现代设计方法课程的教学改革探析

王雪莲

摘要：现代设计方法课程内容体系庞大，综合性强，通过学习使学生开拓视野，提高知识运用能力与创新设计能力。结合本专业实际情况，通过对现代设计方法课程现有教学现状的分析，针对课堂教学、实践环节和考核体系提出改进措施。将多学科理论体系融合渗透于教学过程，课堂教学引入实践环节，重新规划授课内容和形式，制定新的考核细则及评判标准，实现全授课周期的跟踪反馈。通过一系列改进措施，提高学生分析和解决问题的能力，培养学生个性化发展。

关键词：现代设计方法；教学改革；课堂教学；实践环节；考核体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）08-0131-03

现代设计方法是综合性较强的一门课程，它与众多学科紧密联系，内容体系庞大。通过本课程的学习，可使学生了解现代设计方法的发展概况与趋势，并对常用设计方法的理论、内涵、特点、应用领域有较深入的认识。一方面有助于开拓学生的视野，另一方面有利于提高学生的知识运用能力与创新设计能力，从而增强其创新设计意识及独立解决问题的能力，为将来从事设计工作或科学研究打下一定基础。

一、现代设计方法的教学内容及现有教学模式存在的问题

现代设计方法课程所集成的知识体系比较庞大，目前本专业现代设计方法课程共30学时，全部为理论授课学时，无实践学时。受开课学时的限制，不可能把每一种现代设计方法一一介绍，在“重基础、宽面向、重能力、新知识、少学时、低重心”的教学方针指导下，重点介绍了现代设计方法学、优化设计、有限元方法、可靠性设计的基本原理和方法。在此基础上，为反映现代设计方法的发展前沿，还简要介绍了创新设计、快速响应设计、绿色设计、并行设计、虚拟设计和协同设计等几种前沿的设计理念和方法。

通过多年授课经验及课后学生听课效果反馈发现，现有教学模式存在以下问题：

1.课程内容多，课时少，学科交叉程度高，理论抽象，课堂理解吸收效果差。现代设计方法是一门工程实用性较强的新兴边缘学科，是一个种类繁多、知识面广的学科群，由多种设计方法组成。由于课时有限，目前授课内容主要是介绍理论上比较成熟并已经获得广泛应用的现代设计计算方法，主要包括现代设计方法学、优化设计、有限元法和可靠性设计。“优化设计”部分涉及到高等数学、线性代数、矩阵论等数学知识；“有限单元法”部分涉及到弹性力学知识，在求单元刚度矩阵、总体刚度矩阵，求解平衡方程中，涉及到矩阵运算，计算工作量非常大；“可靠性设计”中涉及到概率论与数理统计的知识。多学科理论的交叉，内容的多元化，使学生在听课时产生严重消化不良的现象。

2.缺少实践环节，无法深化对课程内容的理解，对解决工程实际问题的能力训练不够。实践教学是实现高校教育人才培养目标的主体教学之一，鉴于机械类专业的特点，应发挥其特色，重实践教学环节，加强学生实践能力和创新能力的培养。现代设计方法目前的授课模式均为采用多媒体的理论授课，并无实践授课环节。由于学科高度交叉，知识体系又比较庞大和抽象，课堂的理解消化能力本来就不理想，若无实践环节来加深知识点的巩固，很难达到理想的学习效果。随着社会对人才能力需求的高标准化，机械类专业所培养的学生，不但要有扎实的理论基础，还要有解决实际问题的能力。尤其像现代设计方法这种设计理论类的课程，进行理论学习的同时，更要注重培养学生利用理论方法解决实际工程问题的能力，理论与实践相结合，才能达到最佳的授课效果，提高学生的学习效率。实践教学在使学生更好地领会并掌握现代设计方法在实际工程中的正确应用，培养学生基本素质和能力等方面具有不可替代的重要作用。

3.考核方法过于形式化，很难真实反映授课效果。现代设计方法目前采用的是平时成绩与卷面考核综合评价的考核机制，成绩评定方法为：出勤10分+平时作业10分+期末考试80分，课程考核还是以卷面考试成绩为主。通过多年的教学实践发现，闭卷考试只能考查学生对一些基本概念和固定规律的死记硬背的功夫，无法得知学生真正的理解程度，对学生自学能力、应用能力、动手能力和创新能力的培养益处甚小。卷面测试的试题内容通常是对一些基本概念和定理字面意思的理解或简单应用，试题类型具有一定的局限性，即使有些学生课堂上不听课，只要考试前几周突击复习，通过一些类似于题库的训练，也可以通过考试，这就使整个考核过程变成了纯粹的应试过程。考生比较粗心，计算容易出错，导致卷面成绩不理想等等，不能由此判定该生对该门课程的掌握程度，该成绩也不能反映出学生的综合能力。平时作业考核部分达到的效果更是差强人意，大部分同学的作业都存在抄袭现象，一个班级只要几个人做出答案，其余的同学基本都是照抄无误。由于授课班级包括大四毕业班，受学生找工作、考研等情况的影响，将出勤情况作为考核指标更是任课教师为保证出勤率的无奈之举。由此可以看出，目前的考核方式弊端很大，无法真实的评价教学效果。

