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【摘要】

本文在分析當(dāng)前《工程計(jì)算》課程教學(xué)存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，針對(duì)教學(xué)對(duì)象的專業(yè)特點(diǎn)，提出了優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)，改革教學(xué)內(nèi)容和方法的思路并付諸于實(shí)踐，以利于提升教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】

工程計(jì)算；教學(xué)；問(wèn)題；思路；效果

《工程計(jì)算》課程是針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專業(yè)課，課程的主要任務(wù)是使本專業(yè)學(xué)生掌握基本的工程計(jì)算方法，能夠利用常用工具解決常見(jiàn)工程問(wèn)題的計(jì)算及目標(biāo)優(yōu)化。但是工程計(jì)算畢竟一種工程領(lǐng)域中通用的計(jì)算方法，如何能夠?qū)⑵渑c本專業(yè)課程和相關(guān)知識(shí)銜接使教學(xué)內(nèi)容和形式更具有針對(duì)性是本課程教學(xué)需要考慮的重要問(wèn)題。為了解決此問(wèn)題，本課程的教學(xué)改革被列入2014年陜西科技大學(xué)專業(yè)綜合建設(shè)項(xiàng)目。本教學(xué)改革項(xiàng)目主要針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課《工程計(jì)算》為對(duì)象，研究分析了該課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法在教學(xué)中的不足，針對(duì)該課程的教學(xué)對(duì)象進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)的優(yōu)化和教學(xué)方法的改革，并在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中加以實(shí)踐。

一、《工程計(jì)算》課程存在的主要問(wèn)題

基于MATLAB的工程計(jì)算技術(shù)已成為科學(xué)研究、工程技術(shù)、管理決策等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的科學(xué)計(jì)算環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)仿真平臺(tái)。由于具有高效、直觀與簡(jiǎn)單的性能，MATLAB語(yǔ)言類(lèi)課程已經(jīng)成為高等理工科院校普遍開(kāi)設(shè)的一門(mén)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的課程，同時(shí)也是理工科大學(xué)生、研究生需要掌握的一種基本技能。然而，MATLAB軟件涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，如何從使用者的角度出發(fā)組織《工程計(jì)算》課程的教學(xué)值得探討和思考。目前《工程計(jì)算》課程主要存在以下幾方面的問(wèn)題。

1、教學(xué)目標(biāo)還缺乏一定的針對(duì)性，課程定位不清晰

如前所述，基于MATLAB的工程計(jì)算技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域較廣，因此以往的教學(xué)目標(biāo)只是設(shè)定在使學(xué)生掌握工程計(jì)算的通用理論和方法，沒(méi)有具體的針對(duì)本專業(yè)特點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)。從而造成傳統(tǒng)的工程計(jì)算教學(xué)要么是僅對(duì)某一具體的課程或知識(shí)點(diǎn)做簡(jiǎn)單應(yīng)用，要么是脫離專業(yè)背景做純粹軟件工具學(xué)習(xí)。按照這兩種思路組織的教學(xué)難以在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程體系中擁有獨(dú)立的地位。

2、教學(xué)方法單一，模式缺乏吸引力，不能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

[1-2]傳統(tǒng)的工程計(jì)算，教師一邊講授理論知識(shí)，一邊演示實(shí)例，講授完一部分知識(shí)后，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行集中實(shí)驗(yàn)。這種先理論，后實(shí)踐的方法，學(xué)生在課堂上往往是被動(dòng)地接受理論灌輸，然后再到實(shí)驗(yàn)室編個(gè)程序，驗(yàn)證一下課堂所學(xué)。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，積極性不高，主動(dòng)性不強(qiáng)，感覺(jué)乏味枯燥，不能掌握工程計(jì)算的核心思想與編程技巧，難以提升學(xué)生的創(chuàng)新性思維和解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。

3、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)沒(méi)有突出專業(yè)領(lǐng)域特點(diǎn)，缺乏本專業(yè)的工程問(wèn)題實(shí)踐

基于MATLAB的工程計(jì)算是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，除了課堂上的程序演示與練習(xí)外，需要一定量和一定難度的實(shí)驗(yàn)才能掌握MATLAB語(yǔ)言的核心內(nèi)容和編程技巧。然而，目前的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，目的是掌握基礎(chǔ)知識(shí)為主，而不是實(shí)踐應(yīng)用為主。一般針對(duì)教材上的基本知識(shí)點(diǎn)，給出一些仿真問(wèn)題，而沒(méi)有把這門(mén)課程所學(xué)的內(nèi)容融會(huì)貫通起來(lái)，結(jié)合學(xué)生的具體專業(yè)背景，給出一些實(shí)際問(wèn)題讓學(xué)生去用MATLAB軟件解決。這就造成了學(xué)生學(xué)的時(shí)候，覺(jué)得這門(mén)課簡(jiǎn)單易學(xué)，而真正應(yīng)用的時(shí)候又無(wú)從下手，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。

二、《工程計(jì)算》課程教學(xué)目標(biāo)優(yōu)化與教學(xué)方法的改革與實(shí)踐

針對(duì)《工程計(jì)算》課程存在的上述主要問(wèn)題，在課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法上進(jìn)行了相應(yīng)的改革，并在實(shí)際教學(xué)中進(jìn)行實(shí)踐。

