现代设计方法课程教学改革探讨
谢永智 代宣军
[摘 要]现代设计方法作为一门综合性、理论性较强的课程，涉及的新技术较多，理论计算与推导较多。教学改革在实践中必须集思广益，持之以恒，借鉴国内外先进的教学理念和方法加以推进，围绕提高学生运用知识的能力、实际操作能力和创新能力，去推动教师教学方法和教学内容的改革、学生学习方法的改变，使教师教学工作的重点真正落到学生能力的培养和素质提高上来，以改革促教学，以改革促学习，以改革促创新人才培养。高校教学改革是一项系统工程，任重而道远，需要不懈努力方能成功。
[关键词]现代设计方法；教学改革探讨
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）09-0032-02
现代设计方法作为一门综合性、理论性较强的课程，涉及的新技术较多，理论计算与推导较多，要求学生掌握matlab、ansys、isight_FD等数值计算软件、工程应用软件，对学生的数学基础和数学计算能力要求较高；同时它又是一门有很高的实际应用价值的课程。这些都对想掌握和想学好这门课程的学生提出了巨大的挑战。因此需要进行大力改革，采取切实有效的措施，从改革教学内容、教学方法和教学手段入手，通过加强实验和社会实践活动，培育教学特色，实现教学资源共享，来应对这些挑战，在提升教师教学能力和学术发展的同时，推动提高学生的培养质量。本项目以张鄂编著科学出版社出版的《现代设计理论与方法》教材为例，开展课程教学改革。
一、课堂理论教学内容问题
单就张鄂编著科学出版社出版的《现代设计理论与方法》编写来说，是一本水平较高的教材，但放在本校整个教学计划体系中来说，存在如下问题：
1.内容存在重复。比如有限元分析、计算机辅助设计等内容，在机械专业教学计划体系中已有相关课程完成了此内容的教学，因而存在着内容重复的问题。
2.传统的知识多，反映当今先进技术和知识的内容偏少。教材中对传统的机械设计方法、理论涉及较多，而且大多基于静态方法进行设计、计算，而对于反映当今时代发展潮流的动态设计等方法涉及较少。
3.教学内容中实例偏少。教材中严重缺乏实际工程应用案例，而抽象的理论讲解得较多，公式推导、数学计算较多，而且这些数学理论的实际应用却较少，缺少沟通理论与实践应用的桥梁，导致学生对教学内容难以完全理解和掌握，没能实现理性认识上升到感性认识。这样会导致学生没有获得实践的机会，缺少动手能力，使得创新思维和创新能力培养更无从谈起。
4.创新性和特色性教学内容缺乏。
二、实验教学问题
1.实验课时偏少。由于目前课程多，而整个大学四年学时数固定，并且对于基础课程学时还在增加，因而留给专业课程的学时数偏少，尤其本课程又是非基础专业课程，更导致课时不足。
课程需要将课堂理论推导、数学计算通过matlab软件编程实验来具体实现。工程应用软件操作需要上机，而且涉及的应用软件有好几个，学生短时间无法学习和掌握。目前6个学时的实验课，只能教学生学习些粗浅入门级的模仿、应用，没有时间讲授稍微深入些的实验内容，更没有上机考核时间，无法检验学习效果。
2.缺少规范的实验指导书。因为实验上机涉及几个软件，其中还有全英语、无汉化版本、无中文资料的软件，这就需要教师自己编写一本实验指导书。
三、教学方法方面的问题
1.教学过程启发性不足。由于限于篇幅，教材内容一般较少涉及如何启发学生的思维，这需要教师具有足够的学识、开阔的专业视野和丰富的教学科研经验来开启学生的智慧，培育学生的创新和创造能力。
2.课堂教学设计较少。讲课是一门艺术，讲课不是照本宣科，讲课的方式方法直接影响到学生的学习效果。在课堂教学中，要进行教与学的互动，正确引导学生跟上教学节奏。
3.教学手段单一。广大教师应采用多媒体课件进行辅助教学。多媒体能很好地把文字、图形、图像、视频、动画和声音等信息载体有机地结合在一起，以精美的图片、逼真的动画形象客观的表达教学内容，将一些在传统教学手段下很难表达的教学内容或无法观察到的现象和一些原本枯燥、死板的知识点，形象、生动地展示在学生面前，加深了学生对重点、难点知识的理解。
