機械工程專業計算方法課程教學改革與實踐

申霄倫

摘要：工程教育專業認證促進高等教育發展，提高教育質量。在機械工程專業認證大環境下，計算方法課程成為我校機械工程專業學生必選的一門課程。該課程是一門緊密結合計算機編程的數學類課程，也是科學計算的基礎。該課程可加強學生的數學修養，提高學生科學計算的能力，培養學生的基本運算能力、分析問題和解決問題的能力，為機械工程類學生今后的專業課學習、科學研究和工程設計奠定數學基礎。

關鍵詞：機械工程;計算方法;實踐教學;分層教學

中圖分類號：G642?文獻標識碼：A

引言

工程機械運用技術服務于工程機械制造業的后市場，主要包括工程機械的技術咨詢、售后服務、產品改進反饋和銷售推廣等方面，以及服務于施工企業中對工程機械操作與維修方面技能型人才的需求，使得工程機械全壽命周期形成閉環系統。該行業涉及機械制造、電液控制、市場營銷和機械診斷等多專業領域，對人才的綜合能力提出了很高的要求。課程體系是人才培養的核心，通過構建合理的專業課程體系，精準設置課程對接企業行業崗位需求，從而培養出適用崗位職業能力的高素質技能型人才。

1工程機械運用技術專業課程體系存在的問題

1.1課程設置與企業崗位需求銜接不夠

隨著社會發展，新技術、新工藝不斷涌現，原有的專業課程標準已不能滿足企業崗位職業能力的需求，甚至部分課程內容已經被新技術所淘汰，這就要求不斷創新課程體系建設，合理設置專業課程，根據行業企業崗位需求制定課程標準并予以嚴格執行，同時建立動態的課程體系監控制度，不斷對開設課程進行優化調整，以培養出高素質的技術技能人才。

1.2理論知識與實踐教學銜接不夠

工程機械運用技術專業的主要課程實踐性都非常強，這就要求學校投入大量資金建設不同專業課程的實訓室，由于資金有限，部分課程實訓條件較差，實訓儀器設備較落后，有些課程甚至沒有實訓室，造成了課程體系偏重理論而忽視了實踐環節，這使得理論知識與實踐能力不能交匯融通，理論與實踐相脫節。所以，在課程體系的建設中應該重視實踐教學的重要性，多渠道籌措資金，不斷提高實踐教學條件，使理論與實踐相融通。

2機械工程專業計算方法課程教學改革與實踐

2.1改革教學內容

首先，針對機械工程專業特點，將課程內容做適當調整，增加機械工程相關實例。課程內容講解上重思路、重方法、重應用，使學生理解和掌握“計算方法”中的基本概念、理論和方法基礎上，學會實際問題應用，提升計算機應用求解的水平，體驗理論研究解決實際問題的樂趣。教師課堂講授緒論、Matlab基礎知識、非線性方程求根、求解線性方程組、插值與擬合、數值積分及常微分方程的各種計算方法。32學時的課程中既要開展理論教學又要開展實驗教學，原則上對每部分內容都進行講解，但以基礎講解為主，其他計算方法學生可課外自學。教師對計算方法理論從能解決什么機械工程問題入手開始講解，到該方法建立過程，最后進行結果分析。通過課堂教學，使學生對一些基本概念和各計算方法的原理和求解思路能夠理解。

2.2、開展分層教學

在計算方法課程教學中，學生需完成教師布置的課堂任務。但由于學生個體有差異，該課程在教授過程中采用分層教學，充分體現尊重個體差異，給不同程度的同學都提供機會和學習空間。例如，布置每次課堂作業時，都分為基本驗證性題目、工程題目和提高題目。課堂所有同學完成基本驗證性題目為該次課堂及格，完成機械工程題目達到該次課堂良好成績，完成提高題目，則取得該次課堂優秀成績。從多年實踐效果看，分層教學的教學效果很好，多數同學希望得到更好成績，會不斷挑戰自己，希望達到最優。經常會出現下課很久了，同學們也不愿離去?？傮w來說，在課堂實踐環節，由于同學們比較接受這種教與學相結合的方式，所以即使是在多數人眼中認為學習可能會吃力的跟班學習的留學生和新疆同學，也能取得課堂測試良好的成績。

