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《机械优化设计》教学思考与创新

作者：赵正彩

来源：《中国校外教育(下旬)》2020年第03期

【摘要】针对《机械优化设计》课程当前教学过程中存在的学生学习积极性不高、教学效果差、培养目标难以有效实现的问题，本研究深度剖析了该课程教学问题产生的主要原因，并从学生知识储备、教学方案设计、教学方法提升等方面进行了教学手段创新的探索，以期有效提高学生学习热情、提升教学效果，更多地培养具备解决实际机械优化设计问题能力的人才。 【关键词】《机械优化设计》教学问题教学手段创新机械优化设计是将优化设计方法应用于机械领域的一项技术方法，对于机械工程专业的发展具有至关重要的作用。随着我国制造强国战略《中国制造2025》的实施，数字化、自动化和智能化已经成为机械工程学科主流发展方向。机械优化设计是实现机械工程数字化、自动化和智能化的核心基础之一，培养熟练掌握并灵活运用机械优化设计方法的人才对于顺利实现我国制造强国战略的意义重大。《机械优化设计》这门课主要讲授机械优化设计数学基础、经典机械优化设计方法以及应用实例分析等，对于培养学生具备机械优化设计基本概念和基础机械优化设计能力具有显著的成效，广泛开设于各大工科院校机械工程相关专业。

一、对《机械优化设计》课程教学问题的思考

《机械优化设计》课程主要面向已经具备一定机械专业课知识的高年级本科生开设，大多数院校为大四年级本科生安排此课程。《机械优化设计》课程要求学生具有一定的高等数学、计算机科学、机械原理、机械设计以及机械制造等知识基础，还要求学生具有较强的计算机编程能力。由于涉及到微积分、矩阵运算、泰勒展开式等高等数学知识，并与机械工程领域实际问题相结合，需要采用计算机编程方法实现优化算法，学生普遍反映课程学习难度较大，教学效果不太理想，课程考试通过率较低。探究其原因有三：（1）该课程的学习对学生的知识储备要求过高，贯穿大学四年的整个学习过程，没有经过有效复习的学生难以将学过的知识用于本课程的学习;（2）机械工程专业的学生计算机编程能力不是非常突出，完成优化设计算法的编程较困难，学生畏难情绪较为严重;（3）机械优化设计更多地解决实际工程问题，学生缺乏实践经历和思考体会，难以将优化问题从实际工程问题中剥离提取，缺乏建立机械优化设计数学模型的能力。现有《机械优化设计》课程的教学模式主要为教师讲授，学生积极性较低，难以取得满意的教学效果。因此，如何突破现有教学模式束缚、创新教学手段，提高学生学习积极性，进而有效提升教学质量已经成为机械工程专业机械优化设计人才培养的当务之急。 二、创新《机械优化设计》课程的教学手段 1.梳理必要数学知识，夯实学生基础知识