原创《新工科下计算机辅助设计课程的改革和》
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（上海师范大学信息与机电工程学院,上海200234）
摘 要：如何通过合理的课程设计培养大学生实践创新能力,是本文着力探讨的内容.本文首先针对“新工科”建设目标对课程内容进行改革,实践中提出通过知行结合、灵活多变的教学方法培养学生设计问题、解决问题的能力.将学生设计思维的培养融于计算机辅助技术的基础中,以问题解决为切入点训练计算机辅助设计能力.
关键词：工科；创新能力；CAD
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）07-0115-02
一、引言
计算机辅助设计属于技术方法类课程.它基于计算机软、硬件,通过专业理论应用,结合行业经验、规则标准,辅助完成产品或者工程的设计.作为信息学科与工科融合的学科,计算机辅助设计是产业智能化、自动化、信息化的基础.当前随着物联网+、大数据、人工智能引领的产业变革,产业对计算机辅助设计学科群课程的改革以及创新提出了新的要求和新的任务.现实中常出现学生课堂所学知识落后于社会生产实践的情况,而在计算机辅助设计课程中涵盖多门其他课程的知识.例如,计算机图形学,因其知识涉及面广、支撑理论学习难度大、应用图形软件种类繁多等原因学习难度较高.而计算机图形学知识是组成计算机辅助设计课程知识的重要支柱.因此,计算机辅助设计课程长期以来属于学习难度高的一门课程.面对社会急需人才的新要求：既要有跨学科融合能力,创新、创业能力,再学习能力,对课程内容进行改革,探寻新的、有效适配的教学方法,实践课程考核评价的新模式等迫在眉睫.
二、课程内容改革
产品或工程的设计结果由数据、文字或图形进行描述,而工业中技术资料则更多以技术图形方式进行交流.传统的计算机辅助课程内容一般为计算机软硬件知识、数据处理知识、计算机图形处理知识、二维和三维绘制软件以及智能CAD、专家系统、有限元、计算机仿真的概念等.课程框架既广又大,但在课时有限情况下,无法涉及课程的各个方面,甚至对于需要加大实践的章节部分,这样造成学生实际编写程序解决专业设计问题能力以及基于课程基础对新知识的再学习能力严重不足.在当前“新工科”建设战略思维下,针对学生能力培养目标,我们着力探索了课程内容改革.
1.内容的取舍调整.由于计算机辅助设计课程涉及的容很广,所以课程改革的首要措施是重构课程内容.将课程内容适当取舍,在构建完整课程框架的基础上紧贴市场发展趋势以及新技术实践情况.我们将计算机软硬件的知识分解到信息技术基础课程中,同时将简单的图形软件画图应用学习布置为学生课外自学,将相关编程语言布置学生复习巩固.结合技术发展情况,将智能CAD、专家系统、有限元、计算机仿真的概念知识融入案例.这样通过得当的课程内容安排,我们集中了有效学时进行实际案例以及项目任务的驱动教学.
2.案例驱动下的知识链集群.我们选用最新技术的智能CAD应用案例作为课程知识的引入点,指导学生根据自己的已有基础和兴趣选择数据处理中使用的程序语言,同时通过该程序语言工具如：VB、C、C#、LISP、Ja等,学习如何实现图形处理.例如：从点、线组成的图形绘制到图形的变换处理.同时基于选择数据库软件、图形软件、分析软件、仿真软件进行各类商用软件间数据的接口实践,通过实践案例建立对于知识链集群的认知.
3.任务的编程实践及晰理致知.基于案例的知识链集群,依据学生能力的不同层级,布置相应实践任务课题.学生自行组配成两人或三人一组用八周的课内外时间分阶段来完成课题以及知识归类分析.通过学生对于课题方面知识的分析自学,从点及面,由量变到质变达成对于知识块的理解.学生实践任务核心知识涵盖遵循以下的逻辑：以图形软件为核心的两类软件必须用于课题（紧扣课题）；对完成的任务进行分析（自省致知）；制作所用到的计算机辅助设计知识链图,并标注其难点和重点以及解决方法.
