摘  要：计算机辅助工程（CAE）是动力机械专业学生一门重要的专业基础课。本人在CAE教学过程中的实践和经验，分析了理论讲解过于枯燥、上机实践目的性不明显、教学模式古板、考核方式不够完善等多方面的问题，并提出调整理论教学与上级操作的课时比例、采用案例分析教学模式、更新与完善上机操作案例、增加上机操作案例分析成绩等改革措施，为CAE应用基础课程的教学改革提供了思路与参考。
    关键词：动力机械专业；CAE；教学；思考；改革
CAD（Computer Aided Design）指利用计算机进行几何设计、几何实体建模、绘图等，CAE（Computer Aided Design）指利用计算机进行数值模拟分析计算，CAM指的是工艺设计、NC变成、机器人变成等生产准备过程。利用CAD进行产品的几何实体建模，为CAE所用；利用CAE对产品的几何实体模型进行性能分析、强度分析、运动学分析等方面的数值模拟计算；利用CAD输出产品的三维图纸、工程图纸等，并保存所有产品数据信息为CAM所用。目前，通过该课程的学习，要求学生具备一定的理论基础，掌握相关应用软件，培养学生利用相关CAE软件分析问题、解决问题的能力，为日后从事相关工作打好基础。
本人教学“CAE应用基础”课程，是面对动力机械专业的学生专门开设的一门课程，为学生们将来从事内燃机设计及研发相关方面的工作奠定一定基础。
    一、课程内容
    本门课程所用教材为《CAD/CAE/CAM技术与应用》，选择性地重点讲授了CAD和CAE两个部分的内容，对CAM只做简单介绍。从CAD/CAE/CAM概述出发，首先讲解了图形技术、产品造型和设计及等基础理论，然后介绍了CAD技术的应用（重点分析Solidworks软件），再者介绍了CAE技术的基础理论及ANSYS软件的操作，最后简要分析了CAD/CAE/CAM系统集成技术。
    二、教学方法
本门课程共计30个学时，其中20个学时为课堂教学，10个学时为上机操作，各章的课时数见图1。其中CAD技术应用和CAE技术应用采用课堂教学和上机操作相结合的方式。CAD应用只针对Solidworks软件，上机课内容主要为SolidWorks基本操作和草图绘制、SolidWorks 辅助零件设计及SolidWorks软件装配体设计；CAE应用只针对ANSYS软件，上机课内容为ANSYS基本操作和网格划分、ANSYS应用实例操作。
考核方式：最终评定成绩由平时成绩和考试成绩之和，其中平时成绩占比30%，由课堂及上机表现情况综合决定，考试成绩占比70%，由考试卷面成绩为准。
    三、目前存在问题
    CAE是动力机械专业学生非常重要的一门专业技术课，在数学基础上对学生的知识储备等方面要求较高，同时对计算机操作能力要求也比较高，其中包括计算机系统，常规画图操作等，为CAE软件的上机实践做好准备。在教学中发现如下若干问题：
    1.理论讲解过于枯燥。本课程安排了20个课时进行理论讲解，其中图形技术基础、产品造型及设计与CAE技术基础理论分别为SolidWorks和ANSYS软件上机操作提供理论支持。实际上，在对软件丝毫没有接触的基础上讲解理论知识，对于学生来说是非常枯燥且难以理解的。
2.上机实践目的性不明显。上机操作仅介绍了SolidWorks和ANSYS软件的基本操作，以及部分简单的案例示范，如单元梁的受力分析等。事实上，上述操作主要针对所有工科专业，并没有具体涉及到内燃机各零部件，和动力机械专业关联性不够，即上机操作的目的性不明显。
3.教学模式古板。本课程采用课堂教学和上机操作相结合的方式实施教学，是非常合适的。但是其实本课程更应该是偏于实践的，10个课时的上机时间是不够的。而且上机操作仅针对小型案例分析，如弹簧受拉受力分析等，案例过于简单，不能够完全锻炼学生的实践能力。
4.考核方式不够完善。目前的考核方式更加侧重于卷面考试成绩，而对于上机操作的成绩并没有考虑。对于CAE应用基础这样一类偏重于实践的课程，上机操作的案例分析成绩应该是考核必不可少的部分，且其所占比例应该较大。
四、改革措施
1.调整理论教学与上级操作的课时比例。笔者在教学过程中尝试实践为主，理论为辅的教学模式，即打破理论教学与实践教学分开进行的传统授课方式。将CAD和CAE技术应用的课时一分为三，第一部分采用理论教学，第二部分则针对性地上机实践，第三部分回归到理论知识的和上机操作的总结，一方面对上机操作有一个回顾和总结的过程，另一方面有利于对理论知识的进一步理解。
通过上机操作可以很好地巩固上节课所学的理论知识，这样就将理论教学与上机实践有机地衔接了起来，增强了学生对于CAE基础理论知识的认识与理解，学懂了自然就有了兴趣，而兴趣则是最好的老师。
2.采用案例分析教学模式。以工程实例为主线设计教学内容和组织课堂教学，采用“案例教学+实践反思+知识总结”的教学模式，以案例为基础把所有要教授的知识镶嵌在案例中，再借由案例的情境进行阐释。
