机械设计制造及其自动化专业本科生现代设计方法课程群建设的改革与建设

王桂从　李映君　王玉增　高常青++王潍

0 引言

现代设计方法是一门种类繁多、知识面广、综合性强的学科群，其课程体系包含计算机辅助设计、机械优化设计、有限元法、可靠性设计、疲劳设计、虚拟设计、创新设计、绿色设计、人机工程、并行设计等50多门课程。由于新知识、新技术的不断涌现，现代设计方法课程群的内容涉及面将越来越广。

机械设计制造及其自动化专业是最为普遍的高校机械类专业，目前开设此专业的高校全国有500多所。济南大学机械设计制造及其自动化专业的培养目标在于培养德智体美全面发展，具备人文素质与科学素养，基础扎实、实践能力强、具有创新精神的高级复合型专门人才。由于科技的进步以及计算机技术的发展要求学生能够尽快地掌握现代设计方法，为其以后从事生产设计工作奠定必要的理论基础，在有限的教学学时下，围绕专业人才培养目标要求，以基本素质培养和技术应用能力主线，以课程的逻辑关系为纽带，以深化教学改革为动力，以市场需求为导向，构建合理的现代设计方法课程体系，选择适宜的教学内容，改革和更新教学方法与手段，努力完善学生的知识、能力、素质结构。

1 确定课程体系，优化教学内容

由于现代设计方法涉及学科门类多、内容广、理论深，既要牢固掌握相应的数学基础、计算机基础，又要掌握各种设计理论和方法，在有限的学时内，无论是对于教师还是学生来说，全面讲授和学习各种现代设计方法都非易事[1]。经过多年的实践与探索，结合我校实际情况，根据“重视基础、强化能力、突出特色”的原则，合理设置现代设计方法课程群的课程体系，并结合人才培养目标，依据现代设计方法各分支的成熟程度、应用效果和社会需求，将该学科的主要知识通过数门课程和相应的实践性教学环节来传授与学生[2]。依据这一原则，我们精选优化设计、虚拟设计、计算机辅助机械设计、机械创新设计、有限元设计、机械设计学等六种国内外广泛应用的现代设计方法作为课程群的主要教学内容， 根据“统筹兼顾，突出重点”的原则，以专业必修課、专业选修课构成机械设计制造及其自动化专业的两层现代设计方法课程体系，如图1所示。以机械设计学和机械优化设计作为专业必修课，其余课程作为选修课，在教师的指导下，学生根据个人的喜好选择不同的课程。

教育的目的是要培养出具有创新能力的各类人才。因此创新设计也是现代方法课程群中不可或缺的一部分。结合我校教师的科研特长，开设机械创新设计、TRIZ创新理论两门关于创新设计的选修课程。就目前来说，开设创新设计相关课程的高校不多，而涉及到TRIZ创新理论的更少。TRIZ创新理论是目前创新设计的主要方法之一，我校在TRIZ创新研究领域具有非常广的影响力，目前是中国发明协会发明方法研究会常务理事单位、中国TRIZ研究会理事单位等，在TRIZ理论研究与应用推广方面取得了丰硕的成果。作为我校的特色研究方向，开设了TRIZ创新理论选修课，旨在启发学生的创新思维，提高学生的创新设计能力。

熟练掌握机械产品设计表达手段和方法是机械设计制造及其自动化专业学生必备的技能。在课程体系中，计算机辅助机械设计和虚拟设计是计算机图形学的两个重要分支，也是计算机图形学在机械设计领域中的重要应用，同时也是产品设计方法从二维设计到三维设计再到虚拟设计的逐步提升。 通过这两门选修课的学习，同学们可以掌握计算机辅助设计和虚拟设计两种设计方法的基本原理。为了培养学生的应用能力，辅以计算机辅助绘图和三维实体造型设计两门选修课，这两门课主要依托目前流行的计算机辅助绘图工具，如AutoCAD、CAXA、Solidworks等，通过软件的学习训练学生的创新应用能力，同时也为以后的课外科技活动打下良好的基础。考虑到部分同学对图形学技术的学习热情，本专业还开设了计算机图形学选修课程，使学生更深入理解和掌握图形学的基本理论和算法，进一步提高图形软件的开发能力。

2 实践教学的改革与完善

积极将“现代设计方法”技能引入“专业课程设计”、“毕业设计”、“课外科技活动”等实践性教学环节，大力促进学生对产品现代设计技能的提高。毕业设计是高等学校培养人才的最后一个综合性实践环节，教师引导部分学生采用三维设计、优化设计、有限元设计、创新设计、虚拟设计等先进设计方法进行毕业设计，加深对现代设计方法等基本理论的认识，提高相关应用软件的应用水平。近年来，本科毕业设计逐年增加与现代设计方法相关的毕业设计题目，如利用SOLIDWORKS、Pro/E、UG等现代企业常用的三维设计软件进行产品的设计与仿真分析、采用ANSYS、ADAMS等软件对简单产品或机械系统进行有限元或机械动力学仿真、采用计算机辅助创新设计平台Pro/Innovator按照TRIZ理论对系统进行创新设计实践，提高学生的创新能力、利用MATLAB工具对机械零部件进行优化设计的毕业设计题目层出不穷。“教学相长”理念下，一方面本科毕业论文质量不断提高，另一方面教师的教学潜力也不断被发掘。

鼓励学生踊跃参加课外科技活动，提高学生针对实际需求进行机械创新、设计、制作的能力。利用课外时间组织学生利用“现代设计方法”相关的知识与技能积极参加全国大学生各类竞赛活动，如全国大学生数字化创新设计大赛、全国大学生机械设计创新大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛、CDN中国汽车设计大赛等国家级、省级比赛，培养了学生的创新设计能力，加强了工程实践的训练和学生对现代设计方法的认识。通过参加科创大赛等课外活动和毕业设计等实践环节，更加细致的掌握设计思想、设计步骤和软件操作能力，提高学生解决工程实际问题的能力。

3 总结语

为了提高机械设计制造及其自动化专业学生的工程设计能力，培养基础更扎实、知识面更宽、创新能力更强的专门人才，以“重视基础、强化能力、突出特色”为原则，从课程体系建设和实践教学两方面对现代设计方法课程群建设进行了探讨。下一步我们在现有的课程体系的基础上进一步完善网络化教学资源，改善教学手段和教学方法，提高课程群建设水平。

【参考文献】

[1]张鄂.“现代设计方法”省级精品课程的建设与改革.教育教学论坛，2015（51）：99-103.

[2]武兰英，高勇伟，韩林山.机械类本科生《现代设计方法》课程教学研究. 华北水利水电学院学报（社科版），2011，27（2）：176-178.endprint