1、教學(xué)目標(biāo)的優(yōu)化

針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)背景，突出工程計(jì)算在本專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的課程特點(diǎn)，以學(xué)生掌握MATLAB程序設(shè)計(jì)的基本方法與基本技能為基準(zhǔn)，同時(shí)兼顧創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。使學(xué)生在掌握基本工程計(jì)算理論的基礎(chǔ)上，具備機(jī)械領(lǐng)域基本工程問(wèn)題的解算能力。考慮到對(duì)本專業(yè)主干課程融合的要求，將《工程計(jì)算》定位為融合各專業(yè)課程的橋梁。在課程中對(duì)工程計(jì)算在機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計(jì)等各方向的應(yīng)用做出探討，加深學(xué)生對(duì)主干課程知識(shí)的理解，并培養(yǎng)其融會(huì)貫通、綜合應(yīng)用的能力。

2、教學(xué)內(nèi)容和方法的改革與實(shí)踐

基于Matlab的工程計(jì)算融合本專業(yè)主干課程的教學(xué)過(guò)程中，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了探索和拓展，并取得了良好的教學(xué)效果。（1）教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)Matlab特點(diǎn)及教學(xué)學(xué)時(shí)限制，將課程教學(xué)內(nèi)容作出如下安排：為融合專業(yè)主干課程，Matlab基本方法集中以“Matlab基礎(chǔ)”、“Matlab繪圖”和“Matlab編程基礎(chǔ)”三章的形式出現(xiàn)，其余章節(jié)內(nèi)容按本專業(yè)相關(guān)專業(yè)課程體系展開(kāi)；對(duì)Matlab基本方法和專業(yè)主干課程應(yīng)用這兩個(gè)主體內(nèi)容的講授，在以實(shí)踐為主導(dǎo)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)補(bǔ)充相應(yīng)理論知識(shí)，保證學(xué)生既能將學(xué)到的知識(shí)投入應(yīng)用，又能具有一定的理解深度。（2）教學(xué)方法。結(jié)合實(shí)際教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題及《工程計(jì)算》課程的特點(diǎn)，在教學(xué)方法上進(jìn)行了有益的探索。①案例式教學(xué)。案例式教學(xué)就是教師充分考慮到書(shū)本知識(shí)語(yǔ)言描述的局限性，有針對(duì)性地結(jié)合具體實(shí)例尤其是本專業(yè)領(lǐng)域?qū)嵗M(jìn)行知識(shí)點(diǎn)講解，以便學(xué)生能夠更形象、直觀、有的放矢地進(jìn)行學(xué)習(xí)。它的核心案例選擇要有代表性，兼顧學(xué)生已學(xué)知識(shí)和專業(yè)背景，達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。如Simulink仿真中使用機(jī)械原理中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及彈簧質(zhì)量系統(tǒng)講解，對(duì)學(xué)生具有很強(qiáng)的吸引力。②互動(dòng)式教學(xué)。學(xué)生參與到案例教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的積極積極性。[2]如“Simmechanics”內(nèi)容教學(xué)時(shí)，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)，給出四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程，通過(guò)Simulink給出仿真模型并得出各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)曲線，然后教師利用Simmechanics給出某四桿機(jī)構(gòu)的物理仿真模型并仿真，與學(xué)生的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，提高學(xué)生的興趣和好奇心。可給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)，比如計(jì)算平時(shí)成績(jī)等。③背景式教學(xué)。所謂背景式教學(xué)是指，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中引入相關(guān)專業(yè)課程典型工程問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)查閱資料建立該問(wèn)題的數(shù)學(xué)及仿真模型，利用工程計(jì)算相關(guān)手段進(jìn)行解算。背景式教學(xué)體現(xiàn)了工程計(jì)算課程與其它專業(yè)課程的互動(dòng)與聯(lián)系，也使學(xué)生真正充分認(rèn)識(shí)到本課程在本專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用成果。背景式教學(xué)具有專業(yè)性、針對(duì)性、興趣性等諸多優(yōu)點(diǎn)。[3]

3、改革效果分析

通過(guò)上述探索，《工程技術(shù)》課程取得了良好的教學(xué)效果。針對(duì)最近一輪的包括“教學(xué)態(tài)度”、“教學(xué)內(nèi)容”“、教學(xué)方式”、“教學(xué)效果”等內(nèi)容的問(wèn)卷調(diào)查中，學(xué)生對(duì)課程給出了較高的評(píng)價(jià)。本項(xiàng)目的研究中，本人得到了學(xué)院、教研室領(lǐng)導(dǎo)及老師、實(shí)驗(yàn)室管理人員、相關(guān)學(xué)生的支持和認(rèn)可。經(jīng)過(guò)本次教改項(xiàng)目研究，充分認(rèn)識(shí)到了《工程計(jì)算》課程在本專業(yè)課程體系中的地位和作用，通過(guò)對(duì)該課程教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)方法的優(yōu)化與改進(jìn)，既對(duì)本門(mén)課程的教學(xué)效果有了巨大的提升作用，同時(shí)也為聯(lián)系專業(yè)其它課程開(kāi)辟了新的途徑。

作者：劉言松 夏田 單位：陜西科技大學(xué)

【參考文獻(xiàn)】

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