特色的機械工程研究生課程論文

　　第1篇:機械工程研究生國際化培養課程設置探討

　　一、研究生國際化培養的背景

　　本世紀是知識經濟時代，在面臨能源緊缺及信息化發展的同時，也將面臨人才的國際化競爭，國家的發展需要人才并依靠人才，而研究生教育是高端人才培養的行業基礎和保證。以往我國研究生教育的國際化發展是將國內優秀的研究生送往國外接受先進教育培養，當前國家綜合國力的競爭實際上是經濟、科技實力的競爭，而這些競爭最終又回歸到人才的競爭方面，我國在近些年開始接受國外的留學生，并在世界范圍內傳播中國的理念和文化。國內研究生國際化教育能縮短高端人才培養的時間周期，通過引進國際知名教授進行短期講學，可以在較短時間內培養出一大批具有世界先進知識的研究生學位獲得者，這些高端人才將為我國的創新型大學及國家建設提供豐富的人才儲備。現今，我校開展機械工程專業研究生國際化教育實踐可以為研究生教育搭建具有實踐性的國際平臺，將我校機械專業學科研究生為石油石化行業國際化人才，為研究生教育國際化發展提供了很好的借鑒。

　　國際上研究生教育最發達的國家在美國，其研究生教育規模與質量居世界前列，2005年共有4.4萬人被授予博士學位，1901～1999年，美國研究型大學畢業的研究生學位授予者共獲得164個諾貝爾獎（約占同期諾貝爾獎獲得者總數的1/4）。因此，世界各地的優秀生源紛紛前往美國攻讀學位，2005年，在美留學研究生規模達26.4萬人，約占全美在校研究生的17%，在工程和自然科學領域攻讀研究生學位的留學生規模占4%以上，這為美國提供了大量的核心科技人力資源儲備，成為美國在世界范圍內保持其競爭力優勢的重要原因。2007年，在加拿大班芙，第一次召開了研究生教育相關的國際會議，來自美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和中國的高等教育領導達成一項班芙共識，班芙共識認為研究生教育是創造知識型經濟的關鍵。研究生教育正在向國際化轉型，班芙峰會是各國建立包容、開展國際合作分享研究生教育中最佳實踐的重要一步。

　　就我校機械學科而言，機械專業學位研究生國際化培養教育剛剛開始，針對機械專業研究生教育的特點，相關機械學科的課程國際化課程體系建設，國際化培養模式研究將成為成功培養出具備實踐背景的工程技術人才關鍵。

　　二、學校的師資條件和學生條件情況分析

　　機械工程是為國民經濟建設和社會發展提供各類機械裝備和生產制造技術以創造物質財富和提高社會文明水準的重要工程領域。隨著電子技術、自動化技術、計算機及軟件技術、材料科學的發展與滲透，充實并豐富了本領域的基礎，拓寬和發展了本領域的研究范疇，同時促進機械產品和生產過程向自動化、智能化、信息化方向發展。我校機械工程涉及工程力學、流體力學、機械設計及理論、安全技術及工程、供熱供燃氣暖通及空調等基礎和應用學科，需要解決的工程問題有石油機械工程、石油安全技術、供熱供燃氣等工程問題。針對石油、石化行業培養機械工程領域應用型、復合型高層次工程技術和工程管理人才。本學科師資力量雄厚，完成了數百項科研項目，其中多項獲國家、省部級科技進步獎。先后出版了多部專著、譯著和研究生教材。本學科建有相應的校級重點開放實驗室，裝備有激光測速系統、粒子成像系統、多功能摩擦磨損試驗機、振動信號測試和分析系統等多臺百萬元級重大設備，為研究生的教學和科研提供了有利的條件。

　　此外，機械工程專業本科教學中一些專業基礎課已經采用英文教材，雙語授課。對于研究生國際化培養、學生是通過選拔而參加這項國際化培養項目中。在選拔中英文的聽說讀寫作為重要的一環來考核研究生，所以錄取上來的學生都英文基礎較好。

　　在師資的培訓和選拔方面，我院專業外語教學師資總體上基礎比較好，有一批老教授和能力較強的中年教師，完全具有承擔全英語教學的能力，但師資分布不均衡，少數課程的師資力量較薄弱。為了加大對中青年教師外語教學能力的培訓，我校師資辦舉辦了多期英語培訓班，使一批中青年骨干教師外語水平明顯提高，同時我院還選拔了多名青年教師到國外進修教學。現在，研究生基礎各門課程的師資基本能滿足全英語教學試點班的教學需要。

