基于研討式教學的應力分析與Ansys應用課程的思考

丁宇奇　劉巨?！±顐ァ埛f　龍飛飛

摘要：研討式教學手段是實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的重要組成部分，通過研討式教學手段可提高學生解決實際工程問題的能力，可以實現(xiàn)課程內(nèi)容與實際工程問題更好的結(jié)合。本文通過對卓越工程師培養(yǎng)學生的目的、特點和手段進行了闡述，結(jié)合東北石油大學過程裝備與控制工程專業(yè)開展的應力分析與Ansys應用課程，參照卓越工程師教學計劃，開展了研討式教學，通過課前工程案例—課堂研討學習—課后總結(jié)報告，三種學習方式相互結(jié)合的教學手段進行本門課程的學習。本文所提出的基于卓越工程師培養(yǎng)模式的研討式教學手段，使學生對本門課程的理論和具體應用得到了掌握，學習內(nèi)容與工程實際更加貼近，解決工程問題的能力更強，為培養(yǎng)高級技術(shù)人才和本專業(yè)的其他課程的建設具有重要的指導意義。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；研討式教學；工程問題；Ansys

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）11-0222-02

2010年教育部的重點工作“卓越工程師培養(yǎng)計劃”是列入中國高等教育中長期發(fā)展規(guī)劃的一個重要計劃，是通過教育和行業(yè)、高校和企業(yè)的密切合作，以實際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力，培養(yǎng)出一大批創(chuàng)新型工程師，為我國走新型工業(yè)化道路和建設創(chuàng)新型國家提供堅實的人才支撐和智力保證。培養(yǎng)學生使其具有卓越工程師的技能，是應用型本科院校所必須面對并重視的問題。而研討式教學是變“講授式”為“研討式”；在教學目標上，變“授人以魚”為“授人以漁”；在教學形式上，變“一言堂”為“群言堂”；在師生關(guān)系上，變“主—客”改造關(guān)系為“主—主”合作關(guān)系。因此在開展“應力分析與Ansys應用”課程當中應當緊緊圍繞卓越工程師培養(yǎng)的目標，建立具有卓越特色的課程體系，改變現(xiàn)有教學模式，開展“研討式”教學，達到卓越工程師培養(yǎng)計劃的要求。

在如今的教育教學過程中，我們的教師隊伍不單單是教授學生傳統(tǒng)的知識及現(xiàn)代的技術(shù)知識，更重要的是要把學生引導到現(xiàn)代技術(shù)的前沿，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，最大限度地挖掘?qū)W生的潛能。Ansys是大型通用有限元分析軟件，由于有限元法具有精度高、適應性強以及計算格式規(guī)范統(tǒng)一等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代機械產(chǎn)品設計中的一種重要工具。所以如何培養(yǎng)一批卓越的工程師，值得我們?nèi)ニ伎寂c探討。

一、基于研討式教學方法的課程教學設計

研討式教學成功的關(guān)鍵在于充分的教學準備與學生積極性的調(diào)動，體現(xiàn)在良好的課程教學設計和良好的課堂氛圍上。

首先，從教師講授的教學觀念上、教學意識上的準備。在這種教學環(huán)境中，從教的角度看，教師是學生學習的伙伴，是他們學習過程的策劃者，工作的重點在于“導”，即引導、指導、誘導、教導等，而不是傳統(tǒng)意義上的“授”。教師要充分發(fā)揮教學中的主導作用，不僅使學生掌握并能運用知識，達到傳統(tǒng)教學中所規(guī)定的教學目的和要求，而且還要注重培養(yǎng)學生主動獲取知識去解決實際問題的綜合能力。更多地挖掘?qū)W生的潛能，積極的培養(yǎng)學生的學習興趣和求知欲望，鼓勵學生自我設計與研究。

其次，從學生學習的角度上，學生應由習慣性的被動思維轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極的主動思維，勤奮求知、主動探究，而不能被動地等待接受。只有這樣，才能切實在教學過程中體現(xiàn)出主體地位，通過主動、自覺地去獵取知識、運用知識解決面臨的問題，來提高自身的綜合素質(zhì)和能力。興趣是最好的老師，我們要通過引導使學生對所學內(nèi)容產(chǎn)生足夠的興趣，這樣技能激發(fā)學生的主動學習意識，也能提高學生的創(chuàng)新意識。

最后，是對研討題目和內(nèi)容的綜合考慮和設計。這是研討式課程教學設計中最重要的內(nèi)容，題目和內(nèi)容選擇得是否恰當、適宜，直接關(guān)系到學生主動學習的興趣，也直接影響著研討課進行的效果。在學習的過程中，教師要注意培養(yǎng)學生的表達能力，因為作為當代卓越的工程師，在擁有高的專業(yè)知識的同時，也要善于交流、溝通和表達。

二、基于研討式教學方法的課程教學實施

本文以“應力分析與Ansys應用”課程中，關(guān)于“塔體管道結(jié)構(gòu)應力分析”為例開展課程研討式教學設計。

“應力分析與Ansys應用”課程設置為32學時（2學分），按照課程計劃“塔體管道結(jié)構(gòu)應力分析”按以往卓越工程師教學計劃為4學時，采用研討式教學后，增加了2學時。其中課前工程案例2學時，課堂研討學習2學時，課后總結(jié)報告2學時。采用研討式教學后，達到了卓越工程師培養(yǎng)的教學目的，學生能夠結(jié)合企業(yè)實際結(jié)構(gòu)，針對具體問題，提出解決方案。使培養(yǎng)出的學生不僅能夠?qū)W到課堂中的內(nèi)容，更能結(jié)合具體問題，提出改進思想，使對于卓越工程師的培養(yǎng)真正達到教—學—用的目的。

