《现代设计理论与方法》课程教学改革的探讨

苏祖强 韩冷 郑凯 袁威

摘 要：本文分析了《现代设计理论与方法》这门课程的特点，对该门课程在研究生教学中存在的一些问题进行了剖析，针对相应问题提出了一些探讨性的改革方法和措施。主要是从课程内容的整合、教学方式方法的改变、考核方式的加强等几个进行教学改革。

关键词：现代设计理论与方法；教学方法；实践教学；研究生教学

1前言

随着社会的发展，人们对工业产品提出的要求越来越高，传统的产品设计理论与方法已经难以满足市场的需求。为了适应市场需求，各种新的设计理论和设计方法不断产生，而《现代设计理论与方法》就是一门主要讲解现代工业生产实践中所用的一些新理论和新方法的课程。该门课程融合了当今科学技术的精华，涵盖了现代设计理论与方法的最新发展成果，与各相关学科紧密联系，是机械电子、机械设计、工业工程等专业的研究生专业基础课程。该门课程包括的内容十分丰富，涵盖了优化设计、可靠性设计、有限元分析、计算机辅助设计、人机工程设计、摩檫学设计、反求工程、绿色设计、工业造型、动态设计、系统优化设计法和创新设计等。同时该门课程所讲解的内容与工业生产实践紧密结合，相应方法正被大量地应用于工业生产实践中，所讲解的相关知识和内容可为研究生今后的研究学习提供支撑，研究生也可以结合自身实际情况将相关理论和方法作为自己的研究课题，进行深入的研究。此外，该门课程可以极大地提高学生的工业实践能力以及工程思维能力，课程中涉及到一些软件的使用，同时在学习过程要求学生进行实际操作来加深对课程内容的理解，例如优化设计章节的内容比较抽象、理论和公式繁多，如果不对相关理论和方法进行实际操作，学生很难深入理解其理论精髓。正是因为《现代设计理论与方法》这门课程的上述特点，为了提高教学效果、激发学生的学习积极性，必须要对以往的教学方法方式进行反思和改进。

2教学过程中存在的问题

2.1课程内容过多

《现代设计理论与方法》这门课程所涉及的理论和知识点繁多，每一个章节所讲述的内容都可以独立拓展成为一门课程。该门课程的学时通常都是设置为32课时，在教学过程中很难对所有知识点都进行详细讲解，也无法对教学过程中的重点和难点进行展开，容易导致知识点讲解不清楚、学生听课效果差的情况。此外，有的章节理论公式多、所讲解的内容比较抽象难懂，如优化设计中不仅包含了大量的数学知识，而且涉及到的优化方法多，包括一维优化方法、多维优化方法、无约束优化方法和有约束优化方法等。这就导致课程内容比较枯燥乏味，学生听课过程中容易出现精力不集中、学习困难、学习兴趣不高等问题。

2.2实践教学欠缺

《现代设计理论与方法》这门课程在研究生阶段教学的主要目的是培养学生的实践动手能力和工程思维能力。该门课程涉及到的学科较多、课程的内容比较抽象难懂，还包含了大量的实践操作型的知识点，如涉及到了计算机辅助设计、有限元分析、可靠性设计等。但是，目前《现代设计理论与方法》这门课程通常都是采用以书本为指导的常规教学方法，主要还是采用老师授课、学生听课的授课模式。实践教学部分的缺失将极大地影响教学效果，严重阻碍学生对知识点的理解和创新思维的培养。

3教学改革的探索

3.1教学内容的整合

在教学实践中需要对本门课程的知识点进行梳理，改变以往以书本为指导的教学方式，采用工程案例分析为主导的教学方法，展开各个章节的教学，如可以采用以一个齿轮箱的设计为主线来贯穿整门课程的教学。齿轮箱的设计包含了多种现代设计理论和方法，在齿轮箱设计的初期阶段需要对齿轮箱的需求进行相关调研、在齿轮箱设计过程中需要对齿轮箱的设计参数进行选取、需要对设计结构的可靠性进行校核、需要采用计算机辅助设计软件辅助设计的实现、采用有限元分析软件等对设计方案进行动力学分析，此外齿轮箱还涉及到外观设计、绿色设计、齿轮箱的动态设计等多方面的内容。通过齿轮箱的设计可以有效地串联各个章节的知识、可以有效促进学生对相关知识点的掌握。此外，《现代设计理论与方法》涉及到的学科比较多，要求学生掌握一定的专业基础知识，能够比较熟练地运用常用的设计软件。因此，在教学过程中需要对相关知识进行补充，如Matlab计算软件、SolidWorks计算机辅助设计软件、Ansys分析软等。以Matlab软件为例，Matlab是一种交互式的程序语言，计算功能强大、结果显示直观。优化设计部分知识内容多、内容比较抽象、理论公式很多、理论性强、难以理解，在教学过程中可以结合Matlab软件进行实践教学，并对结果进行直观的展现可以极大地减少学生学习的难度，能够有效提高学生的学习兴趣。

