汪中厚 曹歡 劉欣榮

【摘 要】《CAE技術(shù)及應(yīng)用》課程是以多門理論課程為基礎(chǔ)，并能反作用于理論課程的一門學(xué)科。但在目前的CAE教學(xué)中并沒有實現(xiàn)與理論課程的緊密聯(lián)系，且純理論知識的講解不利于CAE課程的教學(xué)。本文通過多樣化教學(xué)以及項目驅(qū)動式教學(xué)來提高學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

【關(guān)鍵詞】CAE ? ?理論課程 ? ?改革

引言

隨著機(jī)械加工制造業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展以及計算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，CAE的有限元分析方法已從工程結(jié)構(gòu)分析計算擴(kuò)展到幾乎所有科學(xué)領(lǐng)域，成為一種應(yīng)用廣泛且實用高效的數(shù)值分析方法[1]。故而，《CAE技術(shù)及應(yīng)用》課程已進(jìn)入各高校的培養(yǎng)計劃中，但在學(xué)習(xí)該課程之前需具備力學(xué)基礎(chǔ)以及有限元的基本原理等。其中力學(xué)基礎(chǔ)課程又包括工程力學(xué)（材料力學(xué)、理論力學(xué)）、彈塑性力學(xué)等;有限元的基礎(chǔ)原理包括線性代數(shù)、數(shù)值分析、微積分原理等。由此可知，在CAE課程教授的同時需加強(qiáng)對理論知識的學(xué)習(xí)，除此以外，《CAE技術(shù)及應(yīng)用》的主要內(nèi)容是對有限元分析軟件的學(xué)習(xí)，在此選擇由美國公司推出的Pro/Mechanica軟件，它可以完全實現(xiàn)幾何建模和有限元分析的無縫集合，在集合建模之后無須退出設(shè)計環(huán)境就能進(jìn)行有限元分析[2]。應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生對CAE軟件實踐性地操作與運(yùn)用，在有限的課時內(nèi)，達(dá)到教學(xué)的最佳效果。

1教學(xué)現(xiàn)狀

1.1缺乏知識銜接

《CAE技術(shù)及應(yīng)用》課程將理論與技術(shù)實踐相互貫通，著重加強(qiáng)有限元技術(shù)的應(yīng)用及一些相關(guān)CAE新技術(shù)的介紹，遵循理論與實踐結(jié)合的教學(xué)體系和方法。理論離不開彈性力學(xué)基礎(chǔ)、高等代數(shù)以及有限元基本原理等學(xué)科。比如在建立CAE結(jié)構(gòu)模型時，首先得對零件進(jìn)行受力分析，就涉及到《理論力學(xué)》中的拉壓力、扭矩、彎矩。通過學(xué)習(xí)《CAE技術(shù)及應(yīng)用》這門課程，幫助學(xué)生在分析模型時加深對基礎(chǔ)知識的理解，而現(xiàn)有的CAE教學(xué)過程中缺少與其他基礎(chǔ)知識的結(jié)合。

1.2課程缺乏創(chuàng)新性

在現(xiàn)有的教學(xué)中，課堂多以老師為中心，教師依照PPT講課，造成“滿堂灌”的現(xiàn)象，使得學(xué)生被動地去接受知識。在這種模式下培養(yǎng)出的學(xué)生缺少對課程的積極性和自我創(chuàng)新的能力。雖然在課程的教授中會采用一個個典型的實例使得學(xué)生學(xué)習(xí)軟件的運(yùn)用，但是缺少給學(xué)生自己實踐操作的環(huán)節(jié)，學(xué)生不能很好地消化教師所講的內(nèi)容，而只會“依葫蘆畫瓢”式地記憶教師所操作的內(nèi)容，這是在軟件教學(xué)上存在的一個很普遍的現(xiàn)象，更不用說培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性。

2 CAE課程設(shè)置

2.1多樣化教學(xué)

