機械優(yōu)化設計實驗教學研究論文
機械優(yōu)化設計實驗教學研究論文
1《機械優(yōu)化設計》教學改革思路及措施
1.1《機械優(yōu)化設計》課程理論教學研究與改革
《機械優(yōu)化設計》課程理論教學體系的建設主要包括優(yōu)化課程內(nèi)容、制定課程教學大綱、編寫課程教案幾個方面。如前所述，機械優(yōu)化設計課程教學需要克服“四個脫節(jié)”。因此在課程體系研究方面主要解決實現(xiàn)理論基礎教學和應用能力培養(yǎng)相結合，以及課程內(nèi)容與技術發(fā)展相結合兩個問題。
（1）實現(xiàn)理論基礎教學和應用能力培養(yǎng)相結合針對因該課程數(shù)學基礎較多導致工科學生畏難情緒大，學習熱情不高等問題，在課程數(shù)學理論基礎等知識點方面，側(cè)重算法原理的講解而非算法過程的介紹；側(cè)重使學生掌握使用現(xiàn)有數(shù)學工具解決工程問題，而非自行編制算法程序求解數(shù)值問題。從而使學生從算法原理和理論基礎中跳出來，提升到知識的應用的層次。
（2）課程內(nèi)容與技術發(fā)展相結合機械設計問題已經(jīng)從求解小規(guī)模單一問題發(fā)展到求解大規(guī)模復雜性問題。因此優(yōu)化方法也從經(jīng)典的優(yōu)化方法發(fā)展到多學科設計優(yōu)化、智能優(yōu)化方法、基于仿真的優(yōu)化等領域。因此課程內(nèi)容應和技術發(fā)展相結合，適當引入先進優(yōu)化方法的介紹。為學生從解決簡單數(shù)值問題過渡到今后解決復雜工程問題提供知識儲備。適應“卓越計劃”提出的培養(yǎng)學生工程能力的要求。
1.2《機械優(yōu)化設計》實驗課程體系的建設
《機械優(yōu)化設計》實驗課程體系的建設主要包括實驗內(nèi)容與實驗項目的設置、制定實驗教學大綱、編寫實驗指導書幾個方面。實驗體系建設的主要目的是使實驗項目設置與工程問題相結合，實驗內(nèi)容與工程實踐所需的綜合性知識應用相適應。
（1）首先在實驗項目設置時，根據(jù)“卓越計劃”的要求，以培養(yǎng)學生的工程能力和知識的綜合運用能力為目標。通過建立知識-能力-實驗內(nèi)容關系矩陣。將各個知識點的能力培養(yǎng)落實到各個實驗項目環(huán)節(jié)。并且實驗項目的設置突出和其他相關課程內(nèi)容、工程問題相結合。避免知識點與工程應用脫節(jié)，從而達到工程技術人才的具備知識的綜合運用能力的培養(yǎng)要求。
（2）其次在實驗項目設置時，對不同類型的實驗項目，優(yōu)化其實驗方法及其目的。主要改革體系現(xiàn)在以下三個方面：算法原理類實驗，避免要求學生采用通用語言編寫成熟優(yōu)化算法的實驗。而采用數(shù)值計算軟件驗證，并要求主要對比分析不同算法的求解過程的特點。工程問題類實驗。側(cè)重于工程優(yōu)化問題數(shù)學模型的構建，如何選擇合適的優(yōu)化方法求解。綜合類實驗，和考核環(huán)節(jié)的課程project相結合，采取開放式的實驗方式。側(cè)重于培養(yǎng)學生對知識的綜合運用能力、工程素質(zhì)和合作意識。
1.3《機械優(yōu)化設計》教學方法研究
教學方法有多種，不同的方法有不同的特點和其適應性。本項目研究的一個重要內(nèi)容之一是擬比較幾種方法的特點，將其融入到不同實驗的教學過程中。
（1）對于基礎理論的介紹，以板書教學為主，多媒體教學為輔。這樣有利于學生理解理論基礎，克服學生對數(shù)學推導的畏懼心理。
（2）對于各種算法的介紹，在簡單介紹其原理的基礎上，采用對比教學的方法，側(cè)重于各種算法特點和適用性的比較。并應用結合成熟的數(shù)值計算軟件，采取現(xiàn)場實驗教學的方法進行講解。
（3）在考核形式方面。除日常的考核和實驗成績考核以外，結合課程項目教學的方法，讓學生以組為單位完成一個自選的項目（Project），并以組為單位做一個展示（Presentation）。一方面鍛煉學生運用知識綜合解決問題的能力，另一方面培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和工程素質(zhì)。
2改革特色及成效
“卓越計劃”強調(diào)學生工程實踐能力的培養(yǎng)。因此結合“卓越計劃”的實施契機，在對課程建設中存在的問題進行系統(tǒng)深入地分析的基礎上，經(jīng)過不斷的教學研究與實踐，我校《機械優(yōu)化設計》實驗教學已初步形成了特色。并取得了一定的成效。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）在理論教學建設方面實現(xiàn)理論基礎教學和應用能力培養(yǎng)相結合；課程內(nèi)容與技術發(fā)展相結合。從而使學生從算法原理和理論基礎中跳出來，提升到知識的應用的層次。適應“卓越計劃”提出的培養(yǎng)學生工程能力的要求。
（2）在實驗課程建設方面根據(jù)“卓越計劃”的要求，以培養(yǎng)學生的工程能力和知識的綜合運用能力為目標。通過建立知識-能力-實驗內(nèi)容關系矩陣。將各個知識點的能力培養(yǎng)落實到各個實驗項目環(huán)節(jié)。并針對不同類型實驗，優(yōu)化其實驗方法。
（3）在教學方法方面通過比較不同的方法有不同的特點和其適應性，將其融入到不同類型知識的教學過程中。尤其是借鑒國外要求學生完成課程project的方式，培養(yǎng)學生運用知識綜合解決問題的能力，以及團隊協(xié)作和工程素質(zhì)。
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