上述教学改革模式的关键是构建一个具有教学案例知识获取、存储、传递、共享、转化、创新和应用功能的教学案例知识管理系统。因此，我们将基于案例推理的技术引入到CAD教学案例知识管理中，以期解决教学中存在的理论知识讲授枯燥单薄、理论知识与上机操作脱节等问题。
3.更新与完善上机操作案例。本人所在的动力机械系以内燃机为对象，研究如何把燃料的化学能和流体动能安全、高效、低污染地转换成动力的基本规律和过程。所以本学科的相关专业基础课程均应于内燃机密切相关。以汽油发动机为例，一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、起动系统组成。
上机操作时案例不应该只是简单的单元梁的受力分析，与本专业关联度不大。应该让学生尝试针对发动机某一组成系统（曲轴连杆、摇臂等）进行动力学特性分析，一方面帮助学生对发动机各系统的机构有深入认识，另一方面加强学生的造型与仿真能力。建议从发动机组成系统中某一零部件着手，逐步加大难度。
4.增加上机操作案例分析成绩。在掌握基本操作的基础上，建议采用分组的形式进行具体案例分析。以曲柄连杆机构为例，将学生分为两组，一组学生负责曲轴飞轮组，另一组学生负责活塞连杆组，各组分配4人，最终以团队成果计入成绩。
最终评定成绩仍由平时成绩和考试成绩之和，其中平时成绩占比20%，由课堂及上机出勤情况综合决定；考试成绩占比80%，由考试卷面成绩和团队案例成绩组成，各自占比50%。
五、结束语
目前，CAE已成为工程设计领域必不可少的分析手段。加强CAE课程教学方法的改革与创新，是目前各大高校教学改革过程中的重要环节之一。经过近年来对于CAE教学的思考与探索，提出目前的CAE课程教学中存在的若干问题，提出部分改革方案，旨在提高CAE课程的教学质量，同时也为今后进一步的CAE课程教学改革与创新提供了参考和思路。
基金项目：江苏高校品牌专业建设工程资助项目。
作者简介：邵珊珊（1988-），女，江苏盐城人，江苏大学，讲师，博士。研究方向：生物质高值化利用技术及机理。
参考文献
[1]吕东莉,张涛.以虚拟仿真实验平台为基础的“材料成形CAD/CAE/CAM”课程教学改革[J].教育教学论坛,2017(8):263-264.
[2]程德蓉,刘敬强,陈泉,李云松,宋伦斌.案例推理技术在CAD/CAM课程教学改革中的应用[J].中国远程教育:综合版,2010,(11):69-72.
[3]田和强,苏春建,李桂莉,张金峰,王海霞.基于翻转课堂的机械类专业CAD/CAE软件课程教学设计[J].教育教学论坛,2014,(37):158-159.
[4]吴江霞,梅德清,蔡忆昔.工科专业“CAE应用基础”课程教学模式探索[J].科教文汇,2015,(4):69-70.

Thought and Reform of Power Machinery Specialized  CAE Application Foundation courses Teaching
Shao Shanshan，Jun Wang
(School of automative and traffic engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang, 212013)
Abstract: Computer Aided Engineering (CAE) is an important speciality basic course for students majoring in power machinery. Based on the practice and experience in CAE teaching, I find several problems, i.e. boring theory explanation, unconspicuous purpose of computer practise, inflexible teaching mode, incomplete assessment method, etc. Several reforming measures have been proposed, i.e. adjusting the ratio of class hour between theory teaching and computer practice, applying teaching mode of case analysis, updating and improving the cases in computer practice, and adding examination scores of case analysis of computer practice, which will provide thought and reference for course teaching of CAE application foundation.
Key words: power machinery speciality; CAE; teaching; thought; reform