理論力學(xué)課程可以和CAE課程協(xié)同并進(jìn)，相輔相成。在CAE的課堂上，教師不僅要以軟件的教學(xué)為主，還要穿插一些對理論知識的講解，幫助學(xué)生更好地熟悉軟件，使得課堂效果能夠達(dá)到：不僅能讓學(xué)生知道如何操作軟件，還能學(xué)以致用。在理論力學(xué)課程的學(xué)習(xí)中，可加入CAE的三維造型及位移、應(yīng)力變化圖，形象生動地幫助學(xué)生理解空洞的理論知識。

2.2項目驅(qū)動教學(xué)

2.2.1項目的選擇和分組規(guī)劃

在每個章節(jié)結(jié)束之后，選擇一個屬于該章節(jié)的一個項目;在多個章節(jié)結(jié)束之后，選擇一個綜合性強(qiáng)的項目;具有代表性和實用性，可以從生產(chǎn)實踐和生活中選出，也可以是校企合作的項目;具有一定的新穎性，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在成員組成上，可以將學(xué)生分成4—5組，每組人數(shù)控制在5—6人，采用分組合作的目的，一方面避免項目的繁重給學(xué)生帶來的壓力所造成的負(fù)面效果，另一方面培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神[3]。

2.2.2項目驅(qū)動下的模式改革

（1）在CAE技術(shù)及應(yīng)用課程開設(shè)之前，就布置一個大項目，在項目的選擇上應(yīng)該是有層次的，比如完成一個復(fù)雜零件的結(jié)構(gòu)、熱力分析，分配給每個同學(xué)的課題相類似，但零件不同，這樣避免了抄襲現(xiàn)象，保證每個學(xué)生能切入到CAE的學(xué)習(xí)中。而且對該項目的考核會占大部分比重。激發(fā)學(xué)生從根本上熟練掌握對軟件的應(yīng)用。

（2）每次課可以用一個小項目做例子，引導(dǎo)學(xué)生怎樣去應(yīng)用軟件。光靠教師的講解只能達(dá)到讓學(xué)生熟悉軟件的效果，而不能讓學(xué)生掌握軟件，在課堂上應(yīng)加強(qiáng)“師生互動”環(huán)節(jié)，充分利用有限的課堂時間。在每個例子講解之后可以留給學(xué)生自主練習(xí)時間，這樣既能培養(yǎng)學(xué)生自主動手能力，又能在發(fā)現(xiàn)問題時及時解決問題，在有限的時間內(nèi)達(dá)到課程的最佳效果。

2.2.3項目教學(xué)的效果評判

項目教學(xué)的方法避免了傳統(tǒng)的結(jié)果考核模式，而注重對過程的考核;通過課后的練習(xí)能鞏固課上教師所講的內(nèi)容，并把零碎的知識點系統(tǒng)化;項目的內(nèi)容以生產(chǎn)實踐為主，密切聯(lián)系實際，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展的高新技術(shù)人才;以小組的形式完成一整套項目，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊合作精神。

3結(jié)論

本文通過結(jié)合《理論力學(xué)》課程，分析CAE教學(xué)目前存在的一些問題，并針對這些問題提出相應(yīng)的解決方案。從課內(nèi)、課外教學(xué)多方面結(jié)合，提出兩條可行的方案，其中“項目驅(qū)動教學(xué)”從一開始的項目選擇和成員組成上乃至最后的考核都合理安排，期望在實踐中提高“項目驅(qū)動”的教學(xué)價值，使得CAE課程在教學(xué)中達(dá)到最優(yōu)的效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李海峰， 吳冀川， 劉建波等. 有限元網(wǎng)格剖分與網(wǎng)格質(zhì)量判定指標(biāo)[J]. 中國機(jī)械工程，2012（03）：368-377.

[2]龔偉， 汪中厚， 黃裕華等. 基于Pro/MECHANICA的磨床床身有限元熱變形分析[J]. 精密制造與自動化，2007（03）：49-50.

[3]蔡小宇. 基于項目驅(qū)動的計算機(jī)課程教學(xué)的研究及應(yīng)用[J]. 福建電腦，2010（04）：180-182.