《現代設計理論與方法》課程教學改革的探討

蘇祖強+韓冷+鄭凱+袁威

摘 要：本文分析了《現代設計理論與方法》這門課程的特點，對該門課程在研究生教學中存在的一些問題進行了剖析，針對相應問題提出了一些探討性的改革方法和措施。主要是從課程內容的整合、教學方式方法的改變、考核方式的加強等幾個進行教學改革。

關鍵詞：現代設計理論與方法；教學方法；實踐教學；研究生教學

1前言

隨著社會的發展，人們對工業產品提出的要求越來越高，傳統的產品設計理論與方法已經難以滿足市場的需求。為了適應市場需求，各種新的設計理論和設計方法不斷產生，而《現代設計理論與方法》就是一門主要講解現代工業生產實踐中所用的一些新理論和新方法的課程。該門課程融合了當今科學技術的精華，涵蓋了現代設計理論與方法的最新發展成果，與各相關學科緊密聯系，是機械電子、機械設計、工業工程等專業的研究生專業基礎課程。該門課程包括的內容十分豐富，涵蓋了優化設計、可靠性設計、有限元分析、計算機輔助設計、人機工程設計、摩檫學設計、反求工程、綠色設計、工業造型、動態設計、系統優化設計法和創新設計等。同時該門課程所講解的內容與工業生產實踐緊密結合，相應方法正被大量地應用于工業生產實踐中，所講解的相關知識和內容可為研究生今后的研究學習提供支撐，研究生也可以結合自身實際情況將相關理論和方法作為自己的研究課題，進行深入的研究。此外，該門課程可以極大地提高學生的工業實踐能力以及工程思維能力，課程中涉及到一些軟件的使用，同時在學習過程要求學生進行實際操作來加深對課程內容的理解，例如優化設計章節的內容比較抽象、理論和公式繁多，如果不對相關理論和方法進行實際操作，學生很難深入理解其理論精髓。正是因為《現代設計理論與方法》這門課程的上述特點，為了提高教學效果、激發學生的學習積極性，必須要對以往的教學方法方式進行反思和改進。

2教學過程中存在的問題

2.1課程內容過多

《現代設計理論與方法》這門課程所涉及的理論和知識點繁多，每一個章節所講述的內容都可以獨立拓展成為一門課程。該門課程的學時通常都是設置為32課時，在教學過程中很難對所有知識點都進行詳細講解，也無法對教學過程中的重點和難點進行展開，容易導致知識點講解不清楚、學生聽課效果差的情況。此外，有的章節理論公式多、所講解的內容比較抽象難懂，如優化設計中不僅包含了大量的數學知識，而且涉及到的優化方法多，包括一維優化方法、多維優化方法、無約束優化方法和有約束優化方法等。這就導致課程內容比較枯燥乏味，學生聽課過程中容易出現精力不集中、學習困難、學習興趣不高等問題。

2.2實踐教學欠缺

《現代設計理論與方法》這門課程在研究生階段教學的主要目的是培養學生的實踐動手能力和工程思維能力。該門課程涉及到的學科較多、課程的內容比較抽象難懂，還包含了大量的實踐操作型的知識點，如涉及到了計算機輔助設計、有限元分析、可靠性設計等。但是，目前《現代設計理論與方法》這門課程通常都是采用以書本為指導的常規教學方法，主要還是采用老師授課、學生聽課的授課模式。實踐教學部分的缺失將極大地影響教學效果，嚴重阻礙學生對知識點的理解和創新思維的培養。

