機械優化設計實驗教學研究論文

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1《機械優化設計》教學改革思路及措施

1.1《機械優化設計》課程理論教學研究與改革

《機械優化設計》課程理論教學體系的建設主要包括優化課程內容、制定課程教學大綱、編寫課程教案幾個方面。如前所述，機械優化設計課程教學需要克服“四個脫節”。因此在課程體系研究方面主要解決實現理論基礎教學和應用能力培養相結合，以及課程內容與技術發展相結合兩個問題。

（1）實現理論基礎教學和應用能力培養相結合針對因該課程數學基礎較多導致工科學生畏難情緒大，學習熱情不高等問題，在課程數學理論基礎等知識點方面，側重算法原理的講解而非算法過程的介紹；側重使學生掌握使用現有數學工具解決工程問題，而非自行編制算法程序求解數值問題。從而使學生從算法原理和理論基礎中跳出來，提升到知識的應用的層次。

（2）課程內容與技術發展相結合機械設計問題已經從求解小規模單一問題發展到求解大規模復雜性問題。因此優化方法也從經典的優化方法發展到多學科設計優化、智能優化方法、基于仿真的優化等領域。因此課程內容應和技術發展相結合，適當引入先進優化方法的介紹。為學生從解決簡單數值問題過渡到今后解決復雜工程問題提供知識儲備。適應“卓越計劃”提出的培養學生工程能力的要求。

1.2《機械優化設計》實驗課程體系的建設

《機械優化設計》實驗課程體系的建設主要包括實驗內容與實驗項目的設置、制定實驗教學大綱、編寫實驗指導書幾個方面。實驗體系建設的主要目的是使實驗項目設置與工程問題相結合，實驗內容與工程實踐所需的綜合性知識應用相適應。

（1）首先在實驗項目設置時，根據“卓越計劃”的要求，以培養學生的工程能力和知識的綜合運用能力為目標。通過建立知識-能力-實驗內容關系矩陣。將各個知識點的能力培養落實到各個實驗項目環節。并且實驗項目的設置突出和其他相關課程內容、工程問題相結合。避免知識點與工程應用脫節，從而達到工程技術人才的具備知識的綜合運用能力的培養要求。

（2）其次在實驗項目設置時，對不同類型的實驗項目，優化其實驗方法及其目的。主要改革體系現在以下三個方面：算法原理類實驗，避免要求學生采用通用語言編寫成熟優化算法的實驗。而采用數值計算軟件驗證，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。側重于工程優化問題數學模型的構建，如何選擇合適的優化方法求解。綜合類實驗，和考核環節的課程project相結合，采取開放式的實驗方式。側重于培養學生對知識的綜合運用能力、工程素質和合作意識。

1.3《機械優化設計》教學方法研究

教學方法有多種，不同的方法有不同的特點和其適應性。本項目研究的一個重要內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過程中。

（1）對于基礎理論的介紹，以板書教學為主，多媒體教學為輔。這樣有利于學生理解理論基礎，克服學生對數學推導的畏懼心理。

（2）對于各種算法的介紹，在簡單介紹其原理的基礎上，采用對比教學的方法，側重于各種算法特點和適用性的比較。并應用結合成熟的數值計算軟件，采取現場實驗教學的方法進行講解。

（3）在考核形式方面。除日常的考核和實驗成績考核以外，結合課程項目教學的方法，讓學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）。一方面鍛煉學生運用知識綜合解決問題的能力，另一方面培養學生的團隊協作和工程素質。

2改革特色及成效

“卓越計劃”強調學生工程實踐能力的培養。因此結合“卓越計劃”的實施契機，在對課程建設中存在的問題進行系統深入地分析的基礎上，經過不斷的教學研究與實踐，我校《機械優化設計》實驗教學已初步形成了特色。并取得了一定的成效。主要體現在以下幾個方面：

（1）在理論教學建設方面實現理論基礎教學和應用能力培養相結合；課程內容與技術發展相結合。從而使學生從算法原理和理論基礎中跳出來，提升到知識的應用的層次。適應“卓越計劃”提出的培養學生工程能力的要求。

（2）在實驗課程建設方面根據“卓越計劃”的要求，以培養學生的工程能力和知識的綜合運用能力為目標。通過建立知識-能力-實驗內容關系矩陣。將各個知識點的能力培養落實到各個實驗項目環節。并針對不同類型實驗，優化其實驗方法。

（3）在教學方法方面通過比較不同的方法有不同的特點和其適應性，將其融入到不同類型知識的教學過程中。尤其是借鑒國外要求學生完成課程project的方式，培養學生運用知識綜合解決問題的能力，以及團隊協作和工程素質。

作者：蔣占四 王衍學 鄭偉光 單位：桂林電子科技大學機電工程學院