。原理解的知識及其靈活運用是設計人員必須掌握的技術能力。
在工程中的機械產品設計中，原理解的提出與創新是關鍵問題之一。例如，測量液體的粘度技術，有落重式、毛細管剪切式、機械沖壓式、超聲波式等等。原理解的創新會導致產品新的概念設計，例如電風扇的設計，可以是葉片式、噴管式或吸管式等，還可以是機械式或電磁式等。
結構解的知識。機械設計中介紹輪子的結構、連接的結構、軸承和軸的結構等。每種結構都有匹配性，例如內螺紋與外螺紋、大齒輪和小齒輪、軸與孔等的匹配。結構設計的結果是以機械圖紙的形式予以表達，因此機械制圖對正確地表達機械結構具有基礎性地作用。另一方面，機械零件的設計過程中，必須考慮零件的材料和熱處理、機械零件的加工工藝性等。機械結構設計的越簡單，其制造加工成本越低，機械結構設計是機械工程的特色之一。
山東礦山機械廠技工學校在機械設計的教學中，不僅要注重以上機械設計的基礎能力培養，而且要提升設計者的分析問題和解決問題的能力，具體的表現為觀察、拓展、想象和創造心理學等能力訓練。
