论文工程软件应用类课程的多元化开放式考核方式设计和，本文是软件应用方面论文范文素材跟多元化和软件应用和开放式方面论文范文素材.
随着计算机技术在制造工业中的大量应用,计算机辅助设计、优化和管理已成为工业界提高生产研发效率的重要途径,工程软件的应用也成为理工科大学生必须掌握的核心技能之一.因此,多数高等院校工程专业都开设了软件应用类课程,这些课程在可预期的将来会占据愈发重要的地位.但是,由于工程软件应用类课程属于新鲜事物（CAD/CAE课程出现至今只有二十多年）,针对该类课程的教学研究还较少.由于软件应用课程本身的特点,其考核方式的设计具有许多难点,这给我们教育工作带来了传统课程所未遇到过的挑战.本文基于笔者的教学实践经验,讨论了工程软件类课程的考核方式的设计特点与注意事项,并给出了一些自己的想法.
一、软件应用类课程的特点和教学研究现状
软件应用类课程不同于传统课程,它不借助于纸和笔的推导演绎,而是通过大量的计算机操作实践来掌握所学技能,对学生思维的要求也有自身的特点.具体而言,这类课程的特点如下：（1）知识点分散且呈扁平化分布.软件应用课程的门槛不高,虽然坚实的理论储备可以加深理解,但就课程内容而言,只要会基本的计算机操作即可进行学习,不需要高深的数学知识,可谓“不难”,但是想学好却不容易,因为需要掌握的知识点（即操作技能）很多,相互间联系也较少,且每个知识点都不可或缺,不易分出主要和次要点.一个作业的完成需要顺利完成所有的操作步骤,这必须通过大量学习和练习才能掌握,可谓“很烦”.（2）注重实践.软件应用必须通过大量的上机练习才能掌握,单凭课堂上的听讲是不可能真正学会一个软件的.对错也必须通过实践来检验,一个建模方案是否可行,必须上机试过才能得出结论.实践时间的长短基本上可以决定软件掌握的熟练程度.（3）较强的灵活性和开放性.每项作业的完成都没有固定的解题途径,每个目标都有多个实现方案.建立一个复杂零件的模型,可以用加材料的办法,也可以用减材料的办法.模拟一个板的冲压成型,可以用板壳单元,也可以用实体单元.不同建模方法得到的不同结果也很难说谁对谁错,只能说谁的精度高,谁的机时使用少.这些特点使得适用于传统课程的教学方法不一定适用于软件应用类课程,这就更需要对其进行教学方法上的研究和探索.
国外高校在这方面的研究先行了一步.早在1993年,Comer和van Gulick[1]就在结构力学的教学中穿插了有限元软件使用的讲解.Black和Duff[2]强调了软件的应用与理论知识学习的相辅相成.Dong等[3]展示了ANSYS在结构力学中的应用,强调软件教学离不开基本概念的理解,避免出现“Garbage in,garbage out”的情况.国内也逐渐出现了一些针对工程软件课程的教学研究.田和强等[4]在CAD/CAE软件课程教学中引入了“翻转课堂”的教学理念,将教学过程分解为学生自主学习、课堂知识内化、总结与反思几个阶段,使学生成为课堂教学的主体,教师起着引导者的作用.汪中厚等[5]强调了理论学习和上机实践的结合在CAE课程教学中的重要性.滕一峰[6]基于建工专业CAD软件应用课程的教学实践,提出了注重介绍软件的基本命令,加强结合实例进行讲解以及重视上机操作等几点建议.以上教学研究从不同方面对软件应用类课程教学改革提供了思路,但是针对其考核方式的研究目前还未找到.本文将在工程软件应用类课程的考核设计方面做初步探索.
二、工程软件应用类课程的考核设计的困难与准则
软件应用类课程的上述特点给该类课程的考核设计带来了很大困难.一方面,大型工程软件的知识点众多且分散,很难在有限的时间内考核全部知识点,且每个知识点没有难易之分,只有常用和不常用之分.由于每个学生的特点和熟悉的领域不一样,掌握的知识点范围各有不同,这就很难通过一次统一的考核来公正评价每个学生的学习水平.另一方面,软件使用的灵活性使得定量衡量学生的表现变得困难.一个有限元模型可以有多种网格划分方案,每种划分方案的好坏很难进行定量判定,只能遵循几条大体的准则进行定性比较.一个仿真结果是否合理,即使学术界也没有一致的答案,只能权衡精度和效率进行综合评定.即使评判精度也要涉及网格细分敏感性验证、提高精度的p方法和h方法、局部收敛和全局收敛、解的稳定性等内容,这又往往超出了课程教学范围.此外,还面临一些别的困难,比如：电子文档的易拷贝性,使得学生行为变得更加防不胜防.大型工程软件完成一个算例需要很长时间,很难在传统考试规定的时间内考察多个考题,这些困难给软件应用课程的考核设计带来了传统课程所无法遇到的挑战.