3.2教学方式方法的改革

《现代设计理论与方法》这门课程的内容多而泛，传统的以书本为主导的教学模式将局限该门课程的教学，严格按照书本的框架进行授课的方式无法取得令人满意的授课效果。此外，该门课程主要面向研究生进行教学，研究生阶段的学生一般都掌握了一定的专业知识，具有了一定的查阅资料的能力和自学能力。综合考虑，在该门课程的教学过程可以采用启发式教学和体验式教学相结合的教学模式。

启发式教学可以极大地调动学生的积极性，通过提出问题、分析问题、探讨问题解决思路的教学模式，增加学生在课堂中的参与感，并且在进行讨论的过程，对相关知识点进行了详细的剖析，加深学生对知识的掌握。如在齿轮箱的设计中，可以根据载荷需要对齿轮箱的结构设计方案进行探讨式的教学、针对齿轮箱的实际工作情况对齿轮箱的结构可靠性要求进行讨论，加深学生对齿轮箱设计过程以及所涉及到的知识的认识。

体验式教学可以充分的調动学生学习的自动性，促使学生利用课余时间进行相关知识的学习。研究生阶段的教学目的与本科阶段的教学有较大的区别。作为研究生阶段的理论基础课，《现代设计理论与方法》这门课程的教学目的主要是为了提高学生分析和解决问题的能力以及工程实践能力。此外，研究生一般都具有一定自学能力和查找资料的能力。因此，在该门课程的教学过程中可以采用学生自主授课的模式进行教学。学生自主授课一方面可以促使学生利用课余时间进行自学并查阅相关资料，锻炼学生的自学能力和收集与分析技术资料的能力，另一方面学生需要在自己理解的基础上将相关知识点清晰、明白的进行讲解，可以锻炼学生的语言表达能力和逻辑思维能力，同时也可以进一步加深学生对知识的理解。

3.3考核方式的改革

在学习过程中，学生最基本的诉求是顺利通过课程考核，因此课程的考核方式对学生的学习目的具有极大的指导作用，合理地设置课程的考核方式可以极大地促进课程的教学工作。《现代设计理论与方法》是一门紧密结合实际的课程，同时研究生阶段的教学应当是以学生客观真实地掌握相关知识、提升学生的工程实践能力为目标。该门课程的考核方式可以采用平时参与情况、实践能力评判、期末考试三个方面相结合。自主授课环节可以比较全面地考核学生的学习态度以及学生对相关知识点的掌握情况。实践能力是该门课程的重要教学目标，如通过该门课程的学习能够掌握齿轮箱的现代设计方法。期末考试可以综合评判学生对课程知识点的掌握情况。结合三者进行考核，既增加了师生互动环节，做到“教”与“学”的有效互动，又可以比较综合、全面地考察教学效果。

参考文献：

[1]闫亮，李新华，罗静.“现代设计理论与方法”课程教学经验探讨[J].中国电力教育，2014（11）：124-125.

[2]纪占玲，高勇伟，刘凯安.《现代设计理论与方法》课程的改革与实践[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2011（4）：191-192.

[3]王化更.现代设计方法课程教学方法初探[J].科技创新导报，2012（9）：158-159.

[4]潘海鸿，冼伟铨. MATLAB在《现代设计方法》教学中的应用[J].高教论坛，2001（3）：69-72.

[5]周昌静，李强.“机械设备故障诊断”课程教学改革与探索[J].教书育人：高教论坛，2016（15）.

作者简介：

苏祖强（1987.05—）男，汉族，重庆市南岸区人，重庆邮电大学先进制造工程学院讲师，博士，主要从事机械设备与故障诊断研究。