四、课程教学改革主要措施和内容
1.教学内容的整合
（1）理顺主次。现代设计方法课程的教学目的，主要是使学生在完成课程的学习后，能够借助计算机，实现对机械产品的绿色设计、可靠性设计，优化设计以及工程分析，使得产品的设计合理、可靠、环保。这些内容很多，基础重点在于优化和可靠性，未来发展方向为动态设计等，因此，在教学中就必须有主次之别。对于有限元分析部分内容则可不讲，因为已经有单独课程讲解。
（2）讲透基本内容，强调基础概念，突出实际应用。在对各章节的基本内容讲授时，坚持讲深、讲透的原则。如对优化设计中所涉及的各种优化算法，应该讲深讲透，做到让学生能正确理解和合理应用。
（3）增加和强化与先进、实用技术相关知识内容的讲解和引入。比如动态设计方法。传统的基于静态的手工的设计方法已不适应当今社会的发展，动态设计日益重要。
2.教学方法上的改革
（1）启发式教学。苏霍姆林斯基说过：“学生来到学校里，不仅是为了取得一份知识的行囊，更主要的是为了变得更聪明。”为了培养学生正确的思维方法，教师要善于在讲授过程中创设问题，引导学生积极思考问题，唤醒学生的求知欲，充分发挥学生的主观能动性，提高教学实效。例如在讲优化方法时，提出多种优化方法，让学生去根据研究对象合理选择优化方法和算法，选择合理的软件来运行优化程序，引导学生们总结出各种优化方法的优缺点，使用范围、对象。接着启发学生们联想优化设计方法在日常生活和工业实际中的应用，以激发学生的求知欲和创造性思维，以使课堂教学气氛活跃起来。
（2）进行基于就业能力提高的教学设计。①制订基于本课程实际问题集的重点知识、软件工具与应用能力的规划。运用基于专业问题的通用胜任力系统层次矩阵分解课程的关键知识点、难点等内容，形成教学重点内容规划表。②设计教学目标以及关键知识、工具软件与编程能力等训练计划。根据能力培训的3个阶段编写每章节的教学内容课件PPT、案例和课堂活动，安排教学进程表。③根据知识的重点难点，设计解决方法，安排作业、测试和知识拓展的网站、参考资料等。
3.教学手段上的改革
（1）通过参与大学生科技竞赛活动，促进教与学、课内与课外教学的结合。
（2）为学生构建一个创造性地获取知识的实践、创新平台。在教师的指导下，学生从由创意设计一个零件开始，到创意构思一个机构或结构，再发展到创意设计一个简单的小项目，再到建模、静力、动力学分析、可靠性分析、优化设计，完成一个从设计、分析、优化的并行过程。在学习兴趣的驱使下，学习内容逐渐深入，学习时间逐步由课内向课外转移，学习方式也逐步由以师生互动、学生模仿学习转变为以学生为主体、教师助学，再发展到学生自主式学习、教师导学的过程。这种实践训练方式，对提高实践指导教师教学水平，使教师与学生进行零距离交流与沟通，达到教学相长，起到了促进作用。
（3）课程教学中充分利用互联网知识传播的优势，实现知识资源的共享。目前，本课程的电子教案、电子图书还有部分教学课件已经上网，学生可以通过点击相关网页实现在线学习，打破了时空界限，为开展学生的“自主学习”创造了更为有利的条件。
五、总结
教学改革在实践中必须集思广益，持之以恒，借鉴国内外先进的教学理念和方法加以推进，围绕提高学生运用知识的能力、实际操作能力和创新能力，去推动教师教学方法和教学内容的改革、学生学习方法的改变，使教师教学工作的重点真正落到学生能力的培养和素质提高上来，以改革促教学，以改革促学习，以改革促创新人才培养。高校教学改革是一项系统工程，任重而道远，需要不懈努力方能成功。通过教学改革，以期学生就业能力得到增强，就业竞争力得到明显提高。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 张鄂，买买提明.现代设计理论与方法[M].北京：科学出版社，2013.
[2] 牛文杰，刘衍聪.机械CAD基础课程教学改革研究[J].东华大学学报（自然科学版），2010（8）：451-456.
