面向機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系

周凱紅 張 奕　

面向機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系

周凱紅 張 奕

（桂林理工大學(xué)機(jī)械與控制工程學(xué)院，廣西 桂林 541006）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員的計(jì)算機(jī)仿真分析能力對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平日益顯示出重要的作用。針對(duì)此現(xiàn)狀，文章提出一套以提高工程實(shí)踐能力為目標(biāo)的機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系，旨在培養(yǎng)本科學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)解決機(jī)械工程實(shí)際問(wèn)題的能力，使之成為適應(yīng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)條件的機(jī)械工程技術(shù)人才。

機(jī)械工程；教學(xué)改革；計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐

引言

在計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用的信息化時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)促使自然科學(xué)迅猛發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械工程實(shí)踐也日益向高精度、高速度、高效率和極端載荷和尺度方向發(fā)展。早在1979年錢(qián)學(xué)森先生就卓有見(jiàn)識(shí)地指出：“現(xiàn)在是講現(xiàn)代力學(xué)了，必須明確地把電子計(jì)算機(jī)和力學(xué)工作結(jié)合起來(lái)，不然就不是現(xiàn)代力學(xué)，就不是現(xiàn)代化。”[1]

傳統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究方法已無(wú)法為現(xiàn)代機(jī)械工程實(shí)踐問(wèn)題提供有效的解決方案，計(jì)算機(jī)數(shù)值分析和仿真技術(shù)成為現(xiàn)代機(jī)械工程技術(shù)人員解決工程實(shí)際問(wèn)題的強(qiáng)有力工具。構(gòu)建機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)一流學(xué)科中的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐教學(xué)課程體系，將計(jì)算機(jī)實(shí)踐與建設(shè)機(jī)械工程一流學(xué)科教學(xué)相結(jié)合，是將教育面向現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)的要求和必然結(jié)果。實(shí)踐證明，將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程教育教學(xué)環(huán)節(jié)中，能夠充分挖掘計(jì)算機(jī)仿真虛擬現(xiàn)實(shí)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，提高工程實(shí)踐教育的教學(xué)質(zhì)量和效率。對(duì)于機(jī)械工程學(xué)科的各門(mén)專(zhuān)業(yè)課程，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與其教學(xué)都有著十分密切的聯(lián)系，學(xué)生在實(shí)踐中需要應(yīng)用到所學(xué)習(xí)的課程，能夠?qū)⒗碚摻虒W(xué)與實(shí)用性的仿真軟件相結(jié)合。開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程，是基于現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)方式并將其發(fā)展，獨(dú)立成一門(mén)實(shí)踐課程，在教育教學(xué)改革上的一個(gè)新拓展。將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)理論知識(shí)的工具，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解以及計(jì)算機(jī)仿真分析能力，使每位學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力在計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系中得到有效的鍛煉，這正是創(chuàng)新人才培養(yǎng)所需要的，對(duì)于學(xué)生的現(xiàn)代化教育與未來(lái)發(fā)展會(huì)起到深遠(yuǎn)的作用。

因此，在機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，構(gòu)建機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)學(xué)科中的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系，將計(jì)算機(jī)數(shù)值分析和仿真實(shí)踐能力的培養(yǎng)與理論分析和實(shí)驗(yàn)研究能力予以同樣的重視，是現(xiàn)代機(jī)械工程技術(shù)發(fā)展對(duì)大學(xué)本科機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)提出的必然要求，是提高大學(xué)本科機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)水平的必由之路。

1 機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)內(nèi)容

目前，機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)普遍，人才招收規(guī)模大，主要培養(yǎng)從事機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與制造、應(yīng)用研究、質(zhì)量檢測(cè)等方面工作的專(zhuān)門(mén)人才[2]。機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的具體課程，包含“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”“機(jī)械原理”和“機(jī)械設(shè)計(jì)”等，課程門(mén)類(lèi)眾多。

