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【摘要】
本文在分析当前《工程计算》课程教学存在问题的基础上，针对教学对象的专业特点，提出了优化教学目标，改革教学内容和方法的思路并付诸于实践，以利于提升教学效果。
【关键词】
工程计算；教学；问题；思路；效果
《工程计算》课程是针对机械设计制造及其自动化专业开设的一门专业课，课程的主要任务是使本专业学生掌握基本的工程计算方法，能够利用常用工具解决常见工程问题的计算及目标优化。但是工程计算毕竟一种工程领域中通用的计算方法，如何能够将其与本专业课程和相关知识衔接使教学内容和形式更具有针对性是本课程教学需要考虑的重要问题。为了解决此问题，本课程的教学改革被列入2014年陕西科技大学专业综合建设项目。本教学改革项目主要针对机械设计制造及其自动化专业的专业课《工程计算》为对象，研究分析了该课程教学目标和教学方法在教学中的不足，针对该课程的教学对象进行教学目标的优化和教学方法的改革，并在实际的教学过程中加以实践。
一、《工程计算》课程存在的主要问题
基于MATLAB的工程计算技术已成为科学研究、工程技术、管理决策等领域广泛应用的科学计算环境和标准仿真平台。由于具有高效、直观与简单的性能，MATLAB语言类课程已经成为高等理工科院校普遍开设的一门计算机辅助设计的课程，同时也是理工科大学生、研究生需要掌握的一种基本技能。然而，MATLAB软件涉及到多个学科领域，如何从使用者的角度出发组织《工程计算》课程的教学值得探讨和思考。目前《工程计算》课程主要存在以下几方面的问题。
1、教学目标还缺乏一定的针对性，课程定位不清晰
如前所述，基于MATLAB的工程计算技术应用领域较广，因此以往的教学目标只是设定在使学生掌握工程计算的通用理论和方法，没有具体的针对本专业特点的教学目标。从而造成传统的工程计算教学要么是仅对某一具体的课程或知识点做简单应用，要么是脱离专业背景做纯粹软件工具学习。按照这两种思路组织的教学难以在机械设计制造及其自动化专业课程体系中拥有独立的地位。
2、教学方法单一，模式缺乏吸引力，不能有效调动学生学习积极性
[1-2]传统的工程计算，教师一边讲授理论知识，一边演示实例，讲授完一部分知识后，学生进入实验室进行集中实验。这种先理论，后实践的方法，学生在课堂上往往是被动地接受理论灌输，然后再到实验室编个程序，验证一下课堂所学。学生在学习的过程中，积极性不高，主动性不强，感觉乏味枯燥，不能掌握工程计算的核心思想与编程技巧，难以提升学生的创新性思维和解决问题的实践能力。
3、实践教学环节没有突出专业领域特点，缺乏本专业的工程问题实践
基于MATLAB的工程计算是一门实践性很强的课程，除了课堂上的程序演示与练习外，需要一定量和一定难度的实验才能掌握MATLAB语言的核心内容和编程技巧。然而，目前的实践教学环节，目的是掌握基础知识为主，而不是实践应用为主。一般针对教材上的基本知识点，给出一些仿真问题，而没有把这门课程所学的内容融会贯通起来，结合学生的具体专业背景，给出一些实际问题让学生去用MATLAB软件解决。这就造成了学生学的时候，觉得这门课简单易学，而真正应用的时候又无从下手，这不利于培养学生的工程创新能力。
二、《工程计算》课程教学目标优化与教学方法的改革与实践
针对《工程计算》课程存在的上述主要问题，在课程的教学目标和教学方法上进行了相应的改革，并在实际教学中进行实践。
1、教学目标的优化
针对机械设计制造及其自动化专业背景，突出工程计算在本专业领域应用的课程特点，以学生掌握MATLAB程序设计的基本方法与基本技能为基准，同时兼顾创新能力的培养。使学生在掌握基本工程计算理论的基础上，具备机械领域基本工程问题的解算能力。考虑到对本专业主干课程融合的要求，将《工程计算》定位为融合各专业课程的桥梁。在课程中对工程计算在机械原理、机械设计、机械制造技术基础、机械最优化设计等各方向的应用做出探讨，加深学生对主干课程知识的理解，并培养其融会贯通、综合应用的能力。
2、教学内容和方法的改革与实践
基于Matlab的工程计算融合本专业主干课程的教学过程中，对教学内容和教学方法进行了探索和拓展，并取得了良好的教学效果。（1）教学内容。针对Matlab特点及教学学时限制，将课程教学内容作出如下安排：为融合专业主干课程，Matlab基本方法集中以“Matlab基础”、“Matlab绘图”和“Matlab编程基础”三章的形式出现，其余章节内容按本专业相关专业课程体系展开；对Matlab基本方法和专业主干课程应用这两个主体内容的讲授，在以实践为主导的基础上，适当补充相应理论知识，保证学生既能将学到的知识投入应用，又能具有一定的理解深度。（2）教学方法。结合实际教学中出现的问题及《工程计算》课程的特点，在教学方法上进行了有益的探索。①案例式教学。案例式教学就是教师充分考虑到书本知识语言描述的局限性，有针对性地结合具体实例尤其是本专业领域实例进行知识点讲解，以便学生能够更形象、直观、有的放矢地进行学习。它的核心案例选择要有代表性，兼顾学生已学知识和专业背景，达到提高学生学习兴趣的目的。如Simulink仿真中使用机械原理中的曲柄滑块机构及弹簧质量系统讲解，对学生具有很强的吸引力。②互动式教学。学生参与到案例教学中，激发学生思考问题、解决问题的积极积极性。[2]如“Simmechanics”内容教学时，让学生结合所学知识，给出四杆机构的运动方程，通过Simulink给出仿真模型并得出各构件的运动参数曲线，然后教师利用Simmechanics给出某四杆机构的物理仿真模型并仿真，与学生的结构进行对比，提高学生的兴趣和好奇心。可给予一定的奖励，比如计算平时成绩等。③背景式教学。所谓背景式教学是指，在实践教学过程中引入相关专业课程典型工程问题，学生通过查阅资料建立该问题的数学及仿真模型，利用工程计算相关手段进行解算。背景式教学体现了工程计算课程与其它专业课程的互动与联系，也使学生真正充分认识到本课程在本专业领域的实际应用成果。背景式教学具有专业性、针对性、兴趣性等诸多优点。[3]
3、改革效果分析
通过上述探索，《工程技术》课程取得了良好的教学效果。针对最近一轮的包括“教学态度”、“教学内容”“、教学方式”、“教学效果”等内容的问卷调查中，学生对课程给出了较高的评价。本项目的研究中，本人得到了学院、教研室领导及老师、实验室管理人员、相关学生的支持和认可。经过本次教改项目研究，充分认识到了《工程计算》课程在本专业课程体系中的地位和作用，通过对该课程教学目标及教学方法的优化与改进，既对本门课程的教学效果有了巨大的提升作用，同时也为联系专业其它课程开辟了新的途径。
作者：刘言松 夏田 单位：陕西科技大学
【参考文献】
[1]樊春霞.《MATLAB与仿真》课程教学改革的探讨和思考[J]．科技创新导报，2012(28)184.
[2]王波，王军.MATLAB课程的教学改革思考[J].中国电力教育，2012(10)55-56.
[3]李秀滢，王建新，彭静.Matlab教学中任务驱动式教学法的应用[J]．电气电子教学学报，2010(2)104-106