[3] 孙松丽，王荣林，瞿志俊.机电一体化技术与系统课程教学改革与实践[J].大学教育，2015（10）：155-156.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]现代设计方法作为一门综合性、理论性较强的课程，涉及的新技术较多，理论计算与推导较多。教学改革在实践中必须集思广益，持之以恒，借鉴国内外先进的教学理念和方法加以推进，围绕提高学生运用知识的能力、实际操作能力和创新能力，去推动教师教学方法和教学内容的改革、学生学习方法的改变，使教师教学工作的重点真正落到学生能力的培养和素质提高上来，以改革促教学，以改革促学习，以改革促创新人才培养。高校教学改革是一项系统工程，任重而道远，需要不懈努力方能成功。
[关键词]现代设计方法；教学改革探讨
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）09-0032-02
现代设计方法作为一门综合性、理论性较强的课程，涉及的新技术较多，理论计算与推导较多，要求学生掌握matlab、ansys、isight_FD等数值计算软件、工程应用软件，对学生的数学基础和数学计算能力要求较高；同时它又是一门有很高的实际应用价值的课程。这些都对想掌握和想学好这门课程的学生提出了巨大的挑战。因此需要进行大力改革，采取切实有效的措施，从改革教学内容、教学方法和教学手段入手，通过加强实验和社会实践活动，培育教学特色，实现教学资源共享，来应对这些挑战，在提升教师教学能力和学术发展的同时，推动提高学生的培养质量。本项目以张鄂编著科学出版社出版的《现代设计理论与方法》教材为例，开展课程教学改革。
一、课堂理论教学内容问题
单就张鄂编著科学出版社出版的《现代设计理论与方法》编写来说，是一本水平较高的教材，但放在本校整个教学计划体系中来说，存在如下问题：
1.内容存在重复。比如有限元分析、计算机辅助设计等内容，在机械专业教学计划体系中已有相关课程完成了此内容的教学，因而存在着内容重复的问题。
2.传统的知识多，反映当今先进技术和知识的内容偏少。教材中对传统的机械设计方法、理论涉及较多，而且大多基于静态方法进行设计、计算，而对于反映当今时代发展潮流的动态设计等方法涉及较少。
3.教学内容中实例偏少。教材中严重缺乏实际工程应用案例，而抽象的理论讲解得较多，公式推导、数学计算较多，而且这些数学理论的实际应用却较少，缺少沟通理论与实践应用的桥梁，导致学生对教学内容难以完全理解和掌握，没能实现理性认识上升到感性认识。这样会导致学生没有获得实践的机会，缺少动手能力，使得创新思维和创新能力培养更无从谈起。
4.创新性和特色性教学内容缺乏。
二、实验教学问题
1.实验课时偏少。由于目前课程多，而整个大学四年学时数固定，并且对于基础课程学时还在增加，因而留给专业课程的学时数偏少，尤其本课程又是非基础专业课程，更导致课时不足。
课程需要将课堂理论推导、数学计算通过matlab软件编程实验来具体实现。工程应用软件操作需要上机，而且涉及的应用软件有好几个，学生短时间无法学习和掌握。目前6个学时的实验课，只能教学生学习些粗浅入门级的模仿、应用，没有时间讲授稍微深入些的实验内容，更没有上机考核时间，无法检验学习效果。
2.缺少规范的实验指导书。因为实验上机涉及几个软件，其中还有全英语、无汉化版本、无中文资料的软件，这就需要教师自己编写一本实验指导书。
三、教学方法方面的问题
1.教学过程启发性不足。由于限于篇幅，教材内容一般较少涉及如何启发学生的思维，这需要教师具有足够的学识、开阔的专业视野和丰富的教学科研经验来开启学生的智慧，培育学生的创新和创造能力。
2.课堂教学设计较少。讲课是一门艺术，讲课不是照本宣科，讲课的方式方法直接影响到学生的学习效果。在课堂教学中，要进行教与学的互动，正确引导学生跟上教学节奏。
3.教学手段单一。广大教师应采用多媒体课件进行辅助教学。多媒体能很好地把文字、图形、图像、视频、动画和声音等信息载体有机地结合在一起，以精美的图片、逼真的动画形象客观的表达教学内容，将一些在传统教学手段下很难表达的教学内容或无法观察到的现象和一些原本枯燥、死板的知识点，形象、生动地展示在学生面前，加深了学生对重点、难点知识的理解。
