《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》課程教學(xué)改革的探討

蘇祖強(qiáng)+韓冷+鄭凱+袁威

摘 要：本文分析了《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》這門課程的特點(diǎn)，對(duì)該門課程在研究生教學(xué)中存在的一些問題進(jìn)行了剖析，針對(duì)相應(yīng)問題提出了一些探討性的改革方法和措施。主要是從課程內(nèi)容的整合、教學(xué)方式方法的改變、考核方式的加強(qiáng)等幾個(gè)進(jìn)行教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法；教學(xué)方法；實(shí)踐教學(xué)；研究生教學(xué)

1前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)產(chǎn)品提出的要求越來越高，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論與方法已經(jīng)難以滿足市場(chǎng)的需求。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，各種新的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法不斷產(chǎn)生，而《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》就是一門主要講解現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中所用的一些新理論和新方法的課程。該門課程融合了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的精華，涵蓋了現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法的最新發(fā)展成果，與各相關(guān)學(xué)科緊密聯(lián)系，是機(jī)械電子、機(jī)械設(shè)計(jì)、工業(yè)工程等專業(yè)的研究生專業(yè)基礎(chǔ)課程。該門課程包括的內(nèi)容十分豐富，涵蓋了優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元分析、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、人機(jī)工程設(shè)計(jì)、摩檫學(xué)設(shè)計(jì)、反求工程、綠色設(shè)計(jì)、工業(yè)造型、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)法和創(chuàng)新設(shè)計(jì)等。同時(shí)該門課程所講解的內(nèi)容與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合，相應(yīng)方法正被大量地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，所講解的相關(guān)知識(shí)和內(nèi)容可為研究生今后的研究學(xué)習(xí)提供支撐，研究生也可以結(jié)合自身實(shí)際情況將相關(guān)理論和方法作為自己的研究課題，進(jìn)行深入的研究。此外，該門課程可以極大地提高學(xué)生的工業(yè)實(shí)踐能力以及工程思維能力，課程中涉及到一些軟件的使用，同時(shí)在學(xué)習(xí)過程要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作來加深對(duì)課程內(nèi)容的理解，例如優(yōu)化設(shè)計(jì)章節(jié)的內(nèi)容比較抽象、理論和公式繁多，如果不對(duì)相關(guān)理論和方法進(jìn)行實(shí)際操作，學(xué)生很難深入理解其理論精髓。正是因?yàn)椤冬F(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》這門課程的上述特點(diǎn)，為了提高教學(xué)效果、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，必須要對(duì)以往的教學(xué)方法方式進(jìn)行反思和改進(jìn)。

2教學(xué)過程中存在的問題

2.1課程內(nèi)容過多

《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》這門課程所涉及的理論和知識(shí)點(diǎn)繁多，每一個(gè)章節(jié)所講述的內(nèi)容都可以獨(dú)立拓展成為一門課程。該門課程的學(xué)時(shí)通常都是設(shè)置為32課時(shí)，在教學(xué)過程中很難對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)都進(jìn)行詳細(xì)講解，也無法對(duì)教學(xué)過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行展開，容易導(dǎo)致知識(shí)點(diǎn)講解不清楚、學(xué)生聽課效果差的情況。此外，有的章節(jié)理論公式多、所講解的內(nèi)容比較抽象難懂，如優(yōu)化設(shè)計(jì)中不僅包含了大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，而且涉及到的優(yōu)化方法多，包括一維優(yōu)化方法、多維優(yōu)化方法、無約束優(yōu)化方法和有約束優(yōu)化方法等。這就導(dǎo)致課程內(nèi)容比較枯燥乏味，學(xué)生聽課過程中容易出現(xiàn)精力不集中、學(xué)習(xí)困難、學(xué)習(xí)興趣不高等問題。

2.2實(shí)踐教學(xué)欠缺

《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》這門課程在研究生階段教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和工程思維能力。該門課程涉及到的學(xué)科較多、課程的內(nèi)容比較抽象難懂，還包含了大量的實(shí)踐操作型的知識(shí)點(diǎn)，如涉及到了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、有限元分析、可靠性設(shè)計(jì)等。但是，目前《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》這門課程通常都是采用以書本為指導(dǎo)的常規(guī)教學(xué)方法，主要還是采用老師授課、學(xué)生聽課的授課模式。實(shí)踐教學(xué)部分的缺失將極大地影響教學(xué)效果，嚴(yán)重阻礙學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