由于软件应用类课程面临的这些挑战,教师在设计课程考核方式时应当分外小心.有几个准则尤其需要遵循：（1）公平性准则,不能简单按照一个单一准则（比如仿真结果的精确度）来评判学生的作业完成情况,也不能通过一个仿真建模问题的考试来决定学生的成绩.（2）客观性原则,由于软件掌握熟练程度很难定量度量,教师在评判学生成绩时很容易带入主观成分.比如,应用网格划分软件时,有的教师自己习惯于在孔边加上Washer放射状网格结构,因此给采取相似做法的学生以高分.事实上,添加Washer结构并不一定能提供计算精度,这取决于孔的大小及周边其他单元形状.再比如,早些接触ANSYS的教师会更习惯在ANSYS传统界面进行建模,但越来越多的学生习惯于在ANSYS/Workbench界面进行建模,毕竟界面更加友好,教师不能因为自己的习惯而对使用ANSYS/Workbench建模持有偏见.
以上准则其实对任何课程都适用,只是由于软件应用类课程的独特特点,遵守这些准则有了额外难度,需要特别的考核设计.下面笔者基于自己的实践,给出一些初步想法.
三、多元化开放式考核方式的设计初探
笔者承担了三门本科生CAD和CAE软件应用类课程,涉及CATIA、HYPERMESH、ABAQUS、ANSYS四种软件的教学.下面将基于这三门课的教学实践经验来浅谈高校工程软件类课程的多元化开放式考核设计方法,以期起到抛砖引玉的作用.
1.针对软件应用类课程知识点分散和灵活性强的特点,采取多元化的评价体系,将课堂表现、平时作业和期终考试综合起来进行考察.在最终的成绩中,期终考试占50%,平时作业占30%,课堂表现占20%.为了真实反映学生的掌握程度,所有考察都基于上机实践.平时作业布置3次左右,每次作业除了紧跟课程进度外,还突出多样性,如三维建模与网格划分课程（讲授CATIA和HYPERMESH）.3次作业分别为装配设计、实体零件建模与网格划分、薄壳结构建模与网格划分,这样能兼顾到不同学生的知识结构和兴趣特长.随堂练习也注重多样化,既有三维问题,也有二维问题,既有静态问题,也有动态问题,涵盖机械、土建、航空等不同行业.
2.将开放式理念贯穿在整个考核设计中.在平时教学中,鼓励学生用多种功能和途径完成作业和随堂练习.期终考试采取开卷形式,允许自带笔记本电脑,允许上网查阅资料,但严禁相互交流.针对软件应用多样化和操作耗时长的特点,考题设计采取三选一的方式,即出三道题,学生任选一题上机完成.考题题目说明应明确和简洁,避免出现歧义.实现方案和模型特征除题目明确要求外,学生可自由发挥.所选模型应是生活中常见的结构,避免有学生不熟悉的情况,并能使学生体会到所学知识在生活中的应用价值.在多元化开放式考核设计中,公平性准则可通过以下措施来保证：（1）多样化的题目可兼顾不同特点的学生.（2）多选一的考题设计,事先应由教师和研究生助教先做一遍,确保每题难度和耗时一致.（3）选择易体现差异性的文件进行评价,如三维建模与网格划分课程中选择网格模型文件*.hm而不是几何模型文件*.CATpart,因*.hm文件不同人做的结果多少都不一样,这样可以有效防止.另一方面,多元化开放式考核设计也保障了客观性,这体现在：（1）多渠道考核方案可更加客观地体现学生水平.（2）采用多指标而不是单一指标来评价学生的答题,如对有限元模型,将网格划分质量、分析步和单元类型的选择、载荷和边界条件的设置、计算量的控制多个因素纳入考察范围进行综合评价,评价分数由各因素对应的细分分数加权得到.（3）尽量将评价指标定量化,依据软件功能或已知解来进行客观地打分,如网格划分质量可参考HYPERMESH软件的Quality Index分数,有限元模型的精度可由关键量与已知解的相对误差判定,计算耗时可从输出文件（*.log或*.dat）读出.（4）教师应紧跟软件发展步伐,不断更新知识,避免用户习惯产生的成见.
四、小结
本文针对工程软件应用类课程的特点讨论了这类课程考核设计面临的困难和应遵循的准则,并论述了多元化开放式的考核设计方法及在同济大学CAD/CAE课程中的应用,本文希望对新工科建设中的计算机应用课程的改革提供了参考.
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参考文献：
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