目前，求解工程技術(shù)問(wèn)題主要方法有三種，分別是理論分析、實(shí)驗(yàn)分析、數(shù)值模擬。理論分析的方法具有普適性，但是對(duì)于復(fù)雜的數(shù)值問(wèn)題，其分析原理更為復(fù)雜，如果不用計(jì)算機(jī)技術(shù)求解，應(yīng)用將十分困難，該方法只適用于經(jīng)典簡(jiǎn)單的力學(xué)模型；實(shí)驗(yàn)分析的方法原理簡(jiǎn)單、結(jié)果直觀，但是獲得數(shù)據(jù)的成本高、精度受實(shí)驗(yàn)條件限制且不具有普適性，只能夠解決經(jīng)典且常見(jiàn)的工程問(wèn)題；數(shù)值模擬的方法使用計(jì)算機(jī)技術(shù)求解，其結(jié)果直觀、應(yīng)用成本低，適用于各種復(fù)雜的工程問(wèn)題，是現(xiàn)在普遍應(yīng)用的方法。

1.2 教學(xué)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段的普遍教學(xué)模式中，在理論教學(xué)方面，與機(jī)械有關(guān)的理論課程設(shè)置與相關(guān)計(jì)算機(jī)仿真軟件課程設(shè)置脫節(jié)，教師們主要把課堂重點(diǎn)放在學(xué)生對(duì)概念的理解和考試知識(shí)點(diǎn)的掌握上。作業(yè)與期末考試強(qiáng)調(diào)考核學(xué)生對(duì)概念、理論的理解記憶和公式的運(yùn)用[3]。專(zhuān)業(yè)理論教學(xué)無(wú)法跟上工程實(shí)踐的要求，學(xué)生將專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的能力不強(qiáng)，造成學(xué)生不能將理論應(yīng)用于實(shí)際，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的要求。

在計(jì)算機(jī)仿真軟件教學(xué)方面，計(jì)算機(jī)仿真課程僅作為一門(mén)單一的軟件使用教學(xué)課程，很多仿真實(shí)踐教程內(nèi)容為闡述相關(guān)軟件的使用方法設(shè)置的實(shí)例，只教會(huì)學(xué)生使用軟件菜單功能，對(duì)于學(xué)生使用軟件解決問(wèn)題沒(méi)有太大幫助，與理論課程教學(xué)沒(méi)有有效的課程聯(lián)系。

在實(shí)踐課程教學(xué)體系方面，沒(méi)有設(shè)置與計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用能力相關(guān)的實(shí)習(xí)課程。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，理論教學(xué)能滿(mǎn)足工程實(shí)際需求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程安排也較為完善，相對(duì)應(yīng)有課程實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、工廠實(shí)習(xí)，能讓學(xué)生具象了解相關(guān)問(wèn)題并掌握解決方法。然而，目前并沒(méi)有計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐的相關(guān)實(shí)習(xí)課程。實(shí)際上，無(wú)論是在分析計(jì)算、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造等方面，都不能脫離計(jì)算機(jī)技術(shù)。這與當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)不符合，和當(dāng)前機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)要求不一致，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式是落后于現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的。

1.3 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在兩個(gè)問(wèn)題，一是理論課程部分和計(jì)算機(jī)仿真軟件課程部分的教學(xué)聯(lián)系不緊密；二是學(xué)生缺乏系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生既無(wú)法在計(jì)算機(jī)仿真分析軟件的應(yīng)用中加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的運(yùn)用，也無(wú)法以專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)為基礎(chǔ)理解和應(yīng)用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)仿真分析軟件來(lái)解決工程問(wèn)題。這就造成了學(xué)校專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)與企業(yè)用人需求的脫節(jié)，也不符合“新工科”建設(shè)與專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的培養(yǎng)要求。

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的種種不足，構(gòu)建一種為建設(shè)機(jī)械工程一流學(xué)科服務(wù)的，以學(xué)生為主體，以加強(qiáng)本科生應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題能力培養(yǎng)、提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)的高校機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐教學(xué)課程體系勢(shì)在必行。