3教學改革的探索

3.1教學內容的整合

在教學實踐中需要對本門課程的知識點進行梳理，改變以往以書本為指導的教學方式，采用工程案例分析為主導的教學方法，展開各個章節的教學，如可以采用以一個齒輪箱的設計為主線來貫穿整門課程的教學。齒輪箱的設計包含了多種現代設計理論和方法，在齒輪箱設計的初期階段需要對齒輪箱的需求進行相關調研、在齒輪箱設計過程中需要對齒輪箱的設計參數進行選取、需要對設計結構的可靠性進行校核、需要采用計算機輔助設計軟件輔助設計的實現、采用有限元分析軟件等對設計方案進行動力學分析，此外齒輪箱還涉及到外觀設計、綠色設計、齒輪箱的動態設計等多方面的內容。通過齒輪箱的設計可以有效地串聯各個章節的知識、可以有效促進學生對相關知識點的掌握。此外，《現代設計理論與方法》涉及到的學科比較多，要求學生掌握一定的專業基礎知識，能夠比較熟練地運用常用的設計軟件。因此，在教學過程中需要對相關知識進行補充，如Matlab計算軟件、SolidWorks計算機輔助設計軟件、Ansys分析軟等。以Matlab軟件為例，Matlab是一種交互式的程序語言，計算功能強大、結果顯示直觀。優化設計部分知識內容多、內容比較抽象、理論公式很多、理論性強、難以理解，在教學過程中可以結合Matlab軟件進行實踐教學，并對結果進行直觀的展現可以極大地減少學生學習的難度，能夠有效提高學生的學習興趣。

3.2教學方式方法的改革

《現代設計理論與方法》這門課程的內容多而泛，傳統的以書本為主導的教學模式將局限該門課程的教學，嚴格按照書本的框架進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行教學，研究生階段的學生一般都掌握了一定的專業知識，具有了一定的查閱資料的能力和自學能力。綜合考慮，在該門課程的教學過程可以采用啟發式教學和體驗式教學相結合的教學模式。

啟發式教學可以極大地調動學生的積極性，通過提出問題、分析問題、探討問題解決思路的教學模式，增加學生在課堂中的參與感，并且在進行討論的過程，對相關知識點進行了詳細的剖析，加深學生對知識的掌握。如在齒輪箱的設計中，可以根據載荷需要對齒輪箱的結構設計方案進行探討式的教學、針對齒輪箱的實際工作情況對齒輪箱的結構可靠性要求進行討論，加深學生對齒輪箱設計過程以及所涉及到的知識的認識。

體驗式教學可以充分的調動學生學習的自動性，促使學生利用課余時間進行相關知識的學習。研究生階段的教學目的與本科階段的教學有較大的區別。作為研究生階段的理論基礎課，《現代設計理論與方法》這門課程的教學目的主要是為了提高學生分析和解決問題的能力以及工程實踐能力。此外，研究生一般都具有一定自學能力和查找資料的能力。因此，在該門課程的教學過程中可以采用學生自主授課的模式進行教學。學生自主授課一方面可以促使學生利用課余時間進行自學并查閱相關資料，鍛煉學生的自學能力和收集與分析技術資料的能力，另一方面學生需要在自己理解的基礎上將相關知識點清晰、明白的進行講解，可以鍛煉學生的語言表達能力和邏輯思維能力，同時也可以進一步加深學生對知識的理解。

3.3考核方式的改革

在學習過程中，學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學生的學習目的具有極大的指導作用，合理地設置課程的考核方式可以極大地促進課程的教學工作?！冬F代設計理論與方法》是一門緊密結合實際的課程，同時研究生階段的教學應當是以學生客觀真實地掌握相關知識、提升學生的工程實踐能力為目標。該門課程的考核方式可以采用平時參與情況、實踐能力評判、期末考試三個方面相結合。自主授課環節可以比較全面地考核學生的學習態度以及學生對相關知識點的掌握情況。實踐能力是該門課程的重要教學目標，如通過該門課程的學習能夠掌握齒輪箱的現代設計方法。期末考試可以綜合評判學生對課程知識點的掌握情況。結合三者進行考核，既增加了師生互動環節，做到“教”與“學”的有效互動，又可以比較綜合、全面地考察教學效果。

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作者簡介：

蘇祖強（1987.05—）男，漢族，重慶市南岸區人，重慶郵電大學先進制造工程學院講師，博士，主要從事機械設備與故障診斷研究。endprint