二、现代设计方法教学改革措施

针对现代设计方法课程授课内容特点及现有教学模式的不足，从以下几方面提出改进措施：

1.基本理论讲授。借鉴长安大林钟祺教授曾提出“数力合授”方法，在《现代设计方法》授课过程中针对同一个问题采用不同学科的理论和思维进行联合授课，将多学科理论体系融合渗透于同一个问题之中，同时再辅以课堂多媒体教学，采用播放图像、动画、声音、视频等手段，使许多抽象问题具体化、生动化。在加深学生对问题理解的同时，降低基础理论的枯燥乏味性，拓展学生的知识面，激发学生学习的兴趣，提高学习的主动性，同时也可以培养学生解决同一个专业问题的多学科思维模式。

2.实践教学。《现代设计方法》课时严格控制在30学时，增加实验学时是基本不可行的，至于生产实习或者社会实践更是受种种客观因素的影响，实施起来比较困难。由于课程能够进行实践的部分主要集中在优化设计、有限单元法和可靠性设计这三部分，而这三部分的知识结构都是理论计算偏多，多学科理论体系交叉程度高的特点，所以实践环节的增加可以有兩种途径：

（1）教師课堂授课时增加实际工程案例分析。在讲授理论内容的同时选取相应的实际工程案例进行分析，使学生在课堂上就能将知识点消化吸收，既节省课后复习时间，又能使学生很快的留下直观印象。这需要授课教师对所讲内容进行高度精练，既能在完成原大纲规定的理论授课环节的同时引入实际案例分析环节，又不需额外增加学时。这对授课教师的总结概括能力是一个挑站，需要在授课内容的编排上花费一些心思，既精炼、全面，又生动，使学生容易接受。

（2）将实践内容纳入考核体系。每讲完一个部分，布置大作业，让学生按要求自行分组，自行规划组成成员的任务，每个组要针对作业内容进行课堂讨论，大作业成绩评定根据作业内容完成情况和分组讨论情况综合评定。大作业的性质类似于课程设计的缩小版，完成的方式方法和手段让学生自行选择，通常需要采用C语言，C++，VB，MATLAB，ADAMS和ANSYS等常用的编程语言和工程分析软件来完成，可以督促学生对常用的程序语言和设计软件的学习，拓宽学生知识面。

3.考核方法。考核内容仍然由考勤、课后作业和闭卷考试三部分构成，增加大作业在考核体系中的比重。考勤以平时上课随机点名为主，占总成绩的10%。课后作业以布置典型的工程案例分析为主，要求利用相关编程软件或分析软件完成；成绩评定时不仅以作业内容完成的情况为参考，同时要求每位同学提交作业时针对自己的作业进行简短介绍，这部分内容可在课后进行，不占用课堂时间，这部分成绩占30%。闭卷考试全面考察学生对基本知识点的掌握情况，占总成绩的60%。改进后的考核体系即考核了基础知识，又能对学生的个人能力有所了解。这种跟踪式考核方法即能从全局上评价教学效果，也能反映出阶段性教学状态。

三、结论

遵循科学的发展规律，适应新时期高校人才培养的新形式，对现代设计方法课程进行教学改革。从提高授课内容的多学科融合力度，授课手段方法的多元化，将实践教学引入课堂讲授和考核体系，采用针对一个问题多学科联合授课的思路，重新规划授课内容和形式，重新制定考核指标，并配比各指标所占比重，制定新的考核细则及评判标准，将考核机制贯穿整个授课周期，提高考核体系对真实授课效果的评判力度，实现全授课周期的跟踪反馈。

内容结构上的多学科联合授课，加入实际工程案例的讲解，并配以多媒体教学手段，将工程实践训练作为考核指标，进行全授课周期的跟踪考核。从课程内容编排的多元化、授课手段方法的多元化，到考核方法的多元化，通过科学合理的安排，整个授课过程更加灵活。实时授课，实时考核，将考核贯穿整个授课周期，每一授课阶段都能有一个相对真实的效果评价，提高考核体系的评价力度。通过对《现代设计方法》多元化教学模式与考核方法的实践与探索，对课程教学大纲的修订提出一些建议，目的是加强课程建设，着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力，增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

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