開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇高職院校開展有限元仿真課程研究，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才的要求也愈發(fā)嚴(yán)格。為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的新要求，提升學(xué)生在就業(yè)過程中的競爭力，高職院校在教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式上必須緊跟形勢做出調(diào)整。有限元仿真是工科學(xué)生所必備的一項(xiàng)技能，在高職院校中開展有限元仿真課程是十分必要的。基于課程特點(diǎn)、課程可行性、教學(xué)改革等幾方面探討高職院校開展相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的必要性。

關(guān)鍵詞：高職院校；有限元仿真；教學(xué)改革

引言：當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展速度遠(yuǎn)超預(yù)期，飛速發(fā)展的社會(huì)科技、經(jīng)濟(jì)對(duì)未來社會(huì)參與主體的高校學(xué)生提出了更高的要求。作為高素質(zhì)技能工人主要來源渠道的廣大高職院校，教學(xué)往往偏重傳統(tǒng)的基本理論與實(shí)操技能。隨著社會(huì)不斷變化的發(fā)展趨勢，越來越卷的就業(yè)形式迫使高職學(xué)生必須不斷為自己在將來的就業(yè)市場添磚加瓦。廣大高職學(xué)生除了具備扎實(shí)的實(shí)操技能外，若還具備一定的分析解決問題能力，相比本科層次學(xué)生無疑將具備差異化的競爭能力。未來的就業(yè)市場中，高職層次學(xué)生除了可以應(yīng)聘傳統(tǒng)的一線操作崗位外還可以應(yīng)聘研發(fā)等崗位[1]。對(duì)于具備分析解決問題能力的高職層次學(xué)生，若繼續(xù)從事一線操作崗位工作，未來的職業(yè)發(fā)展也必將會(huì)更順利。四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為中西部建筑類頭部高等職業(yè)院校，近年來隨著社會(huì)大環(huán)境的發(fā)展，學(xué)生在就業(yè)時(shí)也遇到了諸多問題。面對(duì)現(xiàn)實(shí)的問題，更要本著為學(xué)生負(fù)責(zé)的態(tài)度使其在未來的就業(yè)市場具備足夠的競爭力。優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、調(diào)整培養(yǎng)目標(biāo)成為高職院校必須采取的有效措施。有限元仿真分析作為大多數(shù)工科學(xué)生解決問題所必備的技能，在機(jī)械工程、電氣工程領(lǐng)域分析問題都有廣泛應(yīng)用，掌握有限元仿真技術(shù)，能夠切實(shí)夯實(shí)新形勢下高職學(xué)生的就業(yè)競爭力[2]。因此，在高職層次院校中開展有限元分析的相關(guān)課程十分必要。

1有限元仿真分析技術(shù)

1.1有限元仿真分析技術(shù)簡介

計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值方法的迅速發(fā)展，為有限元技術(shù)的推廣及應(yīng)用提供了極為便利的條件。有限元分析技術(shù)已成為工業(yè)界解決機(jī)械結(jié)構(gòu)、電磁場仿真計(jì)算等問題的必備方法和手段。法國達(dá)索公司推出的Abaqus是典型的商用有限元分析軟件，具備強(qiáng)大的求解線性及非線性問題的能力。針對(duì)結(jié)構(gòu)、電磁、熱、多物理場耦合等問題，借助有限元分析軟件得到的求解結(jié)果往往是精確和可靠的。1.2有限元仿真分析課程特點(diǎn)1.2.1學(xué)生參與性強(qiáng)高等教育的大眾化導(dǎo)致學(xué)生質(zhì)量下降，學(xué)生缺乏足夠的自我約束能力及自我學(xué)習(xí)能力，這兩種能力的缺失對(duì)教學(xué)效果會(huì)產(chǎn)生直接的影響。有限元仿真是把實(shí)際問題抽象為計(jì)算機(jī)能夠分析處理的熟悉模型，建模過程中學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣能夠最大程度地得到調(diào)動(dòng)。與傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容相比，將有限元仿真分析技術(shù)加入高職類院校的教學(xué)內(nèi)容就顯得十分必要。

1.2.2建設(shè)費(fèi)用低

技能類課程的教學(xué)一般均需借助相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)配套設(shè)備。雖然近年來國家對(duì)教育的經(jīng)費(fèi)支持力度逐年攀升，但是高校用于設(shè)備采購及維保的經(jīng)費(fèi)仍舊有限，想要開展順應(yīng)行業(yè)最新發(fā)展要求的技能類課程仍然存在很多困難。有限元仿真能夠根據(jù)當(dāng)前行業(yè)最新發(fā)展方向開展與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)，相關(guān)課程的建設(shè)費(fèi)用低且設(shè)備維護(hù)壓力不大[3]。

1.2.3教學(xué)效果好

傳統(tǒng)技能類課程往往只能在課堂開展相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，教師受制有限的課時(shí)也僅能進(jìn)行基本的內(nèi)容指導(dǎo)。有限元仿真分析課程則不存在上述問題，課程的開展不受時(shí)間及空間影響，課后學(xué)生在寢室也可以自主學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，課程教學(xué)效果得到顯著提高。

