機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生現(xiàn)代設(shè)計方法課程群建設(shè)的改革與建設(shè)

1、 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生現(xiàn)代設(shè)計方法課程群建設(shè)的改革與建設(shè) 王桂從李映君王玉增高常青+王濰0 引言現(xiàn)代設(shè)計方法是一門種類繁多、知識面廣、綜合性強(qiáng)的學(xué)科群，其課程體系包含計算機(jī)輔助設(shè)計、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計、有限元法、可靠性設(shè)計、疲勞設(shè)計、虛擬設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計、綠色設(shè)計、人機(jī)工程、并行設(shè)計等50多門課程。由于新知識、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代設(shè)計方法課程群的內(nèi)容涉及面將越來越廣。機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)是最為普遍的高校機(jī)械類專業(yè)，目前開設(shè)此專業(yè)的高校全國有500多所。濟(jì)南大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)在于培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展，具備人文素質(zhì)與科學(xué)素養(yǎng)，基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神的高

2、級復(fù)合型專門人才。由于科技的進(jìn)步以及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展要求學(xué)生能夠盡快地掌握現(xiàn)代設(shè)計方法，為其以后從事生產(chǎn)設(shè)計工作奠定必要的理論基礎(chǔ)，在有限的教學(xué)學(xué)時下，圍繞專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，以基本素質(zhì)培養(yǎng)和技術(shù)應(yīng)用能力主線，以課程的邏輯關(guān)系為紐帶，以深化教學(xué)改革為動力，以市場需求為導(dǎo)向，構(gòu)建合理的現(xiàn)代設(shè)計方法課程體系，選擇適宜的教學(xué)內(nèi)容，改革和更新教學(xué)方法與手段，努力完善學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)。1 確定課程體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容由于現(xiàn)代設(shè)計方法涉及學(xué)科門類多、內(nèi)容廣、理論深，既要牢固掌握相應(yīng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、計算機(jī)基礎(chǔ)，又要掌握各種設(shè)計理論和方法，在有限的學(xué)時內(nèi)，無論是對于教師還是學(xué)生來說，全面講授和學(xué)習(xí)各種現(xiàn)

3、代設(shè)計方法都非易事1。經(jīng)過多年的實(shí)踐與探索，結(jié)合我校實(shí)際情況，根據(jù)“重視基礎(chǔ)、強(qiáng)化能力、突出特色”的原則，合理設(shè)置現(xiàn)代設(shè)計方法課程群的課程體系，并結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)，依據(jù)現(xiàn)代設(shè)計方法各分支的成熟程度、應(yīng)用效果和社會需求，將該學(xué)科的主要知識通過數(shù)門課程和相應(yīng)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)來傳授與學(xué)生2。依據(jù)這一原則，我們精選優(yōu)化設(shè)計、虛擬設(shè)計、計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計、有限元設(shè)計、機(jī)械設(shè)計學(xué)等六種國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代設(shè)計方法作為課程群的主要教學(xué)內(nèi)容， 根據(jù)“統(tǒng)籌兼顧，突出重點(diǎn)”的原則，以專業(yè)必修課、專業(yè)選修課構(gòu)成機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的兩層現(xiàn)代設(shè)計方法課程體系，如圖1所示。以機(jī)械設(shè)計學(xué)和機(jī)械優(yōu)化設(shè)計

4、作為專業(yè)必修課，其余課程作為選修課，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)個人的喜好選擇不同的課程。教育的目的是要培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的各類人才。因此創(chuàng)新設(shè)計也是現(xiàn)代方法課程群中不可或缺的一部分。結(jié)合我校教師的科研特長，開設(shè)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計、TRIZ創(chuàng)新理論兩門關(guān)于創(chuàng)新設(shè)計的選修課程。就目前來說，開設(shè)創(chuàng)新設(shè)計相關(guān)課程的高校不多，而涉及到TRIZ創(chuàng)新理論的更少。TRIZ創(chuàng)新理論是目前創(chuàng)新設(shè)計的主要方法之一，我校在TRIZ創(chuàng)新研究領(lǐng)域具有非常廣的影響力，目前是中國發(fā)明協(xié)會發(fā)明方法研究會常務(wù)理事單位、中國TRIZ研究會理事單位等，在TRIZ理論研究與應(yīng)用推廣方面取得了豐碩的成果。作為我校的特色研究方向，開設(shè)了TRIZ創(chuàng)

