现代设计方法教学方法改革研究

　　摘要根据新的人才培养模式及现代设计方法课程教学内容的特点，选择适当的教学手段和方法，采用多媒体课件演示与实际操作及训练相结合的教学方法对课程内容进行讲解。利用探究式研讨教学方法，将采用传统设计方法已经完成的减速器设计贯穿于现代设计方法的整个教学过程，在学习基本理论的同时进行实际应用训练，增强学生对新知识的熟知感，利于激发学习兴趣、提高学习积极性。

　　关键词现代设计方法改革探究式教学

　　中图分类号：G424文献标识码：A

　　0前言

　　现代设计方法课程是我校机械设计制造及其自动化专业的专业课，是一门综合性课程，它融汇了当今科学技术的精华，涵盖了基础学科、计算机及机械学科的大部分内容，与各相关学科紧密相联。现代设计方法课程的特点是设计方法种类繁多、理论性很强，部分基础理论知识复杂且抽象，涉及到高等数学、工程数学、机械制图、数学建模、数值分析、

　　美学法则等基础及专业知识。①②根据本课程内容的特点，如果单纯运用板书教学方法，学生会感到枯燥乏味，失去学习的兴趣；多媒体教学虽然具有传递的信息量大、生动、形象直观及便于理解的优点，但是仍不能使学生亲身感触到现代设计手段在实际产品设计过程中的显著优势。因而，有必要对现代设计方法的教学方法和手段进行全方位的改革，从而调动学生学习的积极性和主动性，提高学生应用现代设计方法解决实际工程问题的能力。

　　1现代设计方法内容简介

　　（1）计算机辅助设计CAD。主要讲述现代CAD技术的内涵及主要研究内容；工程数据处理方法；计算机绘图基本原理及机械工程图的绘制。（2）计算机辅助工程CAE。主要讲述在现代设计方法中，对产品及其重要零部件进行力学分析及优化分析计算的有限元法。（3）机械优化设计。主要讲述借助于最优化数值计算方法在计算机上寻求工程最优方案的数值解法。（4）可靠性设计。主要讲述产品的可靠性指标及量值，对可靠性指标进行合理的分配，再把规定的可靠性指标设计到产品中去。

　　2教学方法及手段改革探索

　　现代设计方法理论内容的整个教学过程以多媒体课件教学为主线，板书教学为辅助手段进行。每一独立授课环节的多媒体课件都是根据授课内容的具体特点采用不同表现形式进行制作，③并附之与讲解内容相关的成功案例。例如理论性较强的内容，多媒体课件的制作为纲领性的，具体内容讲解以板书为主，将所用到具体基础学科知识依据学生所用教材给予提示，具体到章节；实践性较强的内容，以实际应用案例为导向，实施启发性教学，④使现代设计概念先入为主，增强学生学习的能动性。为使学生能够充分理解消化所学知识，根据授课进度安排上机训练。利用比较教学法，将传统机械设计方法设计的减速器关键部件及整体模型用现代设计手段进行重现，比较二者的设计结果。

　　2.1计算机辅助设计CAD阶段

　　（1）工程数据处理。播放精选的相关视频资料，使学生体会传统设计与现代设计过程中查询工程数据的不同手段和方法，从而理解对传统纸质记载的工程数据进行处理的必要性。选用机械设计课程设计中所用到的典型数表和线图，根据其不同特点采用不同方法进行工程数据处理，常用方法是程序化和建立工程数据库。课后安排上机练习，主要熟悉工程数据的各种处理方法。建议学生自由选择机械设计课程设计过程中曾用过的数表或线图进行处理，同学之间最好不要重复，以尽可能多地处理工程数据。所有结果留待后续设计使用。（2）关键零部件的三维模型建立。结合工程应用软件Solidworks讲述不同的产品建模方法，重点讲述特征建模方法。上机练习时，同学们分成几个小组，尝试采用调用程序或检索数据库的方法进行齿轮和轴的几何尺寸设计。设计过程中及时发现工程数据处理结果的不合理及不正确性并进行修改。

　　2.2计算机辅助工程CAE阶段

　　有限元基本理论部分涉及大量高等数学公式的推导，知识点比较分散、零碎，学生听课时感觉枯燥、乏味，不感兴趣，不利于集中注意力。因而，该部分内容的讲解主要注重关键问题的处理方法，对于繁琐的公式推导仅给予简单的处理说明，并给出具体参考资料让学生课下参阅。本章内容主要包括结构离散化、单元分析、整体分析及后续结果处理。每一个知识环节讲解完毕，通过上机训练，利用Ansys软件进行演示，将理论知识与实际应用结合起来。

　　上机练习课时，学生练习使用Ansys应用软件，将设计过的齿轮和轴等减速器的关键零部件进行应力、应变及变形分析。