現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程的教學(xué)改革探析

王雪蓮

摘要：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程內(nèi)容體系龐大，綜合性強(qiáng)，通過(guò)學(xué)習(xí)使學(xué)生開拓視野，提高知識(shí)運(yùn)用能力與創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。結(jié)合本專業(yè)實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程現(xiàn)有教學(xué)現(xiàn)狀的分析，針對(duì)課堂教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)和考核體系提出改進(jìn)措施。將多學(xué)科理論體系融合滲透于教學(xué)過(guò)程，課堂教學(xué)引入實(shí)踐環(huán)節(jié)，重新規(guī)劃授課內(nèi)容和形式，制定新的考核細(xì)則及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)全授課周期的跟蹤反饋。通過(guò)一系列改進(jìn)措施，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法；教學(xué)改革；課堂教學(xué)；實(shí)踐環(huán)節(jié)；考核體系

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）08-0131-03

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是綜合性較強(qiáng)的一門課程，它與眾多學(xué)科緊密聯(lián)系，內(nèi)容體系龐大。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生了解現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的發(fā)展概況與趨勢(shì)，并對(duì)常用設(shè)計(jì)方法的理論、內(nèi)涵、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域有較深入的認(rèn)識(shí)。一方面有助于開拓學(xué)生的視野，另一方面有利于提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力與創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，從而增強(qiáng)其創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)及獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，為將來(lái)從事設(shè)計(jì)工作或科學(xué)研究打下一定基礎(chǔ)。

一、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的教學(xué)內(nèi)容及現(xiàn)有教學(xué)模式存在的問(wèn)題

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程所集成的知識(shí)體系比較龐大，目前本專業(yè)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程共30學(xué)時(shí)，全部為理論授課學(xué)時(shí)，無(wú)實(shí)踐學(xué)時(shí)。受開課學(xué)時(shí)的限制，不可能把每一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法一一介紹，在“重基礎(chǔ)、寬面向、重能力、新知識(shí)、少學(xué)時(shí)、低重心”的教學(xué)方針指導(dǎo)下，重點(diǎn)介紹了現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元方法、可靠性設(shè)計(jì)的基本原理和方法。在此基礎(chǔ)上，為反映現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的發(fā)展前沿，還簡(jiǎn)要介紹了創(chuàng)新設(shè)計(jì)、快速響應(yīng)設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)和協(xié)同設(shè)計(jì)等幾種前沿的設(shè)計(jì)理念和方法。

通過(guò)多年授課經(jīng)驗(yàn)及課后學(xué)生聽(tīng)課效果反饋發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有教學(xué)模式存在以下問(wèn)題：

1.課程內(nèi)容多，課時(shí)少，學(xué)科交叉程度高，理論抽象，課堂理解吸收效果差?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是一門工程實(shí)用性較強(qiáng)的新興邊緣學(xué)科，是一個(gè)種類繁多、知識(shí)面廣的學(xué)科群，由多種設(shè)計(jì)方法組成。由于課時(shí)有限，目前授課內(nèi)容主要是介紹理論上比較成熟并已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)計(jì)算方法，主要包括現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元法和可靠性設(shè)計(jì)。“優(yōu)化設(shè)計(jì)”部分涉及到高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、矩陣論等數(shù)學(xué)知識(shí)；“有限單元法”部分涉及到彈性力學(xué)知識(shí)，在求單元?jiǎng)偠染仃嚒⒖傮w剛度矩陣，求解平衡方程中，涉及到矩陣運(yùn)算，計(jì)算工作量非常大；“可靠性設(shè)計(jì)”中涉及到概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的知識(shí)。多學(xué)科理論的交叉，內(nèi)容的多元化，使學(xué)生在聽(tīng)課時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重消化不良的現(xiàn)象。

