机械工程专业计算方法课程教学改革与实践

申霄伦

摘要：工程教育专业认证促进高等教育发展，提高教育质量。在机械工程专业认证大环境下，计算方法课程成为我校机械工程专业学生必选的一门课程。该课程是一门紧密结合计算机编程的数学类课程，也是科学计算的基础。该课程可加强学生的数学修养，提高学生科学计算的能力，培养学生的基本运算能力、分析问题和解决问题的能力，为机械工程类学生今后的专业课学习、科学研究和工程设计奠定数学基础。

关键词：机械工程;计算方法;实践教学;分层教学

中图分类号：G642 文献标识码：A

引言

工程机械运用技术服务于工程机械制造业的后市场，主要包括工程机械的技术咨询、售后服务、产品改进反馈和销售推广等方面，以及服务于施工企业中对工程机械操作与维修方面技能型人才的需求，使得工程机械全寿命周期形成闭环系统。该行业涉及机械制造、电液控制、市场营销和机械诊断等多专业领域，对人才的综合能力提出了很高的要求。课程体系是人才培养的核心，通过构建合理的专业课程体系，精准设置课程对接企业行业岗位需求，从而培养出适用岗位职业能力的高素质技能型人才。

1工程机械运用技术专业课程体系存在的问题

1.1课程设置与企业岗位需求衔接不够

随着社会发展，新技术、新工艺不断涌现，原有的专业课程标准已不能满足企業岗位职业能力的需求，甚至部分课程内容已经被新技术所淘汰，这就要求不断创新课程体系建设，合理设置专业课程，根据行业企业岗位需求制定课程标准并予以严格执行，同时建立动态的课程体系监控制度，不断对开设课程进行优化调整，以培养出高素质的技术技能人才。

1.2理论知识与实践教学衔接不够

工程机械运用技术专业的主要课程实践性都非常强，这就要求学校投入大量资金建设不同专业课程的实训室，由于资金有限，部分课程实训条件较差，实训仪器设备较落后，有些课程甚至没有实训室，造成了课程体系偏重理论而忽视了实践环节，这使得理论知识与实践能力不能交汇融通，理论与实践相脱节。所以，在课程体系的建设中应该重视实践教学的重要性，多渠道筹措资金，不断提高实践教学条件，使理论与实践相融通。

2机械工程专业计算方法课程教学改革与实践

2.1改革教学内容

首先，针对机械工程专业特点，将课程内容做适当调整，增加机械工程相关实例。课程内容讲解上重思路、重方法、重应用，使学生理解和掌握“计算方法”中的基本概念、理论和方法基础上，学会实际问题应用，提升计算机应用求解的水平，体验理论研究解决实际问题的乐趣。教师课堂讲授绪论、Matlab基础知识、非线性方程求根、求解线性方程组、插值与拟合、数值积分及常微分方程的各种计算方法。32学时的课程中既要开展理论教学又要开展实验教学，原则上对每部分内容都进行讲解，但以基础讲解为主，其他计算方法学生可课外自学。教师对计算方法理论从能解决什么机械工程问题入手开始讲解，到该方法建立过程，最后进行结果分析。通过课堂教学，使学生对一些基本概念和各计算方法的原理和求解思路能够理解。

2.2、开展分层教学

在计算方法课程教学中，学生需完成教师布置的课堂任务。但由于学生个体有差异，该课程在教授过程中采用分层教学，充分体现尊重个体差异，给不同程度的同学都提供机会和学习空间。例如，布置每次课堂作业时，都分为基本验证性题目、工程题目和提高题目。课堂所有同学完成基本验证性题目为该次课堂及格，完成机械工程题目达到该次课堂良好成绩，完成提高题目，则取得该次课堂优秀成绩。从多年实践效果看，分层教学的教学效果很好，多数同学希望得到更好成绩，会不断挑战自己，希望达到最优。经常会出现下课很久了，同学们也不愿离去。总体来说，在课堂实践环节，由于同学们比较接受这种教与学相结合的方式，所以即使是在多数人眼中认为学习可能会吃力的跟班学习的留学生和新疆同学，也能取得课堂测试良好的成绩。