（一）課前工程案例講解

此項教學計劃主要是布置題目及給出要求。按照題目大小將其進一步細化，把學生分成若干個小組，有針對性地布置題目，并給出必要的提示。對查閱文獻、資料的數(shù)量及有關(guān)內(nèi)容，撰寫的研究報告或論文，研討用的提綱和課件，考核評定等給出基本的要求。例如，現(xiàn)有一化肥廠管線開裂分析實例，具體案例為：合成氨塔體與富液線連接處每年春季發(fā)生開裂，導致液體發(fā)生滲漏，但此設備設計結(jié)構(gòu)經(jīng)設計單位校核后并不存在設計缺陷，而管線與塔體連接處確實發(fā)生了滲漏。在進行研討式教學過程中，首先引導學生查閱文獻。針對研討題目涉及的文獻資料的獲取，可以采用介紹相關(guān)資料和指導學生自己查找相結(jié)合的方式進行，教師指定的資料針對性較強，可以使學生少走彎路，對所研究問題有一個基本的了解，在此基礎上學生再自己查找文獻，可以進一步拓寬和深化對研究問題的認識。其次，指導學生對資料進行消化、歸納和研究。這一步工作是整個研討課中最重要的內(nèi)容，學生精力投入的多少、方法是否得當、研究結(jié)果如何直接關(guān)系到研討課進行的效果。

（二）課堂研討學習

組織報告、討論、交流及講評、總結(jié)。課堂研討過程中，主要針對：

1.如何仿真塔體與管道的模型。通過對實際結(jié)構(gòu)的分析可以知道，塔體與管道都屬于薄壁結(jié)構(gòu)，因此，有限元模型可以采用pipe單元進行模擬。

2.分析開裂原因。通過對有限元模型的加載可知，管道與塔體屬于細長結(jié)構(gòu)，在常規(guī)設計過程當中管道與塔體的設計沒有問題，都滿足強度要求。但在實際操作與工作過程中，由于塔體相對管道剛度較大，因此在工作過程中，塔體與管道連接處相對變形不協(xié)調(diào)。導致塔體與管道連接處發(fā)生疲勞開裂。

3.塔體與管道連接處優(yōu)化設計。通過上述分析可知，若想解決連接處開裂問題，則首先要解決塔體與管道連接處的變形不協(xié)調(diào)問題。因此，可采用增加支撐方式，使塔體與管道連接處近似剛體連接，達到變形協(xié)調(diào)的目的。最終可通過有限元仿真方法，在電腦上完成優(yōu)化設計，最后施工。

學生通過以上三個問題的研討，在小組或全班進行報告，未講解的學生針對所聽的研討課題進行討論，給出自己的想法和觀點等。通過上述的具體問題，培養(yǎng)學生了解工程實際中出現(xiàn)的問題，并結(jié)合課堂學習的理論知識，分析并解決工程實際問題。通過此類的教學方法，既能使學生鞏固課堂理論知識，又能達到學以致用。

（四）課后總結(jié)報告

針對課堂研討結(jié)果，每個學生對研討、交流的情況進行歸納、總結(jié)，對自己的研究報告做進一步的修改、整理和完善。同時，教師可根據(jù)每一個學生的發(fā)言給出評價，并作為考核的一部分依據(jù)。

實踐是檢驗真理的唯一標準，所以在學到理論的同時要更多的參與到實踐中區(qū)，從而進一步深化理論內(nèi)容，對于卓越工程師而言，僅僅具備專業(yè)理論功底是不夠的，更多的要有時間能力和經(jīng)驗。

三、結(jié)論

通過開展“應力分析與Ansys應用”課程的研討式教學，針對課程特點選擇適合的教學內(nèi)容開展研討式教學可以培養(yǎng)和提高學生多方面的能力，如自學能力、思維能力、寫作能力、口頭表達能力、教學能力、研究與創(chuàng)新能力等，從而提高學生的綜合素質(zhì)。

培養(yǎng)卓越的工程師是一個復雜的過程，所以，要培養(yǎng)出一名卓越的工程師，就是要理論與實踐相結(jié)合，更多地應用到實際生產(chǎn)生活當中去。在當今發(fā)展的時代，社會各行各業(yè)都需要工程師，因此，我們要從創(chuàng)造性、創(chuàng)新性等各方面去培養(yǎng)卓越的工程師。

總之，通過開展研討式教學，能在理論上大幅度提升學生的水平、通過企業(yè)工程項目實例分析使學生脫離書本知識，真正地能夠?qū)W以致用，用所學習的理論知識解決實際問題，為本專業(yè)卓越工程師的培養(yǎng)提供可靠的手段。

參考文獻：

[1]張榮沂，付彥紅，須瑩，馬惠良.應用型本科院校中卓越工程師應具備的技能[J].交通科技與經(jīng)濟，2011，（2）：126-128.

[2]牛春麗.培養(yǎng)卓越班學生工程意識與創(chuàng)新意識的工作研究——以過程裝備與控制工程卓越班為例[J].人才培養(yǎng)改革，2012，（239）：17-25.

[3]陳國華，梁峻.培養(yǎng)過程裝備與控制工程專業(yè)卓越工程師的思考[J].化工高等教育，2011，（2）：45-49.

[4]陳鈞.一個可資借鑒的成功教學模式[J].湖南師范大學社會科學學報，1996，（6）.

[5]單甘霖.研究生課程教學的研討式教學方法初探[J].教學改革廣角，2009，2（130）.