2 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系的構(gòu)建理念及其意義

本課程體系的中心是為建設(shè)機(jī)械工程一流學(xué)科服務(wù)的，在結(jié)合本校機(jī)械學(xué)科教學(xué)環(huán)境的基礎(chǔ)上，在專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)中形成計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系。摒棄單一的計(jì)算機(jī)仿真軟件使用教學(xué)教程，開(kāi)設(shè)以計(jì)算機(jī)仿真為主的實(shí)習(xí)課程，將計(jì)算機(jī)數(shù)值分析和仿真實(shí)踐能力的培養(yǎng)提到與理論分析和實(shí)驗(yàn)研究能力同等的地位，使機(jī)械理論課程設(shè)置與相關(guān)軟件課程設(shè)置緊密聯(lián)系，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)基本菜單功能的基礎(chǔ)上，能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)解決復(fù)雜工程問(wèn)題。這能讓本科生盡早認(rèn)識(shí)到虛擬樣機(jī)仿真方法在解決實(shí)際問(wèn)題中的巨大作用，增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)增強(qiáng)本科生畢業(yè)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。這對(duì)促進(jìn)學(xué)生適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)條件下機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的發(fā)展形勢(shì)，提高和培養(yǎng)學(xué)生在計(jì)算機(jī)技術(shù)條件下的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力和工作能力、動(dòng)手能力都具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。同時(shí)，課程體系的實(shí)踐研究也將為其他教師提供借鑒，為計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

3 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系的構(gòu)建

3.1 在專(zhuān)業(yè)課教學(xué)環(huán)節(jié)，建立理論課程與計(jì)算機(jī)仿真軟件的聯(lián)系

在理論力學(xué)教學(xué)中引入ADAMS軟件輔助教學(xué)，在講解過(guò)程中使用對(duì)應(yīng)的模型，設(shè)置相應(yīng)約束和驅(qū)動(dòng)，再進(jìn)行動(dòng)力學(xué)/靜力學(xué)仿真分析，通過(guò)輸出的參數(shù)曲線圖和運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)，讓學(xué)生直觀地觀察其受力和運(yùn)動(dòng)情況，加強(qiáng)對(duì)模型本身運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)多視角的深入分析和理解。在材料力學(xué)教學(xué)中引入ANSYS軟件輔助教學(xué)，例如工字梁彎曲變形分析，可對(duì)其進(jìn)行建模和網(wǎng)格劃分，添加約束，再進(jìn)行仿真，使變形過(guò)程可視化地展示出來(lái)，讓學(xué)生對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變等抽象的概念更易理解。教師在授課過(guò)程中，演示操作用仿真軟件解決工程實(shí)際問(wèn)題，不僅提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也將理論課程與計(jì)算機(jī)仿真軟件建立起聯(lián)系。

3.2 在計(jì)算機(jī)仿真軟件教學(xué)環(huán)節(jié)，結(jié)合相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)進(jìn)行講授

教師在計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程的講授中，可以以理論為基礎(chǔ)講解計(jì)算機(jī)仿真軟件。在計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程中，教師聯(lián)系機(jī)械原理有關(guān)知識(shí)，教導(dǎo)學(xué)生使用SOLIDWORKS軟件對(duì)各種典型機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模，如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等[3]。然后在ADAMS軟件中為構(gòu)件添加驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)副，如轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副，并對(duì)各典型機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真分析，分析所求關(guān)鍵點(diǎn)的位移、受力、速度/角速度和加速度/角加速度情況[4]。最后使機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真運(yùn)動(dòng)，得到力矩或速度曲線圖，使學(xué)生對(duì)常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)有具體的理解和掌握。此外，在ANSYS軟件中對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行模態(tài)分析，研究該零件的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動(dòng)特性分析、振動(dòng)故障診斷以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。該環(huán)節(jié)將以專(zhuān)業(yè)理論和概念的講授為基礎(chǔ)，打通計(jì)算機(jī)仿真軟件與相應(yīng)的課程理論知識(shí)之間的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)仿真軟件的過(guò)程中鞏固和強(qiáng)化理論知識(shí)，提高學(xué)生使用軟件解決問(wèn)題的能力。

3.3 研究開(kāi)設(shè)一種以計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐為主的實(shí)習(xí)課程

安排一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件解決機(jī)械工程實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐課程環(huán)節(jié)，開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)習(xí)課程。以具體題目為實(shí)例，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)解決工程實(shí)際問(wèn)題。以往在學(xué)習(xí)完機(jī)械原理等課程以后，學(xué)院通常有課程設(shè)計(jì)安排，一般為二級(jí)減速器的設(shè)計(jì)以及其裝配圖、零件圖的繪制。而研究開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)習(xí)課程，則是在計(jì)算機(jī)仿真軟件教學(xué)結(jié)束后，以此為基礎(chǔ)綜合安排一次課程設(shè)計(jì)，用計(jì)算機(jī)仿真的方法再解決一個(gè)工程實(shí)際問(wèn)題。例如，要求學(xué)生根據(jù)要求設(shè)計(jì)某機(jī)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，首先學(xué)生設(shè)計(jì)好重要零件的參數(shù)尺寸，在SOLIDWORKS軟件繪制其三維模型并裝配，其次在Auto CAD軟件繪制其裝配圖及零件圖，然后用ANSYS軟件分析某工況條件下重要零件的受力情況，對(duì)零部件工作時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行仿真分析，校核軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，最后在ADAMS軟件完成模型的仿真運(yùn)動(dòng)[5]。