　　三、機械工程專業課程設置目標

　　我校機械工程專業培養從事機械工程、安全技術及工程、供熱、供燃氣、通風及空調工程研究方向中科技攻關、技術開發、工程設計與施工、工程規劃與管理的復合型碩士高層次工程技術和工程管理人才。

　　鑒于機械學科碩士研究生國際化培養還未展開，采取對國內外高校進行廣泛的資料調研，然后綜合分析，再結合機械學科專業的實際情況進行分析論證的方法進行研究。另外，對部分國內高校及我校其他專業國際化研究生培養進行現場調研，獲取第一手資料。我校自上個世紀50年代開始一直進行具有石油特色的機械工程研究生課程，在多年的教學積累和探索的，人才培養質量達到了國內高校同類專業的先進水平。本專業形成了“堅持機電結合，突出石油特色”的鮮明專業特色，使培養的學生具有機械工程、電子工程和控制工程三個學科領域的寬廣扎實的基礎知識、很強的適應性和綜合素質，具有廣闊的發展空間和良好的就業前景。本專業還結合機電領域專業人才的特點，在加強實踐教學，培養具有創新精神、實踐能力的高素質人才等方面進行深入的探索和實踐，通過實踐教學體系建立和實施、大學生創新能力培養實踐等促進學生創新精神和實踐能力的培養，推動專業辦學條件和水平的提高，取得了顯著效果。

　　現今，我校提出研究生教育國際化的探索項目，國際化全英文研究生教學中機械工程專業課程設置的要求也隨之而來。在國際上具有石油特色的機械工程專業的學校并不是很多，美國德克薩斯州立大學、加拿大阿爾伯塔大學、澳大利亞西澳大學等高校都開設了具有石油特色的機械工程研究生課程。他們的課程設置和我校的研究生課程有一些區別。例如澳大利亞西澳大學機械工程專業主課設置為：控制及機電系統、結構整體性、可持續發展工程、有限元方法、計算和實驗流體動力學、高等控制工程等課程，與我校專業基礎課相差較大。我校公共必修課包括自然辯證法、科學社會主義理論與實踐、英語，數值分析、數學物理方法等課程；專業必修課包括：彈塑性力學、高等流體力學、機械工程控制理論等課程。如何順應國際研究生教育并保持我國及我校的特色是研究生國際化課程設置的首要問題。從國際教育背景來看，推行國際化勢在必行。所以必須樹立正確的國際化教育理解觀念，既要堅持民族優秀教育傳統及本專業特色，又要研究教育國際化發展的趨勢和新動態，積極融入世界教育系統，把本專業教育國際化課程設置好，加強與世界其它國家在教育制度、標準等方面的溝通和協調，并從中獲取我校研究生教育發展需要的利益。

　　四、機械工程專業課程完善基本要求

　　按照教育國際化要求的課程設置在機械專業教學中實施的難度要求是相當高的，尤其在中國這樣一個缺乏英語語言環境的國家。教育國際化是一個科學概念，它的具體實施還需要在相當師資力量，生源條件及辦學能力的情況下才有可能實行。目前我校已經在有條件的院系進行試點，并已經完成兩個年級的研究生國際化的培養，機械專業需要積極創造條件，借鑒經驗，逐步論證實施。教師使用英語授課的能力和學生的英語素質是開展教育國際化教學的先決條件。教師是關鍵，教育國際化教學對師資的要求相當高，進行全英語教學的教師除應具備本學科的知識、技能外，還要能夠將英語靈活自如、恰當準確地運用于教學活動之中。因此，我校進行教育國際化教學實踐中，采用前幾年聘請外籍教師的參與和輔導，按照要求制定教學方案，能較好地吸收國外先進知識又掌握國內情況，確保研究生教育國際化的學術水平和英語能力及教學效果。學生的英語基礎能力是影響教育國際化教學效果的重要因素，我校規定進入教育國際化教學班學習的學生，必須經過學校統一組織的遴選考核，以確保學生的基本素質。

　　總之，全球經濟一體化背景下的研究生教育國際化是一個發展過程，機械專業在推進過程中不斷有新的問題及趨勢出現，按照每個學校自身的特點和教育國際化進程發展趨勢的不斷探究和更新，采取慎重的態度，制定合適的課程方案設置體系及培養方法，促進我校機械專業研究生國際化教育的健康、快速發展。