5、新理論選修課，旨在啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力。熟練掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計表達(dá)手段和方法是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生必備的技能。在課程體系中，計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計和虛擬設(shè)計是計算機(jī)圖形學(xué)的兩個重要分支，也是計算機(jī)圖形學(xué)在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域中的重要應(yīng)用，同時也是產(chǎn)品設(shè)計方法從二維設(shè)計到三維設(shè)計再到虛擬設(shè)計的逐步提升。 通過這兩門選修課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們可以掌握計算機(jī)輔助設(shè)計和虛擬設(shè)計兩種設(shè)計方法的基本原理。為了培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，輔以計算機(jī)輔助繪圖和三維實(shí)體造型設(shè)計兩門選修課，這兩門課主要依托目前流行的計算機(jī)輔助繪圖工具，如AutoCAD、CAXA、Solidworks等，通過軟件的學(xué)習(xí)訓(xùn)練學(xué)生

6、的創(chuàng)新應(yīng)用能力，同時也為以后的課外科技活動打下良好的基礎(chǔ)。考慮到部分同學(xué)對圖形學(xué)技術(shù)的學(xué)習(xí)熱情，本專業(yè)還開設(shè)了計算機(jī)圖形學(xué)選修課程，使學(xué)生更深入理解和掌握圖形學(xué)的基本理論和算法，進(jìn)一步提高圖形軟件的開發(fā)能力。2 實(shí)踐教學(xué)的改革與完善積極將“現(xiàn)代設(shè)計方法”技能引入“專業(yè)課程設(shè)計”、“畢業(yè)設(shè)計”、“課外科技活動”等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，大力促進(jìn)學(xué)生對產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計技能的提高。畢業(yè)設(shè)計是高等學(xué)校培養(yǎng)人才的最后一個綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)部分學(xué)生采用三維設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計、虛擬設(shè)計等先進(jìn)設(shè)計方法進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，加深對現(xiàn)代設(shè)計方法等基本理論的認(rèn)識，提高相關(guān)應(yīng)用軟件的應(yīng)用水平。近年來，本科畢業(yè)設(shè)計

7、逐年增加與現(xiàn)代設(shè)計方法相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計題目，如利用SOLIDWORKS、Pro/E、UG等現(xiàn)代企業(yè)常用的三維設(shè)計軟件進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計與仿真分析、采用ANSYS、ADAMS等軟件對簡單產(chǎn)品或機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行有限元或機(jī)械動力學(xué)仿真、采用計算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計平臺Pro/Innovator按照TRIZ理論對系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計實(shí)踐，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、利用MATLAB工具對機(jī)械零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的畢業(yè)設(shè)計題目層出不窮。“教學(xué)相長”理念下，一方面本科畢業(yè)論文質(zhì)量不斷提高，另一方面教師的教學(xué)潛力也不斷被發(fā)掘。鼓勵學(xué)生踴躍參加課外科技活動，提高學(xué)生針對實(shí)際需求進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新、設(shè)計、制作的能力。利用課外時間組織學(xué)生利用“現(xiàn)代

8、設(shè)計方法”相關(guān)的知識與技能積極參加全國大學(xué)生各類競賽活動，如全國大學(xué)生數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學(xué)生機(jī)械設(shè)計創(chuàng)新大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、全國“TRIZ”杯大學(xué)生創(chuàng)新方法大賽、CDN中國汽車設(shè)計大賽等國家級、省級比賽，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力，加強(qiáng)了工程實(shí)踐的訓(xùn)練和學(xué)生對現(xiàn)代設(shè)計方法的認(rèn)識。通過參加科創(chuàng)大賽等課外活動和畢業(yè)設(shè)計等實(shí)踐環(huán)節(jié)，更加細(xì)致的掌握設(shè)計思想、設(shè)計步驟和軟件操作能力，提高學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。3 總結(jié)語為了提高機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生的工程設(shè)計能力，培養(yǎng)基礎(chǔ)更扎實(shí)、知識面更寬、創(chuàng)新能力更強(qiáng)的專門人才，以“重視基礎(chǔ)、強(qiáng)化能力、突出特色”為原則，從課程體系建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)兩方面對現(xiàn)代設(shè)計方法課程群建設(shè)進(jìn)行了探討。下一步我們在現(xiàn)有的課程體系的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)資源，改善教學(xué)手段和教學(xué)方法，提高課程群建設(shè)水平?！綬eference