僅以手工作裝配圖、零件圖的機(jī)械課程設(shè)計(jì)方式已經(jīng)落后于實(shí)際工程需要，研究開(kāi)設(shè)一種以計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐為主的實(shí)習(xí)課程，將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和理論知識(shí)相結(jié)合，作為一次訓(xùn)練學(xué)生綜合能力的實(shí)習(xí)，不僅能以學(xué)科理論知識(shí)為基礎(chǔ)，提高學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真軟件解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，也能使學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中建立起各仿真軟件之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生對(duì)同時(shí)使用兩個(gè)或兩個(gè)以上仿真軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真提供概念認(rèn)知。

3.4 在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，強(qiáng)化實(shí)踐能力

計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程作為機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)一流學(xué)科教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，與理論學(xué)習(xí)有著同等重要的地位。理論和技術(shù)只有結(jié)合實(shí)踐，才能從根本上提高計(jì)算機(jī)仿真水平。因此可以通過(guò)多種實(shí)踐模式，對(duì)學(xué)生的仿真實(shí)踐能力進(jìn)行應(yīng)用和鍛煉，例如將畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題設(shè)置為工程實(shí)際中遇到的實(shí)例問(wèn)題，以此類(lèi)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容作為學(xué)生的選題方向，將在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)畢業(yè)生的實(shí)踐能力，也為畢業(yè)生面對(duì)企業(yè)應(yīng)聘和就業(yè)打好基礎(chǔ)。此外，鼓勵(lì)學(xué)生參加競(jìng)賽、聽(tīng)取學(xué)術(shù)報(bào)告，對(duì)學(xué)生的軟件應(yīng)用能力、創(chuàng)新思維等同樣可以起到有效鍛煉。

3.5 在師資環(huán)節(jié)，提高教師團(tuán)隊(duì)的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐教學(xué)能力

實(shí)施計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系的關(guān)鍵前提，就是要將教師的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐水平提高。對(duì)此，學(xué)校要積極強(qiáng)化機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)師資隊(duì)伍的建設(shè)，根據(jù)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)教師教育、教學(xué)的實(shí)際內(nèi)容，聘請(qǐng)企業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，講解對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)仿真軟件的教學(xué)和實(shí)例應(yīng)用，包括但不限于ADAMS、AMESim、ANSYS、SOLIDWORKS、Inventor等軟件的前沿動(dòng)態(tài)和最新應(yīng)用。通過(guò)實(shí)際案例，深入淺出，提高參訓(xùn)教師的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐教學(xué)水平，向全體教師進(jìn)行詳細(xì)的輔導(dǎo)，對(duì)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)教師全面、科學(xué)、高效地應(yīng)計(jì)算機(jī)仿真軟件，了解軟件的各項(xiàng)功能，提高課堂質(zhì)量，起到十分重要的作用。

4 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系的實(shí)施

在對(duì)學(xué)校計(jì)算機(jī)仿真軟件教學(xué)情況與學(xué)生理論教學(xué)認(rèn)知情況進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)安排，重組教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)目標(biāo)，加強(qiáng)基礎(chǔ)動(dòng)手訓(xùn)練，強(qiáng)化學(xué)科知識(shí)聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真軟件的能力。