2.3学科基础课程实验教学平台

“机械原理”“机械设计”等课程是机械类本科生的核心专业基础课程。传统的实验教学模式为学生认识实体教具并配合教师的讲解和演示完成对简单机构的认知，受物理教具功能、数量等限制，很多核心知识点难以讲解透彻，教学效果不太理想。利用虚拟仿真技术，学科基础课程实验教学平台建立了大量的三维仿真模型，极大地丰富了实验教学资源，让学生直观地学习常见机构和零部件的工作原理和运动情况，大大提升了教学质量和效率。

2.4基础实践能力培养

基础实践能力培养主要包括培养学生基本实验技能的物理实验、电工电子实验、力学及机械设计基础实验等;培养学生基础设计能力的工程制图实践、计算机程序设计等;培养学生机械基本技能的金工实训;培养学生具备初步机械工程概念的认识实习;培养学生具备初级社会实践技能的暑期社会实践等。依托科技创新实践基地，丰富和充实了课堂教学内容，使实践教学的整体内容与现代机械工程领域的前进方向相匹配，不但有助于提高学生学习积极性，也提升了学生今后的就业能力及专业适应面。

2.5建设工程实践创新基地，丰富实践教学

1.依托工程实践创新基地，遵从成果导向的教育理念，更新并丰富学生实验题目，以满足学生创新学习要求，提高人才培养质量。机械类专业是一个传统的专业，也是一个不断发展、与时俱进的专业。在不断的发展进程中，制造业中涌现了大量的先进科学技术，完善、更新、丰富实践教学，使之适应机械领域的新发展、新要求，并通过持续关注机械学科的新成果，将新技术、新成果引入课程才能满足学生的创新能力培养要求，如：及时增加机器人、3D打印、先进制造技术方面的实验平台，通过丰富现有实验条件，不断充实教学内容，真正使学生做到理论联系实际并融会贯通。

2.依托工程实践创新基地，组织学生课外学习兴趣小组，倡导和支持学生的学术创新活动，鼓励学生积极参加各类竞赛。通过开放实验室，组织课外科研活动，使学生按照学习兴趣、自身发展特点和能力成立多种多样不同方向的科技小组，科技小组采用自我管理的方式，主要是由高年级学生通过传、帮、带的方式带动低年级学生，根据本组研究方向展开相关的科技活动，这种课外学习兴趣小组既有利于培养学生的学习兴趣，培养学生的工程实践创新能力，也促进了学生管理能力的提高。此外，专业教师可以根据各个课外学习兴趣小组建立的不同类型的科技活动实验室，将素质高、能力突出的学生吸纳到自己的科学研究项目中，进一步培养学生攻关高端技术的能力。

3.依托工程实践创新基地，针对教师现有的科研方向，增加科研设备投入，通过完善科研设施条件，形成具有独特优势的学术氛围和科研环境，使人才培养、科学研究、社会服务的层次进一步提升。在充实学生实践教学硬件条件的同时，增添与专业教师的科学研究方向相关的科研仪器设施，进一步强化学科科研平台建设、发挥学科特色和优势，促使科研水平的提升带动学科发展。

结束语

机械工程专业认证促进了专业教育质量，也提高了对机械工程专业计算方法课程的重视和要求。笔者采用课堂教学与实践相结合，开展了基于机械工程题目的实践教学探索，进行了计算方法课程在机械工程专业的教学改革与实践，通过分层教学，提高了学生自主学习兴趣和解决机械工程领域的数学问题的能力。

参考文献：

[1] 朱立达，宁晋生，巩亚东，史家顺.基于机械工程学科的新式工程教育模式改革探析[J].中国大学教学，2018，（8）：19-25.

[2] 孙晶，张伟，崔岩，王殿龙，刘新.工程教育专业认证的持续改进理念与实践[J].大学教育，2018，（7）：71-73，86.

[3] 刘炎，王侃.工科院校“分层教学、分流培养、分类成才”培养模式探索[J].中国大学教学，2018，（8）：38-40.

（作者身份证号码：130528198806215414）