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摘要：随着科学技术的发展，我国的CAE技术有了很大进展，并在材料力学的全过程教学的过程中得到了广泛的应用。高校可以采取一种能够快速将理论与实践结合起来的教学方法，将CAE仿真技术融入材料力学教学的全过程，采用“从任务到项目”的全过程教学法，逐步将理论知识引入实际复杂工程案例中，使学生在掌握理论知识的基础上能够灵活运用CAE仿真技术解决实际工程问题，达到所学即所用的目标。该教学方法以学生的学习效果为课程考核标准，使学生在课程学习中能掌握基本概念、基本理论并具备解决问题的能力。
关键词：材料力学；全过程教学；CAE技术
引言
注塑模具工艺的发展，将会直接影响我国工业经济发展的未来走向，所以需要不断进行创新研究。基于CAE技术的注塑模具成型工艺具有重要的研究意义和价值，可以通过计算机CAE分析软件，对模具产品进行多角度数据模拟分析，再通过不同比较方案，找到注塑制品成型缺陷，优化模具结构，提高工作效率，降低企业综合开发成本，从而提高企业竞争力。《材料成形计算机辅助工程》一书，详细介绍了CAE在材料成型工艺中的实际应用，可以为注塑模具成型工艺的发展提供有力的理论指导。
1实践课程内容设置的问题
材料力学的实验主要有轴向拉压实验、剪切实验、扭转实验和弯曲试验，这四个实验全部为验证性实验；没有综合性实验，设计性实验和开放性实验。在教师讲授实验的基础上按照实验报告册的实验步骤进行实验操作，对理论力学知识进行验证，实验过程没有体现学生的主动性，激发不了学生的创造力和学习的积极性。结构力学的实践课程采用计算机，应用有限元计算软件进行桁架结构仿真分析、连续梁结构仿真分析、框架结构仿真分析以及影响线及内力包络图分析。结构力学实践课程建立的计算模型是以力学的计算简图为依据，脱离了工程实践。力学具有公式难度大，知识点多，力学概念难理解的特点，很多同学掌握不了力学的基本知识，即使有部分同学在考试中取得了比较高的成绩，这些同学只是就是论题，无法处理实际工程的问题。力学实践课程在力学计算模型的基础上进行内力、应力和变形计算，对于工程实际项目怎么简化成力学计算模型并未展开教学，所以培养出来的学生只会对着力学计算简图进行计算分析，对于实际工程项目的问题却不知从何下手。
2教学内容探索
目前，材料成型CAE软件课程教材主要围绕某软件的具体操作过程进行，对于初学者而言，这样的教材基本满足学习的要求，但这样的算例模型往往比较简单，学生只需要按部就班地进行操作，不需要过多思考模型、参数及条件的合理性，而实际工程问题比较复杂，需要分析人员综合应用各方面知识进行优化。为了满足新时期培养工程素养的创新性人才的需求，需要对教学内容进行调整，具体可以从以下几方面进行探索。1）调整课程设置。首先，由于材料成型CAE课程涉及的专业基础知识较多，如材料科学基础、材料力学性能等基本理论，学生需要深入理解并掌握该类课程；其次，增加有关数值计算、有限元方法等方面的课程，其中，学习有限元法课程重点在于理解有限元法的基本方法和基本流程，这有助于使抽象的问题具体化、工程化，有助于理解材料成型CAE课程的基本理论。学生通过对两类课程的学习，可以将专业理论知识和现代工程设计理念相结合，提高该课程的学习效果。2）以科研促教学。科研是大学活力的源泉，以科研促进教学是提高大学教学质量的重要途径。在开展科研过程中，教师如果将最新的科研成果及时融入教学中，既丰富了课堂教学内容，也提高了课程教学质量。以注塑成型为例，本研究团队目前的研究工作主要集中在注塑成型过程中的复杂、特殊现象及其背后的材料力学机理。教师不妨以其中的某个复杂现象为例，调动学生利用基础理论知识积极思考其中的缘由，并通过某个模型为载体，启发学生借助CAE软件的分析模块得到求解结果。
最后学生可以将理论推导结果与仿真结果进行比较，进而讨论其中的差别，通过这样的科学训练，学生的工程训练能力将会得到极大的提高。3）拓展开放实验。CAE软件学习需要时间的保证，离不开充足的训练和实践练习。当前由于教学改革层出不穷，有限的课堂教学时间只能保证扎实的理论基础，而体现学生自主学习的开放性试验则能够激发学生探索科学问题的兴趣。在具体实施时，可以编写具有操作性强且目的明确等特点的实验指导书，根据实验对象要求差异，设置重难点内容和一般内容，突出实验条件的设置和实验结果的分析。需要注意的是，开放性实验可以为最终的毕业设计课题提供源泉，CAE软件应用可在其中发挥重要的作用。以注塑模具为例，塑件制品结构的好坏及注塑模具的设计优劣都可以借助模流分析手段体现出来。学生如经历开放性实验的锻炼，则可以变被动为主动，初步具备一定的创新能力和实践能力。
3立足本地产业链，发挥产学研合作优势
“产、学、研”一直是教学中非常重要的环节。运用理论知识解决实际工程问题，将工程问题引入学术研究课题，可以使新技术、新方法更完善地运用在实际工程问题中。对教师而言，以实际工程问题作为授课素材，内容丰富、贴近实战；将关键技术作为研究课题也是提升科研水平的一项途径，教师应不断提升自身理论水平与实战经验，从而更好地服务课堂。对学生而言，这种教学方法不仅能使理论得到检验，更能使学生在实战中得到锻炼，考虑工程问题时不再是“纸上谈兵”。高校可以为合作企业提供理论支撑，企业可以为高校提供实战经验和试验平台，二者互补，充分发挥产学研在教学中的优势。
4教学手段改革
依靠现有的实验条件完成验证性和综合性实验教学，有时会不具备相应的条件，如果单纯依靠实验设备去完成一项实验，投入成本就会大大地提高，权衡成本与教学效果之间的关系，可以引入CAE技术，利用ANSYS软件进行建模计算，向学生演示计算结果。采用ANSYS模拟，按照试件确定材料的弹性模量，泊松比和密度，通过加载求解后，得出试件的变形和应力变化过程，并将过程演示给学生，既可以使学生掌握实验教学内容，又可以发挥现有计算机技术的功能。
结语
综上所述，目前，CAE技术已成为材料成型领域工程设计与研发领域必不可少的重要手段，愈来愈多的企业在产品量化投产前都要准备CAE分析报告。因此，在实际教学过程中，教师应该以工程设计为中心，在材料成型CAE课程的教学方法、教学内容和教学效果等方面进行教学思考和改革探索，重点培养学生应用CAE技术手段独立分析问题和解决问题的能力，使人才培养紧跟时代发展的步伐。
参考文献：
［1］戴有华．UG软件在高职高专工程力学课程教学中的应用［J］．中国教育技术装备，2017（22）：45－47．
［2］张俊，田中旭，宋秋红，等．LS－DYNA在工程力学教学中的应用与实践［J］．高校实验室工作研究，2018（4）：4－6．
［3］谷俊斌，贾宏玉．ANSYS软件在工程力学专业教学中的应用［J］．中国冶金教育，2013（4）：9－11．
［4］时强，王新武，孔刘林．应用型本科院校工程力学课程教学改革探索［J］．河南教育（高教），2018（11）：72－75．
［5］宋佼佼．基于应用型人才培养的工程力学课程创新教学［J］．湖北科技学院学报，2014（3）：169－170．
［6］尹庆玲．任务驱动教学在工程力学中的应用［J］．中小企业管理与科技，2014（6）：268．