根據(jù)擬訂方案實(shí)施課程體系，將培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐能力的教學(xué)方案分為三個(gè)步驟：基礎(chǔ)認(rèn)知、學(xué)科強(qiáng)化、綜合練習(xí)。基礎(chǔ)認(rèn)知：軟件認(rèn)知、基本操作。在專(zhuān)業(yè)理論課程的講授中，結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真求解方法，使學(xué)生明確各軟件用途，熟悉菜單功能，能準(zhǔn)確地記錄仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行分析判斷，得出結(jié)論。學(xué)科強(qiáng)化：各個(gè)計(jì)算機(jī)仿真軟件的理論和實(shí)踐教學(xué)。結(jié)合理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)課程的例題，應(yīng)用軟件分析實(shí)例，進(jìn)一步打通計(jì)算機(jī)分析軟件和相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)理論之間的聯(lián)系。綜合練習(xí)：開(kāi)設(shè)以計(jì)算機(jī)仿真為主的實(shí)習(xí)課程，給出具體案例，應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)建立模型并進(jìn)行數(shù)值分析，解決實(shí)際工程問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前的機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)課程體系中，專(zhuān)業(yè)理論課程教學(xué)內(nèi)容與計(jì)算機(jī)仿真分析軟件課程教學(xué)完全脫節(jié)。一方面學(xué)生無(wú)法通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真分析軟件提高專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的工程應(yīng)用能力，另一方面，又無(wú)法通過(guò)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)深刻理解相應(yīng)的計(jì)算機(jī)仿真分析軟件。

針對(duì)此現(xiàn)狀，提出一套以提高工程實(shí)踐能力為目標(biāo)的機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系：首先，在“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”“機(jī)械原理”和“機(jī)械設(shè)計(jì)”等基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)環(huán)節(jié)中，融合加入相應(yīng)的計(jì)算機(jī)數(shù)值求解方法的講授和訓(xùn)練內(nèi)容，以提高學(xué)生運(yùn)用專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力；其次，在計(jì)算機(jī)分析軟件教學(xué)中，著力結(jié)合相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論和概念進(jìn)行講授，打通計(jì)算機(jī)分析軟件和相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)理論之間的聯(lián)系；最后，在完成上述課程的課堂教學(xué)后，安排一次運(yùn)用計(jì)算機(jī)方向軟件解決機(jī)械工程實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐課程環(huán)節(jié)。新的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐課程體系摒棄了單一的軟件使用教學(xué)，加強(qiáng)課程間相關(guān)內(nèi)容的聯(lián)系，打破原課程界限，使機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的理論課程設(shè)置與相關(guān)軟件課程設(shè)置緊密聯(lián)系。學(xué)生在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程的同時(shí)，也學(xué)會(huì)運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)解決復(fù)雜工程問(wèn)題，增強(qiáng)本科畢業(yè)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。這對(duì)促進(jìn)學(xué)生適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)條件下機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的發(fā)展形勢(shì)，提高和培養(yǎng)學(xué)生在計(jì)算機(jī)技術(shù)條件下的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力和工作能力、動(dòng)手能力都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 錢(qián)學(xué)森. 現(xiàn)代力學(xué): 在一九七八年全國(guó)力學(xué)規(guī)劃會(huì)議上的發(fā)言[J]. 力學(xué)與實(shí)踐，1979(1): 4-9，3.

[2] 張桂菊，肖才遠(yuǎn). 機(jī)械工程類(lèi)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實(shí)踐[J]. 中國(guó)電力教育，2012(8): 22-23.

[3] 華劍，徐小兵. 虛擬仿真軟件在機(jī)械專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐[J]. 大學(xué)教育，2020(2): 14-16.

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Computer Simulation Practice Course System for Mechanical Engineering Majors

With the wide application of computer technology in the field of mechanical design, the computer simulation analysis ability of designers has increasingly played an important role in the design level of mechanical products. In response to this current situation, the article proposes a set of computer simulation practical course system for mechanical engineering majors with the goal of improving engineering practical ability. The aim is to cultivate undergraduate students' ability to use computer simulation technology to solve practical problems in mechanical engineering, and make them become mechanical engineering technical talents who adapt to modern computer technology conditions.

mechanical engineering; teaching reform; computer simulation practice

G642

A

1008-1151(2023)09-0134-03

2022-07-18

廣西高等教育本科教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目“面向機(jī)械工程一流學(xué)科建設(shè)的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐教學(xué)課程體系的構(gòu)建”（桂教高教〔2021〕3號(hào)）。

周凱紅（1968－），男，湖南岳陽(yáng)人，桂林理工大學(xué)機(jī)械與控制工程學(xué)院教授，博士，研究方向?yàn)閺?fù)雜齒的數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造、復(fù)雜曲面的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控制造技術(shù)。