2有限元仿真分析課程開設(shè)的可行性

有限元仿真分析課程要求學(xué)生具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，比如進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析就需要有一定的材料力學(xué)、彈性力學(xué)基礎(chǔ)；進(jìn)行電學(xué)、電磁學(xué)分析就需要一定的電路知識(shí)、電磁學(xué)知識(shí)作為依托。高職院校除培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能外，往往還開設(shè)大量的基礎(chǔ)理論課。因此，學(xué)生應(yīng)具備開展有限元分析課程所要求的理論基礎(chǔ)。此外，有限元仿真分析課程相比傳統(tǒng)教學(xué)課程，在開放性、參與性、教學(xué)廣泛性等方面都具有無可比擬的優(yōu)勢。有限元仿真分析課程的建設(shè)也符合國家對(duì)高職教育的規(guī)劃[4]。教師對(duì)所授課程的合理性及必要性是最有發(fā)言權(quán)的。相關(guān)調(diào)查表明：將近90%的教師認(rèn)為現(xiàn)存多數(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容過于單一且陳舊，無法結(jié)合行業(yè)最新特點(diǎn)對(duì)學(xué)生開展有針對(duì)性地教學(xué)[5]。接近80%的教師認(rèn)為，有限元仿真分析技術(shù)能夠有效提升課堂教學(xué)效果[5]。50%左右的教師認(rèn)為在高等教育階段特別是高職教育階段，畢業(yè)設(shè)計(jì)是否包含了CAE（ComputerAidedEngineering）的相關(guān)內(nèi)容應(yīng)作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)考核標(biāo)準(zhǔn)[5]。有限元仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛并可關(guān)聯(lián)行業(yè)動(dòng)態(tài)對(duì)最新問題進(jìn)行建模分析，把有限元仿真作為高職院校的課程開展是有必要的。

2.1教學(xué)安全綠色

高校尤其是高職院校中傳統(tǒng)技能類課程的講授多基于大型的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，教學(xué)過程中學(xué)生往往要獨(dú)立操作這些大型的實(shí)訓(xùn)設(shè)備。以鐵道供電專業(yè)的學(xué)生為例，實(shí)訓(xùn)課程往往涉及一些高壓設(shè)備的操作，稍有不當(dāng)就可能發(fā)生安全事故，教學(xué)過程中存在安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，各行各業(yè)的新方法新技術(shù)都在隨時(shí)出現(xiàn)，為培養(yǎng)能夠緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢的技術(shù)人員，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備就要及時(shí)升級(jí)，這使本就緊張的經(jīng)費(fèi)更加捉襟見肘。有限元仿真分析是建立在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境之上的，可根據(jù)需要變換不同的工況條件或工作場景開展相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。虛擬仿真教學(xué)能夠省去設(shè)備升級(jí)更換的費(fèi)用，又可緊跟行業(yè)發(fā)展對(duì)教學(xué)內(nèi)容適時(shí)做出調(diào)整，滿足人才培養(yǎng)的要求[6]。此外，部分專業(yè)教學(xué)涉及的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備能耗較大，若使用有限元仿真分析代替相關(guān)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)則可節(jié)省可觀的能源消耗并實(shí)現(xiàn)綠色教學(xué)的目標(biāo)。

2.2因材施教

近年來，國家進(jìn)一步明確了高校包括高職院校的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)。高校特別是高職院校學(xué)生來源復(fù)雜，高考、單招、“3+2”等渠道的學(xué)生分布在同一個(gè)學(xué)院同一個(gè)專業(yè)中，學(xué)生的個(gè)人素質(zhì)參差不齊，教學(xué)過程中如何把握教學(xué)目標(biāo)變得復(fù)雜起來[7]。使不同層次的學(xué)生都能夠?qū)W有所得，更好地因材施教是所有高校都不得不面對(duì)的問題。有限元仿真分析技術(shù)的本質(zhì)是基于計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力綜合考慮分析對(duì)象的結(jié)構(gòu)尺寸、材料特點(diǎn)、工作環(huán)境、所受荷載等因素把一個(gè)實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字模型。在數(shù)字建模這一過程中，模型的復(fù)雜程度完全取決于建模的學(xué)生。不管是復(fù)雜問題還是簡單問題，有限元仿真分析的流程都是一致的，都由具體學(xué)生來決定。學(xué)生能力強(qiáng)，引導(dǎo)學(xué)生分析解決復(fù)雜的問題；學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)基本問題開展分析。總之，有限元仿真分析技術(shù)能夠做到因材施教因人而異，不同層次的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都能夠有的放矢，有所收獲。

2.3教學(xué)主動(dòng)性強(qiáng)