3教學(xué)改革的探索

3.1教學(xué)內(nèi)容的整合

在教學(xué)實(shí)踐中需要對(duì)本門課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，改變以往以書本為指導(dǎo)的教學(xué)方式，采用工程案例分析為主導(dǎo)的教學(xué)方法，展開各個(gè)章節(jié)的教學(xué)，如可以采用以一個(gè)齒輪箱的設(shè)計(jì)為主線來貫穿整門課程的教學(xué)。齒輪箱的設(shè)計(jì)包含了多種現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法，在齒輪箱設(shè)計(jì)的初期階段需要對(duì)齒輪箱的需求進(jìn)行相關(guān)調(diào)研、在齒輪箱設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)齒輪箱的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行選取、需要對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的可靠性進(jìn)行校核、需要采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件輔助設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)、采用有限元分析軟件等對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，此外齒輪箱還涉及到外觀設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、齒輪箱的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)等多方面的內(nèi)容。通過齒輪箱的設(shè)計(jì)可以有效地串聯(lián)各個(gè)章節(jié)的知識(shí)、可以有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握。此外，《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》涉及到的學(xué)科比較多，要求學(xué)生掌握一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，能夠比較熟練地運(yùn)用常用的設(shè)計(jì)軟件。因此，在教學(xué)過程中需要對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，如Matlab計(jì)算軟件、SolidWorks計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件、Ansys分析軟等。以Matlab軟件為例，Matlab是一種交互式的程序語言，計(jì)算功能強(qiáng)大、結(jié)果顯示直觀。優(yōu)化設(shè)計(jì)部分知識(shí)內(nèi)容多、內(nèi)容比較抽象、理論公式很多、理論性強(qiáng)、難以理解，在教學(xué)過程中可以結(jié)合Matlab軟件進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行直觀的展現(xiàn)可以極大地減少學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2教學(xué)方式方法的改革

《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》這門課程的內(nèi)容多而泛，傳統(tǒng)的以書本為主導(dǎo)的教學(xué)模式將局限該門課程的教學(xué)，嚴(yán)格按照書本的框架進(jìn)行授課的方式無法取得令人滿意的授課效果。此外，該門課程主要面向研究生進(jìn)行教學(xué)，研究生階段的學(xué)生一般都掌握了一定的專業(yè)知識(shí)，具有了一定的查閱資料的能力和自學(xué)能力。綜合考慮，在該門課程的教學(xué)過程可以采用啟發(fā)式教學(xué)和體驗(yàn)式教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式。

啟發(fā)式教學(xué)可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，通過提出問題、分析問題、探討問題解決思路的教學(xué)模式，增加學(xué)生在課堂中的參與感，并且在進(jìn)行討論的過程，對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的剖析，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。如在齒輪箱的設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)載荷需要對(duì)齒輪箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討式的教學(xué)、針對(duì)齒輪箱的實(shí)際工作情況對(duì)齒輪箱的結(jié)構(gòu)可靠性要求進(jìn)行討論，加深學(xué)生對(duì)齒輪箱設(shè)計(jì)過程以及所涉及到的知識(shí)的認(rèn)識(shí)。

體驗(yàn)式教學(xué)可以充分的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自動(dòng)性，促使學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。研究生階段的教學(xué)目的與本科階段的教學(xué)有較大的區(qū)別。作為研究生階段的理論基礎(chǔ)課，《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》這門課程的教學(xué)目的主要是為了提高學(xué)生分析和解決問題的能力以及工程實(shí)踐能力。此外，研究生一般都具有一定自學(xué)能力和查找資料的能力。因此，在該門課程的教學(xué)過程中可以采用學(xué)生自主授課的模式進(jìn)行教學(xué)。學(xué)生自主授課一方面可以促使學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行自學(xué)并查閱相關(guān)資料，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力和收集與分析技術(shù)資料的能力，另一方面學(xué)生需要在自己理解的基礎(chǔ)上將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)清晰、明白的進(jìn)行講解，可以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力和邏輯思維能力，同時(shí)也可以進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

3.3考核方式的改革

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生最基本的訴求是順利通過課程考核，因此課程的考核方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)目的具有極大的指導(dǎo)作用，合理地設(shè)置課程的考核方式可以極大地促進(jìn)課程的教學(xué)工作。《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》是一門緊密結(jié)合實(shí)際的課程，同時(shí)研究生階段的教學(xué)應(yīng)當(dāng)是以學(xué)生客觀真實(shí)地掌握相關(guān)知識(shí)、提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力為目標(biāo)。該門課程的考核方式可以采用平時(shí)參與情況、實(shí)踐能力評(píng)判、期末考試三個(gè)方面相結(jié)合。自主授課環(huán)節(jié)可以比較全面地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度以及學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。實(shí)踐能力是該門課程的重要教學(xué)目標(biāo)，如通過該門課程的學(xué)習(xí)能夠掌握齒輪箱的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。期末考試可以綜合評(píng)判學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。結(jié)合三者進(jìn)行考核，既增加了師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，做到“教”與“學(xué)”的有效互動(dòng)，又可以比較綜合、全面地考察教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆亮，李新華，羅靜.“現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法”課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)探討[J].中國電力教育，2014（11）：124-125.

[2]紀(jì)占玲，高勇偉，劉凱安.《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》課程的改革與實(shí)踐[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2011（4）：191-192.

[3]王化更.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程教學(xué)方法初探[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（9）：158-159.

[4]潘海鴻，冼偉銓. MATLAB在《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》教學(xué)中的應(yīng)用[J].高教論壇，2001（3）：69-72.

[5]周昌靜，李強(qiáng).“機(jī)械設(shè)備故障診斷”課程教學(xué)改革與探索[J].教書育人：高教論壇，2016（15）.

作者簡介：

蘇祖強(qiáng)（1987.05—）男，漢族，重慶市南岸區(qū)人，重慶郵電大學(xué)先進(jìn)制造工程學(xué)院講師，博士，主要從事機(jī)械設(shè)備與故障診斷研究。endprint