基于“智能”技师培养的现代设计方法课程教学探讨

钱晓平

摘要：现代设计方法是技师学院机械专业“本科+技师”应用型人才培养的一门重要专业基础课，课程内容理论性强、涉及范围广、实践性要求高。准对培养目标探讨课程教学内容与方法，强化应用和实践，以提高学生学习积极性和教学质量。

关键词：本科+技师;智能型;现代设计方法

技师是具备相关技术，掌握或精通某一类技巧、技能的人员，传统技师主要注重的是技能水平。随着时代的发展、科技的进步，现代社会的专业化、自动化、数字化、网络化、智能化程度越来越高，应用越来越广泛，从而对相关人员的专业技能要求将逐渐下降，智能水平要求日益提升。智能是将感觉、记忆、回忆、思维、语言、行为的整个过程，设计是把一种设想通过合理的规划、周密的计划、通过各种感觉形式传达出来的过程，设计是智能的核心。然而，当前作为我国高技能人才培养主阵地的技师学院，其技师培养方式与过程中，单纯重视操作技能训练，片面强调社会化考核的对口训练，造成培养出来的技师存在技能单一、综合能力弱等诸多问题。为适应当今基于知识经济发展趋势的智能制造产业对技能人才的需求，无锡技师学院“本科+技师”应用型人才培养模式，在课程体系设置上开设了现代设计方法课程教学。

1课程定位与内容选取

现代设计方法课程是机械类专业的一门重要专业课程，其综合性和实践性强、多元交叉性，涉及内容体系庞大。通过本课程的学习，可使学生了解现代设计方法的发展概况与趋势，对常用现代设计方法理论、创新思维和技法、内涵、特点、应用领域有一定的认识，有助于开拓学生的视野;让学生熟悉计算机在设计领域中的应用，扩大学生专业知识的广度和深度，提高学生的理论认知能力、应用实践能力和创新设计能力，为将来从事相关工作打下一定基础。

现代设计方法主要研究设计方法学的基础理论，以及优化设计、计算机辅助设计、可靠性设计、有限元法、动态设计、人工神经网络、工程遗传算法等现代设计理论与方法，课程内容丰富、理论性强、复杂抽象，涉及数学建模、数值分析、模拟仿真等多方面的知识，对学生的工程数学基础要求高。同时，该课程又具有很强的实践性，研究的内容直接面向工程中的优化设计问题，与工程应用紧密结合。

“本科+技师”应用型人才培养开设的现代设计方法课程，是侧重于工程应用技术的教学，教学内容重点应该是解决实际工程问题中的常用技术，让学生在了解基本概念、基本原理的基础上，重点掌握应用现代设计方法求解实际问题的方法和步骤。因此，课程教学内容选取了理论上成熟并已经获得广泛应用的几种现代设计方法，包括优化设计、计算机辅助设计、有限元法和可靠性设计。通过学习，学生能够解决工程实际中的一些基本问题。对于其它的现代设计理念和方法作为前沿知识介绍给学生，扩大学生的知识面。从教学内容上既突出现代设计方法的重点，又覆盖现代设计方法的全貌。

现代设计方法主要以计算机技术为基础，依靠不同层次的计算机应用软件支撑来解决工程实际问题。在教学中不要过多地局限于知识的理论介绍，而是要注重对学生实际技能的培养，让学生对常用现代设计应用软件有所了解并初步掌握。

2优化设计方法

优化设计方法是将工程设计目标转化为求解最优化问题，利用数学最优化理论，借助于计算机处理技术，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。

教学中对常用优化方法的基本理论进行讲解，辅以多媒体，采用图像、动画、声音、视频播放等手段，把抽象问题具体化、生动化，降低基础理论的枯燥乏味性。增加实际工程案例分析，选取相应的实际工程案例进行分析，激发学生学习的兴趣。

MATLAB具有强大的科技计算、图形处理、可视化等功能，已广泛应用于数值分析、工程优化、数学建模等领域。采用MATLAB软件作为课堂教学的辅助工具，将学生分组，对不同的优化计算分别使用MATLAB 进行编程求解。引入工程优化问题，让学生选择不同优化方法求解，加强了对理论知识的理解，增强了对MATLAB软件熟悉程度。

3有限元法

有限元法是根据变分原理和插值法，借助计算机技术求解工程问题的一种现代数值计算方法。通过离散化将研究对象变换成一个与原始结构近似的数学模型，再经过一系列规范化步骤以求解应力、应变、位移等参数，主要涉及静力学分析、动力学分析、非线性分析以及复合材料结构分析，是对结构复杂件进行精确分析、计算的一种十分有效的方法。

在有限元法的内容教学中，除讲述有限元法基本理论外，重点要向学生介绍工程中常用的ANSYS有限元分析軟件。通过辅助软件的应用，对一些典型结构分析实例的学习，学生既学习了基本理论，熟悉了利用ANSYS软件进行结构分析的求解过程，解决工程实际问题的能力也得到了提高。

4可靠性设计方法

可靠性设计即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程，是保证机械及其零部件满足给定的可靠性指标的一种机械设计方法。可靠性设计理论内容比较枯燥，为提高学生的兴趣，通过案例来引出可靠性问题，让学生认识学习可靠性的必要性，可靠性的重要性。 讲解可靠性的相关知识，结合实例讲解可靠性模型的建立， 如螺栓连接、轴、滚动轴承和圆柱弹簧等典型机械零件的可靠性设计。为增强学生的机械可靠性设计的实践能力，借助ANSYS可靠性分析模块把分析结果图形化，使学生对所学内容有一个生动、形象的认识。

5计算机辅助设计

计算机辅助设计技术是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助技术人员进行工程或产品的设计与分析。在现代设计中用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案，快速检索数字、文字、图形的设计信息，进行图形的编辑等。

工程数据处理的教学，播放相关视频资料，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。零部件的三维模型建立，结合工程应用软件SolidWorks、Pro/E、UG熟悉产品建模方法。AutoCAD用于二维工程图纸的绘制和二次开发。讲解CAD技术时，可以结合完成的科研项目进行，穿插引用工程实际案例演示，以增强学生的应用意识。通过对工程实例的讲解，可使学生对现代设计方法的综合应用能有更全面的认识。

6结论

现代设计方法随科技发展而不断更新。不同类型的知识采用多种的授课方法，多媒体演示与实际操作训练结合，实际应用案例与探究式教学方法结合，利于激发学生学习的兴趣，增强学生对新知识的渴求，提高学习积极性及能动性，使学生对现代设计的思想、理论、方法和手段有所掌握。围绕提高学生运用知识解决实际问题能力和创新能力，推动教学内容和教学方法的改革，使教学工作的重点真正落到学生能力培养和素质提高上来，着力技师学院机械专业“本科+技师”应用型人才的培养。

参考文献：

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