4.结果导向,在任务拓展中融入新技术的解析.对学生完成的课题进行公开展示研讨,引导班级对于完成的项目进行反刍与拓展.如对二次开发项目进行有限元分析,探寻课题提升难度和涉及知识广度的可能性；或者分析课题系统化的可能性；或者探究仿真化的可行性；或者优化技术应用的可能性以及更智能化的可行性等.鼓励学生进行新技术、新知识、新思维结合应用进行拓展式课堂讨论、总结,从应用角度学习原来的概念类新知识.
三、探寻有效的教学方法
课程教学内容改革带来教学方法变革,改变了教师讲学生听,教师做学生看的灌输式,让教学从知识引入的教师精讲到新知识的师生互励,提升学生创新能力再学习能力培养,激励教师将新知识新技术融入课堂.
1.最新实用案例展示串讲,提升课程价值.从企事业单位、商业资料、社会生活、媒体公开资料以及教师科研成果中提取相关应用最新案例,于课堂将应用多途径展示,精讲其核心知识以及实施构架,对比没有应用软件时的状况,体现计算机辅助设计的巨大优势,不但提升学生课程学习兴趣,而且明确课程对学生创新能力、再学习能力培养的要求.
2.让能力与任务难度适配,任务驱动结果导向,促使学生边学边做.遴选案例,向学生提供尽可能多的、可不断继续复杂化的项目,精讲并展示最基础的解决思路、方法以及程序,组织学生以小组为单位,进行学习.在模仿学习的同时进行实践,通过做中学完成项目的基础框架.
3.用知识链群来完善项目,突出协作、创新.在当前物联网+、大数据、智能化应用环境下,学生分析项目与其关联性,寻找并选择一种能实施的路径,将新技术加入到项目,完善项目功能.再进一步详细分析项目的知识链群,以简明的图示方式展示.
4.依据项目不同分类指导,教师学生互相激励.教师要根据学生项目不同、难度不同进行及时的分类别、分层次指导,对于综合比较难的项目可以尽量简化功能,以便学生能涉及更广的知识面和完成课题；对于综合相对简单的项目要尽可能添加功能,以便学生在各程序功能和接口实践中提升能力.需要说明的是,新知识、新技术的接收、学习和应用教师并不是一直处于优势地位,优秀学生实践出的成果不但激励自己进步、激发班级其他同学兴趣、也会让教师在教学相长中获益.
四、考核评价新模式
一般课程学习的最后会进行闭卷考试,该课程也采用过开卷的考试方式,但是都流于形式,仅仅是完成最后给学生的学习一个总结,没有融学习于考试,以考试促学习.结合我们课程的内容改革和教学方法的创新实践,在评价学生学习情况中,学生自评占权重10%,展示研讨课堂上学生互评排序占权重20%,教师对学生完成项目评价占权重50%,教师对学生展示研讨课堂评价占权重20%（其中自己项目表述辩答占权重10%,对其他同学项目质疑、拓展思维评价占权重10%）.这样的考核方式聚焦了学生无论是课上或者课下的学习效果,突出了课程实践能力和知识应用的广度、深度.
五、结语
课程的教学实践表明,教师和学生在协同完成一个完整的项目中,通过推进学习内容和工作成果,能目标明确,克服了学习中常常出现的照本宣科、罗列概念的弊端.以小组项目工作的方式培养了学生团结合作能力,通过对完成项目的公开报告、研讨,训练了学生的表达能力、沟通能力、主动发现问题能力.在“新工科”下的课程改革实践增强了学生主动学习新知识新技术能力,也能拓展学生创新能力培养.
辅助设计论文参考资料：
归纳上述:上述文章是一篇适合不知如何写计算机辅助设计和工科和探索方面的辅助设计专业大学硕士和本科毕业论文以及关于辅助设计论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料。