四、课程教学改革主要措施和内容
1.教学内容的整合
（1）理顺主次。现代设计方法课程的教学目的，主要是使学生在完成课程的学习后，能够借助计算机，实现对机械产品的绿色设计、可靠性设计，优化设计以及工程分析，使得产品的设计合理、可靠、环保。这些内容很多，基础重点在于优化和可靠性，未来发展方向为动态设计等，因此，在教学中就必须有主次之别。对于有限元分析部分内容则可不讲，因为已经有单独课程讲解。
（2）讲透基本内容，强调基础概念，突出实际应用。在对各章节的基本内容讲授时，坚持讲深、讲透的原则。如对优化设计中所涉及的各种优化算法，应该讲深讲透，做到让学生能正确理解和合理应用。
（3）增加和强化与先进、实用技术相关知识内容的讲解和引入。比如动态设计方法。传统的基于静态的手工的设计方法已不适应当今社会的发展，动态设计日益重要。
2.教学方法上的改革
（1）启发式教学。苏霍姆林斯基说过：“学生来到学校里，不仅是为了取得一份知识的行囊，更主要的是为了变得更聪明。”为了培养学生正确的思维方法，教师要善于在讲授过程中创设问题，引导学生积极思考问题，唤醒学生的求知欲，充分发挥学生的主观能动性，提高教学实效。例如在讲优化方法时，提出多种优化方法，让学生去根据研究对象合理选择优化方法和算法，选择合理的软件来运行优化程序，引导学生们总结出各种优化方法的优缺点，使用范围、对象。接着启发学生们联想优化设计方法在日常生活和工业实际中的应用，以激发学生的求知欲和创造性思维，以使课堂教学气氛活跃起来。
（2）进行基于就业能力提高的教学设计。①制订基于本课程实际问题集的重点知识、软件工具与应用能力的规划。运用基于专业问题的通用胜任力系统层次矩阵分解课程的关键知识点、难点等内容，形成教学重点内容规划表。②设计教学目标以及关键知识、工具软件与编程能力等训练计划。根据能力培训的3个阶段编写每章节的教学内容课件PPT、案例和课堂活动，安排教学进程表。③根据知识的重点难点，设计解决方法，安排作业、测试和知识拓展的网站、参考资料等。
3.教学手段上的改革
（1）通过参与大学生科技竞赛活动，促进教与学、课内与课外教学的结合。
（2）为学生构建一个创造性地获取知识的实践、创新平台。在教师的指导下，学生从由创意设计一个零件开始，到创意构思一个机构或结构，再发展到创意设计一个简单的小项目，再到建模、静力、动力学分析、可靠性分析、优化设计，完成一个从设计、分析、优化的并行过程。在学习兴趣的驱使下，学习内容逐渐深入，学习时间逐步由课内向课外转移，学习方式也逐步由以师生互动、学生模仿学习转变为以学生为主体、教师助学，再发展到学生自主式学习、教师导学的过程。这种实践训练方式，对提高实践指导教师教学水平，使教师与学生进行零距离交流与沟通，达到教学相长，起到了促进作用。
（3）课程教学中充分利用互联网知识传播的优势，实现知识资源的共享。目前，本课程的电子教案、电子图书还有部分教学课件已经上网，学生可以通过点击相关网页实现在线学习，打破了时空界限，为开展学生的“自主学习”创造了更为有利的条件。
五、总结
教学改革在实践中必须集思广益，持之以恒，借鉴国内外先进的教学理念和方法加以推进，围绕提高学生运用知识的能力、实际操作能力和创新能力，去推动教师教学方法和教学内容的改革、学生学习方法的改变，使教师教学工作的重点真正落到学生能力的培养和素质提高上来，以改革促教学，以改革促学习，以改革促创新人才培养。高校教学改革是一项系统工程，任重而道远，需要不懈努力方能成功。通过教学改革，以期学生就业能力得到增强，就业竞争力得到明显提高。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 张鄂，买买提明.现代设计理论与方法[M].北京：科学出版社，2013.
[2] 牛文杰，刘衍聪.机械CAD基础课程教学改革研究[J].东华大学学报（自然科学版），2010（8）：451-456.
[3] 孙松丽，王荣林，瞿志俊.机电一体化技术与系统课程教学改革与实践[J].大学教育，2015（10）：155-156.
[责任编辑：钟 岚]
