关于计算机辅助设计与分析基础通识课的若干思考

关于计算机辅助设计与分析基础通识课的若干思考

作者：杨勇曹自洋张元晶朱其新刘威杨建锋

来源：《电脑知识与技术》2019年第16期

摘要：对计算机辅助设计与分析基础通识课开设的可行性进行分析。对现有计算机辅助设计与分析课程教学中存在的问题进行分析。在此基础上，针对这些问题，进一步对课程教学改进措施进行探讨。

关键词：计算机辅助设计分析;可行性分析;教学问题分析;教学方法改进

中图分类号：TP393; ; ; 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）16-0106-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

随着计算机技术的普及与不断提高，计算机已经成为人们日常工作和学习中不可或缺的重要工具，借助计算机来辅助人们完成产品的专业设计分析已经很普遍[1-2]。计算机辅助设计分析技术已成为众多实际工程领域（（如土木结构、材料、建筑、电子、机械等领域））及其产品设计分析中必不可少的工具与重要手段[3-4]。

国内众多理工科院校或综合性院校，其含有众多的工科院系，以苏州科技大学为例，其包含有如土木、建筑、机械、材料、电子等专业，鉴于计算机辅助设计分析技术在众多工程实际领域的广泛应用，掌握计算机辅助设计分析技术与方法，能够实现具体工程产品的设计分析，已成为上述相关专业领域人才所迫切要求具备的素质。

因此，计算机辅助设计与分析基础通识课的开设对于提高众多理工科院校或综合性院校毕业生的专业核心竞争力，具有非常重要的意义。

1 开设计算机辅助设计与分析基础通识课的可行性

1.1 计算机辅助设计与分析基础通识课对专业知识需求门槛较低，可面向全校学生包括低年级学生授课

该课程学习的一个重要基础是：需要学生具有三维空间想象能力。而高中期间三维立体几何的学习已使学生具备了该方面的良好能力。因此，该课程学习对专业知识需求门槛较低，可面向全校学生包括低年级学生授课，学生具有一定的三维空间想象力即可借助计算机实现计算机辅助设计分析。

1.2 相关专业知识为课程授课与学生学习提供了更进一步的保证

除前所述的高中期间的三维立体几何学习，众多理工科/综合性院校的土木、建筑、机械、材料等专业在低年级都开设有画法几何与制图等课程，为课程授课与学生学习提供了更进一步的专业知识保障，为该通识课的顺利开设提供了有利基础。

1.3 学校/院系软硬件设施保证

众多理工科/综合性院校在每个学院都专设有学生机房，且机房电脑上安装有常用的计算机辅助设计分析工具软件，这些为计算机辅助设计分析软件的学习提供了很好的软硬件设施保证。此外，该课程的一项重要内容是计算机辅助设计分析软件的应用，随着目前PC电脑在学生中间的普及，众多计算机辅助设计分析软件的开源化，都确保了学生能够很方便地在课后进行巩固练习。

2 计算机辅助设计与分析通识课教学中存在的问题

2.1 计算机辅助设计与计算机辅助分析教学内容分离

学习计算机辅助设计是为了解决本专业内的工程产品设计问题。而产品设计的一个重要方面是对其性能进行分析，确定其是否达到设计要求。而目前的计算机辅助设计教学中通常不包含计算机辅助分析的教学内容，只强调设计能力，缺乏性能分析过程。

2.2 计算机辅助分析的教学中过分强调理论知识内容

现有的计算机辅助分析基础教学中，会花费很多课时来介绍数值分析技术理论，有限元理论基础等知识。这些知识内容中涉及众多的理论推导、数学运算、公式演化，学生学起来很吃力，教学效果也很差。

2.3 计算机辅助设计分析软件学习过程中只注重软件操作，缺乏与学生专业的关联性

计算机辅助设计分析课程学习的一个重要内容是相关软件的学习，而目前相应的教学过程只重视学生的软件操作学习，而忽视了引导学生与自身专业工程问题相结合，导致学生学习完之后只会软件操作依然不会对专业问题进行分析。

2.4 缺乏有效的课下学习要求及其保证措施

仅靠授课教师在课上的演示，根本无法让学生真正熟悉该课相关计算机软件的设计与分析过程，以及相应的操作流程。学生的课下学习是学好该课程的重要基础，而如何保证学生能在课下学习效果同样是一个需要解决的问题。

3 计算机辅助设计与分析基础课程教学改进措施

3.1 将计算机辅助设计与计算机辅助分析教学相结合

计算机辅助设计是为了解决工程产品的初始设计问题，而计算机辅助分析是产品性能分析的重要手段。将两个教学内容相结合，对应于产品的设计与性能分析。因此，学生不仅仅能够学习到工程专业产品的设计方法流程，还可以对所设计的工程产品进行分析，确定所设计产品是否符合最终的设计要求。如果不符合，则可以进一步对产品进行修改设计，这与工程产品设计过程中的设计-性能分析-再设计的闭环相符合。

3.2 通过软件学习与案例分析让学生更容易理解相关基础理论

避免以往计算机辅助设计分析技术教学中较多的理论推导、数学运算、公式演化，仅用一定教学内容加强学生对相关理论物理意义的理解，而将重点放在计算机辅助设计分析软件的具体应用上，让学生在实际软件学习与案例设计分析过程中理解相关理论的基本思想。

3.3 教学案例设计与教学作业要求更具有学生专业特色

在教学中引入更多贴合学生专业的工程教学案例设计，从专业工程问题的角度来引导学生和培养学生解决专业工程实践问题的能力。不再强调软件本身的学习，而更强调软件在其专业工程问题上的应用。此外，教学作业的布置也可以多采用开放式作业形式，让学生选择以其自身专业工程产品为对象进行设计分析。

3.4 充分运用数字化技术、网络技术等教学和辅导材料

该课程重点在于培养学生计算机辅助设计与分析软件的操作应用能力，区别于传统教学中教学内容往往以文字图片等形式显示，课程授课可以直接用软件界面操作进行授课，使课程内容更直观、丰富、生动。教学过程可以对各种教学案例及软件分析操作过程进行相关视频制作，并提供网络下载，以提高学生的学习兴趣和效果，通过课后自我学习与内容巩固，来培养学生的自我学习能力。

3.5 良好的课下学习要求及相应的保证措施

章节内容完成后，要求学生运用所学知识，在课下针对其专业领域内的工程实际案例，进行计算机辅助产品设计及性能分析。要求学生在完成后，提交相应的设计分析过程与结果的电子文档。对各种教学案例及软件分析操作过程进行相关视频制作，并提供网络下载。要求学生自行学习并提交自己所建立的计算机辅助设计分析教学案例三维设计模型与分析计算结果的电子文档。

4总结