2.缺少實(shí)踐環(huán)節(jié)，無(wú)法深化對(duì)課程內(nèi)容的理解，對(duì)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力訓(xùn)練不夠。實(shí)踐教學(xué)是實(shí)現(xiàn)高校教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的主體教學(xué)之一，鑒于機(jī)械類專業(yè)的特點(diǎn)，應(yīng)發(fā)揮其特色，重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法目前的授課模式均為采用多媒體的理論授課，并無(wú)實(shí)踐授課環(huán)節(jié)。由于學(xué)科高度交叉，知識(shí)體系又比較龐大和抽象，課堂的理解消化能力本來(lái)就不理想，若無(wú)實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)加深知識(shí)點(diǎn)的鞏固，很難達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。隨著社會(huì)對(duì)人才能力需求的高標(biāo)準(zhǔn)化，機(jī)械類專業(yè)所培養(yǎng)的學(xué)生，不但要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要有解決實(shí)際問(wèn)題的能力。尤其像現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法這種設(shè)計(jì)理論類的課程，進(jìn)行理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，更要注重培養(yǎng)學(xué)生利用理論方法解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，理論與實(shí)踐相結(jié)合，才能達(dá)到最佳的授課效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。實(shí)踐教學(xué)在使學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)并掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在實(shí)際工程中的正確應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生基本素質(zhì)和能力等方面具有不可替代的重要作用。

3.考核方法過(guò)于形式化，很難真實(shí)反映授課效果?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法目前采用的是平時(shí)成績(jī)與卷面考核綜合評(píng)價(jià)的考核機(jī)制，成績(jī)?cè)u(píng)定方法為：出勤10分+平時(shí)作業(yè)10分+期末考試80分，課程考核還是以卷面考試成績(jī)?yōu)橹?。通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，閉卷考試只能考查學(xué)生對(duì)一些基本概念和固定規(guī)律的死記硬背的功夫，無(wú)法得知學(xué)生真正的理解程度，對(duì)學(xué)生自學(xué)能力、應(yīng)用能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)益處甚小。卷面測(cè)試的試題內(nèi)容通常是對(duì)一些基本概念和定理字面意思的理解或簡(jiǎn)單應(yīng)用，試題類型具有一定的局限性，即使有些學(xué)生課堂上不聽(tīng)課，只要考試前幾周突擊復(fù)習(xí)，通過(guò)一些類似于題庫(kù)的訓(xùn)練，也可以通過(guò)考試，這就使整個(gè)考核過(guò)程變成了純粹的應(yīng)試過(guò)程?？忌容^粗心，計(jì)算容易出錯(cuò)，導(dǎo)致卷面成績(jī)不理想等等，不能由此判定該生對(duì)該門課程的掌握程度，該成績(jī)也不能反映出學(xué)生的綜合能力。平時(shí)作業(yè)考核部分達(dá)到的效果更是差強(qiáng)人意，大部分同學(xué)的作業(yè)都存在抄襲現(xiàn)象，一個(gè)班級(jí)只要幾個(gè)人做出答案，其余的同學(xué)基本都是照抄無(wú)誤。由于授課班級(jí)包括大四畢業(yè)班，受學(xué)生找工作、考研等情況的影響，將出勤情況作為考核指標(biāo)更是任課教師為保證出勤率的無(wú)奈之舉。由此可以看出，目前的考核方式弊端很大，無(wú)法真實(shí)的評(píng)價(jià)教學(xué)效果。

二、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法教學(xué)改革措施

針對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程授課內(nèi)容特點(diǎn)及現(xiàn)有教學(xué)模式的不足，從以下幾方面提出改進(jìn)措施：

1.基本理論講授。借鑒長(zhǎng)安大林鐘祺教授曾提出“數(shù)力合授”方法，在《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》授課過(guò)程中針對(duì)同一個(gè)問(wèn)題采用不同學(xué)科的理論和思維進(jìn)行聯(lián)合授課，將多學(xué)科理論體系融合滲透于同一個(gè)問(wèn)題之中，同時(shí)再輔以課堂多媒體教學(xué)，采用播放圖像、動(dòng)畫、聲音、視頻等手段，使許多抽象問(wèn)題具體化、生動(dòng)化。在加深學(xué)生對(duì)問(wèn)題理解的同時(shí)，降低基礎(chǔ)理論的枯燥乏味性，拓展學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，同時(shí)也可以培養(yǎng)學(xué)生解決同一個(gè)專業(yè)問(wèn)題的多學(xué)科思維模式。