2.3學科基礎課程實驗教學平臺

“機械原理”“機械設計”等課程是機械類本科生的核心專業基礎課程。傳統的實驗教學模式為學生認識實體教具并配合教師的講解和演示完成對簡單機構的認知，受物理教具功能、數量等限制，很多核心知識點難以講解透徹，教學效果不太理想。利用虛擬仿真技術，學科基礎課程實驗教學平臺建立了大量的三維仿真模型，極大地豐富了實驗教學資源，讓學生直觀地學習常見機構和零部件的工作原理和運動情況，大大提升了教學質量和效率。

2.4基礎實踐能力培養

基礎實踐能力培養主要包括培養學生基本實驗技能的物理實驗、電工電子實驗、力學及機械設計基礎實驗等;培養學生基礎設計能力的工程制圖實踐、計算機程序設計等;培養學生機械基本技能的金工實訓;培養學生具備初步機械工程概念的認識實習;培養學生具備初級社會實踐技能的暑期社會實踐等。依托科技創新實踐基地，豐富和充實了課堂教學內容，使實踐教學的整體內容與現代機械工程領域的前進方向相匹配，不但有助于提高學生學習積極性，也提升了學生今后的就業能力及專業適應面。

2.5建設工程實踐創新基地，豐富實踐教學

1.依托工程實踐創新基地，遵從成果導向的教育理念，更新并豐富學生實驗題目，以滿足學生創新學習要求，提高人才培養質量。機械類專業是一個傳統的專業，也是一個不斷發展、與時俱進的專業。在不斷的發展進程中，制造業中涌現了大量的先進科學技術，完善、更新、豐富實踐教學，使之適應機械領域的新發展、新要求，并通過持續關注機械學科的新成果，將新技術、新成果引入課程才能滿足學生的創新能力培養要求，如：及時增加機器人、3D打印、先進制造技術方面的實驗平臺，通過豐富現有實驗條件，不斷充實教學內容，真正使學生做到理論聯系實際并融會貫通。

2.依托工程實踐創新基地，組織學生課外學習興趣小組，倡導和支持學生的學術創新活動，鼓勵學生積極參加各類競賽。通過開放實驗室，組織課外科研活動，使學生按照學習興趣、自身發展特點和能力成立多種多樣不同方向的科技小組，科技小組采用自我管理的方式，主要是由高年級學生通過傳、幫、帶的方式帶動低年級學生，根據本組研究方向展開相關的科技活動，這種課外學習興趣小組既有利于培養學生的學習興趣，培養學生的工程實踐創新能力，也促進了學生管理能力的提高。此外，專業教師可以根據各個課外學習興趣小組建立的不同類型的科技活動實驗室，將素質高、能力突出的學生吸納到自己的科學研究項目中，進一步培養學生攻關高端技術的能力。

3.依托工程實踐創新基地，針對教師現有的科研方向，增加科研設備投入，通過完善科研設施條件，形成具有獨特優勢的學術氛圍和科研環境，使人才培養、科學研究、社會服務的層次進一步提升。在充實學生實踐教學硬件條件的同時，增添與專業教師的科學研究方向相關的科研儀器設施，進一步強化學科科研平臺建設、發揮學科特色和優勢，促使科研水平的提升帶動學科發展。

結束語

機械工程專業認證促進了專業教育質量，也提高了對機械工程專業計算方法課程的重視和要求。筆者采用課堂教學與實踐相結合，開展了基于機械工程題目的實踐教學探索，進行了計算方法課程在機械工程專業的教學改革與實踐，通過分層教學，提高了學生自主學習興趣和解決機械工程領域的數學問題的能力。

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