機械優(yōu)化設(shè)計實驗教學(xué)研究論文

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1《機械優(yōu)化設(shè)計》教學(xué)改革思路及措施

1.1《機械優(yōu)化設(shè)計》課程理論教學(xué)研究與改革

《機械優(yōu)化設(shè)計》課程理論教學(xué)體系的建設(shè)主要包括優(yōu)化課程內(nèi)容、制定課程教學(xué)大綱、編寫課程教案幾個方面。如前所述，機械優(yōu)化設(shè)計課程教學(xué)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(chǔ)教學(xué)和應(yīng)用能力培養(yǎng)相結(jié)合，以及課程內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展相結(jié)合兩個問題。

（1）實現(xiàn)理論基礎(chǔ)教學(xué)和應(yīng)用能力培養(yǎng)相結(jié)合針對因該課程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較多導(dǎo)致工科學(xué)生畏難情緒大，學(xué)習(xí)熱情不高等問題，在課程數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)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(xué)生掌握使用現(xiàn)有數(shù)學(xué)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(xué)生從算法原理和理論基礎(chǔ)中跳出來，提升到知識的應(yīng)用的層次。

（2）課程內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展相結(jié)合機械設(shè)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(fù)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(xué)科設(shè)計優(yōu)化、智能優(yōu)化方法、基于仿真的優(yōu)化等領(lǐng)域。因此課程內(nèi)容應(yīng)和技術(shù)發(fā)展相結(jié)合，適當(dāng)引入先進(jìn)優(yōu)化方法的介紹。為學(xué)生從解決簡單數(shù)值問題過渡到今后解決復(fù)雜工程問題提供知識儲備。適應(yīng)“卓越計劃”提出的培養(yǎng)學(xué)生工程能力的要求。

1.2《機械優(yōu)化設(shè)計》實驗課程體系的建設(shè)

《機械優(yōu)化設(shè)計》實驗課程體系的建設(shè)主要包括實驗內(nèi)容與實驗項目的設(shè)置、制定實驗教學(xué)大綱、編寫實驗指導(dǎo)書幾個方面。實驗體系建設(shè)的主要目的是使實驗項目設(shè)置與工程問題相結(jié)合，實驗內(nèi)容與工程實踐所需的綜合性知識應(yīng)用相適應(yīng)。

（1）首先在實驗項目設(shè)置時，根據(jù)“卓越計劃”的要求，以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和知識的綜合運用能力為目標(biāo)。通過建立知識-能力-實驗內(nèi)容關(guān)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(shè)置突出和其他相關(guān)課程內(nèi)容、工程問題相結(jié)合。避免知識點與工程應(yīng)用脫節(jié)，從而達(dá)到工程技術(shù)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(shè)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(xué)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(xué)模型的構(gòu)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(jié)合，采取開放式的實驗方式。側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)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(shè)計》教學(xué)方法研究

教學(xué)方法有多種，不同的方法有不同的特點和其適應(yīng)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(xué)過程中。

（1）對于基礎(chǔ)理論的介紹，以板書教學(xué)為主，多媒體教學(xué)為輔。這樣有利于學(xué)生理解理論基礎(chǔ)，克服學(xué)生對數(shù)學(xué)推導(dǎo)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(chǔ)上，采用對比教學(xué)的方法，側(cè)重于各種算法特點和適用性的比較。并應(yīng)用結(jié)合成熟的數(shù)值計算軟件，采取現(xiàn)場實驗教學(xué)的方法進(jìn)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(jié)合課程項目教學(xué)的方法，讓學(xué)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(xué)生運用知識綜合解決問題的能力，另一方面培養(yǎng)學(xué)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(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)。因此結(jié)合“卓越計劃”的實施契機，在對課程建設(shè)中存在的問題進(jìn)行系統(tǒng)深入地分析的基礎(chǔ)上，經(jīng)過不斷的教學(xué)研究與實踐，我?！稒C械優(yōu)化設(shè)計》實驗教學(xué)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(xué)建設(shè)方面實現(xiàn)理論基礎(chǔ)教學(xué)和應(yīng)用能力培養(yǎng)相結(jié)合；課程內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展相結(jié)合。從而使學(xué)生從算法原理和理論基礎(chǔ)中跳出來，提升到知識的應(yīng)用的層次。適應(yīng)“卓越計劃”提出的培養(yǎng)學(xué)生工程能力的要求。

（2）在實驗課程建設(shè)方面根據(jù)“卓越計劃”的要求，以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和知識的綜合運用能力為目標(biāo)。通過建立知識-能力-實驗內(nèi)容關(guān)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(xué)方法方面通過比較不同的方法有不同的特點和其適應(yīng)性，將其融入到不同類型知識的教學(xué)過程中。尤其是借鑒國外要求學(xué)生完成課程project的方式，培養(yǎng)學(xué)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)。

作者：蔣占四 王衍學(xué) 鄭偉光 單位：桂林電子科技大學(xué)機電工程學(xué)院