隨著國家高等教育政策的調(diào)整，高等教育越來越大眾化，學(xué)生的數(shù)量雖有所增長，但質(zhì)量有所下降卻是不爭的事實(shí)。針對(duì)這一情況，及時(shí)恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法以保障教學(xué)效果是所有高校特別是高職類院校應(yīng)當(dāng)充分考慮的問題。高職類學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)主動(dòng)性方面不如其他層次學(xué)生，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣發(fā)揮學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性就成為保障教學(xué)效果的一個(gè)有效措施。當(dāng)代大學(xué)生對(duì)互聯(lián)網(wǎng)及計(jì)算機(jī)有與生俱來的親切感，若一門課程與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)，那么學(xué)生對(duì)這門課程的興趣就會(huì)更濃厚。若把學(xué)習(xí)的過程變?yōu)橛螒蛑械拇罱ā盎亍奔安贾谩瓣囆汀保敲磳W(xué)生的主動(dòng)性及學(xué)習(xí)興趣將會(huì)到達(dá)峰值，完成既定學(xué)習(xí)目標(biāo)就不再困難。有限元仿真分析課程滿足上述所有特點(diǎn)，有傳統(tǒng)實(shí)操課程不具備的優(yōu)勢。學(xué)生可以在學(xué)習(xí)過程中天馬行空地探究感興趣的領(lǐng)域，把現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備無法處理的工況或極端條件下的問題通過數(shù)字化建模交給計(jì)算機(jī)分析處理。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不再簡單被動(dòng)地接收，學(xué)生在教學(xué)過程中的主觀能動(dòng)性得到積極調(diào)動(dòng)，學(xué)習(xí)的好奇心最大限度地得到滿足，高校學(xué)生特別是高職院校學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)學(xué)習(xí)效果差的問題可從根本上得以緩解。

2.4教學(xué)不受時(shí)間、空間制約

傳統(tǒng)的素質(zhì)技能類課程往往要依靠實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備才能開展，教學(xué)活動(dòng)必須在相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)教室進(jìn)行。學(xué)生每學(xué)期技能類課程的學(xué)時(shí)數(shù)編排受教學(xué)設(shè)備及實(shí)訓(xùn)場地?cái)?shù)量制約，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手實(shí)操的課程往往并不能保證每個(gè)學(xué)生都充分得到實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)，教學(xué)內(nèi)容往往流于形式，教學(xué)效果不盡人意[8]。有限元仿真分析這門課程就不存在上述問題，學(xué)生使用一臺(tái)具備基本算力的計(jì)算機(jī)就能跟隨教師進(jìn)行有限元技術(shù)的學(xué)習(xí)。得益于計(jì)算機(jī)制造技術(shù)的飛速發(fā)展及配套元器件成本的下降，計(jì)算機(jī)已成為大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)的基本工具，各高校也配置了一定數(shù)量的公共計(jì)算機(jī)供學(xué)生日常學(xué)習(xí)使用。隨著學(xué)生學(xué)習(xí)積極性及學(xué)習(xí)興趣的提升，學(xué)時(shí)外的時(shí)間學(xué)生也能獨(dú)自開展學(xué)習(xí)行為。宿舍、圖書館、自習(xí)室都可以成為學(xué)生繼續(xù)探索有限元仿真分析技術(shù)的場地，學(xué)習(xí)不再受場地及設(shè)備要求的限制。

3教學(xué)改革的思考

高校特別是高職院校的主要目標(biāo)，就是要培養(yǎng)動(dòng)手能力突出且服務(wù)生產(chǎn)一線的技術(shù)人才。高校技能類課程及實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)設(shè)置的初衷就是為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。如何能夠讓學(xué)生學(xué)好課程、學(xué)以致用是廣大高職類院校教育工作者應(yīng)當(dāng)思考的問題。雖然實(shí)踐實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)在各高職院校中都得到了重視，但仍舊存在本文中所闡述的問題，導(dǎo)致教學(xué)效果難以達(dá)到預(yù)期。如何針對(duì)問題做出有效變革，較好地落實(shí)既定政策計(jì)劃，圓滿達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，是當(dāng)代高等教育者必須解決的問題。引入新的教學(xué)內(nèi)容并大膽嘗試新的教學(xué)方法，將有限元仿真分析課程引入高職院校的教學(xué)內(nèi)容就是解決問題的一種改革思路[9]。

4結(jié)論

有限元仿真分析課程引入高職院校的教學(xué)內(nèi)容，是提高教學(xué)效果適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的重要教學(xué)方式。通過開展有限元仿真課程，學(xué)生能夠提高學(xué)習(xí)興趣并提升個(gè)人就業(yè)競爭力，縮短學(xué)校所學(xué)與企業(yè)所需之間的距離，使學(xué)生今后的職業(yè)發(fā)展能夠更順利。在高職院校推廣有限元仿真分析課程的教學(xué)，使院校、學(xué)生、企業(yè)多方受益，院校的教學(xué)效果得到提升、學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得以激發(fā)、企業(yè)用人需求得以滿足，因此，在高校特別是高職院校開展有限元仿真分析課程是十分必要的。

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作者:楊陽 魏晨 李欣