2.實(shí)踐教學(xué)?！冬F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》課時(shí)嚴(yán)格控制在30學(xué)時(shí)，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)是基本不可行的，至于生產(chǎn)實(shí)習(xí)或者社會(huì)實(shí)踐更是受種種客觀因素的影響，實(shí)施起來(lái)比較困難。由于課程能夠進(jìn)行實(shí)踐的部分主要集中在優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限單元法和可靠性設(shè)計(jì)這三部分，而這三部分的知識(shí)結(jié)構(gòu)都是理論計(jì)算偏多，多學(xué)科理論體系交叉程度高的特點(diǎn)，所以實(shí)踐環(huán)節(jié)的增加可以有兩種途徑：

（1）教師課堂授課時(shí)增加實(shí)際工程案例分析。在講授理論內(nèi)容的同時(shí)選取相應(yīng)的實(shí)際工程案例進(jìn)行分析，使學(xué)生在課堂上就能將知識(shí)點(diǎn)消化吸收，既節(jié)省課后復(fù)習(xí)時(shí)間，又能使學(xué)生很快的留下直觀印象。這需要授課教師對(duì)所講內(nèi)容進(jìn)行高度精練，既能在完成原大綱規(guī)定的理論授課環(huán)節(jié)的同時(shí)引入實(shí)際案例分析環(huán)節(jié)，又不需額外增加學(xué)時(shí)。這對(duì)授課教師的總結(jié)概括能力是一個(gè)挑站，需要在授課內(nèi)容的編排上花費(fèi)一些心思，既精煉、全面，又生動(dòng)，使學(xué)生容易接受。

（2）將實(shí)踐內(nèi)容納入考核體系。每講完一個(gè)部分，布置大作業(yè)，讓學(xué)生按要求自行分組，自行規(guī)劃組成成員的任務(wù)，每個(gè)組要針對(duì)作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行課堂討論，大作業(yè)成績(jī)?cè)u(píng)定根據(jù)作業(yè)內(nèi)容完成情況和分組討論情況綜合評(píng)定。大作業(yè)的性質(zhì)類似于課程設(shè)計(jì)的縮小版，完成的方式方法和手段讓學(xué)生自行選擇，通常需要采用C語(yǔ)言，C++，VB，MATLAB，ADAMS和ANSYS等常用的編程語(yǔ)言和工程分析軟件來(lái)完成，可以督促學(xué)生對(duì)常用的程序語(yǔ)言和設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生知識(shí)面。

3.考核方法?？己藘?nèi)容仍然由考勤、課后作業(yè)和閉卷考試三部分構(gòu)成，增加大作業(yè)在考核體系中的比重?？记谝云綍r(shí)上課隨機(jī)點(diǎn)名為主，占總成績(jī)的10%。課后作業(yè)以布置典型的工程案例分析為主，要求利用相關(guān)編程軟件或分析軟件完成；成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)不僅以作業(yè)內(nèi)容完成的情況為參考，同時(shí)要求每位同學(xué)提交作業(yè)時(shí)針對(duì)自己的作業(yè)進(jìn)行簡(jiǎn)短介紹，這部分內(nèi)容可在課后進(jìn)行，不占用課堂時(shí)間，這部分成績(jī)占30%。閉卷考試全面考察學(xué)生對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，占總成績(jī)的60%。改進(jìn)后的考核體系即考核了基礎(chǔ)知識(shí)，又能對(duì)學(xué)生的個(gè)人能力有所了解。這種跟蹤式考核方法即能從全局上評(píng)價(jià)教學(xué)效果，也能反映出階段性教學(xué)狀態(tài)。

三、結(jié)論

遵循科學(xué)的發(fā)展規(guī)律，適應(yīng)新時(shí)期高校人才培養(yǎng)的新形式，對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程進(jìn)行教學(xué)改革。從提高授課內(nèi)容的多學(xué)科融合力度，授課手段方法的多元化，將實(shí)踐教學(xué)引入課堂講授和考核體系，采用針對(duì)一個(gè)問(wèn)題多學(xué)科聯(lián)合授課的思路，重新規(guī)劃授課內(nèi)容和形式，重新制定考核指標(biāo)，并配比各指標(biāo)所占比重，制定新的考核細(xì)則及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，將考核機(jī)制貫穿整個(gè)授課周期，提高考核體系對(duì)真實(shí)授課效果的評(píng)判力度，實(shí)現(xiàn)全授課周期的跟蹤反饋。

內(nèi)容結(jié)構(gòu)上的多學(xué)科聯(lián)合授課，加入實(shí)際工程案例的講解，并配以多媒體教學(xué)手段，將工程實(shí)踐訓(xùn)練作為考核指標(biāo)，進(jìn)行全授課周期的跟蹤考核。從課程內(nèi)容編排的多元化、授課手段方法的多元化，到考核方法的多元化，通過(guò)科學(xué)合理的安排，整個(gè)授課過(guò)程更加靈活。實(shí)時(shí)授課，實(shí)時(shí)考核，將考核貫穿整個(gè)授課周期，每一授課階段都能有一個(gè)相對(duì)真實(shí)的效果評(píng)價(jià)，提高考核體系的評(píng)價(jià)力度。通過(guò)對(duì)《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》多元化教學(xué)模式與考核方法的實(shí)踐與探索，對(duì)課程教學(xué)大綱的修訂提出一些建議，目的是加強(qiáng)課程建設(shè)，著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王彥偉，曹鵬彬.“現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法”課程建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐[J].工業(yè)和信息化教育，2016，（1）：29-31.

[2]張小芹，劉長(zhǎng)榮，馬繼偉.“現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法”課程教學(xué)探索與實(shí)踐[J].中國(guó)校外教育（理論）下旬刊，2008，（10）：72，87.

[3]武照云，唐靜靜，劉曉霞，阮競(jìng)蘭.“現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法”課程教學(xué)研究與實(shí)踐[J].機(jī)械管理開發(fā)，2012，（4）：175-176.

[4]謝永智，張烈平，代宣軍.“現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法”課程考核改革探索[J].科技資訊，2015，（9）：145，147.

[5]閆亮，李新華，羅靜.“現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法”課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)探討[J].中國(guó)電力教育，2014，（11）：124-125.

[6]楊紅鷹.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的概念與特點(diǎn)[J].黑龍江水利科技，2012，（4）：117-118.

[7]張洪麗，周淑霞.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法教學(xué)方法改革研究[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2014，（3）：150，197.

[8]王化更.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程教學(xué)方法初探[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，（3）：158-159.

[9]謝永智，代宣軍.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程教學(xué)改革探討[J].大學(xué)教育，2016，（9）：32-33.

[10]孫文成.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程教學(xué)改革研究[J].價(jià)值工程，2017，（1）：213-214.

[11]秦勤，吳迪平，郜志英，臧勇.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程體系建設(shè)[J].中國(guó)冶金教育，2012，（8）：6-8.

[12]王現(xiàn)輝，喬慧，羅靜，張海.現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法課程教學(xué)方法實(shí)踐[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2017，（7）：94-95.

[13]陳清華.現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法課程教學(xué)探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，（2）：129.

[14]喬?hào)|平，肖艷秋，李浩，羅國(guó)富.新工科形勢(shì)下現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法課程改革與創(chuàng)新探討文化創(chuàng)新比較研究，2018，（1）：126-127，129.