　　第2篇:面向新時期的計算機專業研究生創新人才培養模式探索

　　有限元法已成為工程分析中強有力的數值分析工具，在多數工科院校中，“有限單元法”已經普遍作為研究生課程中一門重要的的學位課。實踐證明，通過教學改革加強基礎理論教學、工程概念，增強學生通用軟件編寫能力，探討通用有限元分析軟件應用與工程實際問題的解決對學生系統掌握該課程的理論和方法具有積極的作用，提高了學生利用有限元方法解決實際工程問題的能力，為本專業的學習打下了良好的基礎。

　　機械工程專業研究生需要掌握計算機科學等現代科學技術的理論方法，研究各種機械系統、結構及其元件的工作原理、運動和動力學性能、模擬仿真及優化的理論方法，振動與噪聲、摩擦、磨損與潤滑、傳動、創新發明與設計及計算方法等。作為一種相對成熟的數值計算方法——有限元方法成為機械工程專業研究生進行機械設計、解決工程實際問題必不可少的工具之一，因而有限單元法普遍列入了研究生的學位課程。同時有限元法是一個龐大和復雜的理論體系，需要有較深厚的數學力學基礎知識，學生在一定時間內掌握有限元法比較困難，因此如何提高有限元法教學效果成為一個急需解決的問題。

　　一、傳統教學方法存在的問題

　　教學方式的改革是我國當前高教改革的重要內容之一。在有限元傳統的接受式教學模式中，課程的“教”和“學”的內容都是預先設定好的，而且內容多是前人的經驗積累；大多數的授課教師在教學過程中往往只注重于傳統理論知識的講解，這在一定程度上不利于啟發教學對象的創新性思維。有限元方法作為一門同工程實踐聯系較強的課程，應該注重培養學生解決實際工程問題的能力，而不僅僅只是局限于理論知識的灌輸。只有讓學生在自己動手解決實際工程問題的過程中，體驗到該課程強大的解決問題的能力和作用，才能夠激勵學生掌握有限元方法的熱情，調動學習的主觀能動性。因此，要將有限元教學從傳統的以教師為主體的教學模式向以學生為主體的教學模式進行轉變。在教學過程中，教師的作用更多體現在引導、組織問題的討論和啟發學生的創新性思維。只有提高學生學習的主觀能動性，才能夠獲得更好的教學效果。

　　“有限元方法”是在基礎力學課程中不斷發展而獨立出來的一門課程。教師在教學時，應該根據機械工程專業的研究生的培養目標，確定相應教學內容。對機械工程專業研究生來說，該課程教學內容相對多：既包括常見的平面桿系及平面應力、應變問題等二維的有限元分析的基本方法，同時，又包括三維問題的有限元分析和靜力學、動力學、線性有限元問題的分析。非線性問題是工程中最為常見的問題，非線性有限元問題的分析應該作為一個教學的重點和難點。在教學過程中應該時刻體現教學目的：不但使學生理解基礎的計算理論，而且需要加強解決問題方法和能力的訓練，從而使學生在學習該課程后，能夠用有限元的方法去解決一些常見的工程問題。傳統方法以培養學生的扎實理論知識為目的對學生進行系統的有限元理論知識講解和分析推導，而對于大多數機械工程專業非力學專業的研究生來說，由于有限元方法的理論知識包含數學、力學、材料力學、彈性力學、變分原理、線性代數、數值計算方法等多門課程的內容，理論起點較高，教學效果不太理想。因此要根據機械工程專業研究生的培養要求，探索適合培養研究生解決實際問題能力的教學方法是十分必要的。

　　二、加強基礎理論的教學

　　基礎理論知識的學習是保證良好的教學效果必不可少的。矩陣位移法作為有限元法的課程主線，是最為基礎的理論知識。矩陣位移法的基礎是線性代數的矩陣運算以及結構力學中學習到的位移法。矩陣位移法理論基礎就是加權余量法以及在彈性力學基本原理之一——變分原理。在教學過程中發現，多數學生在基礎理論知識方面存在欠缺以及遺忘的情況，因此，在教學過程中應該加強理論知識的補充，將有限元理論的基礎知識的教學提高到其應用的重視程度上，才能夠保證以后本課程的教學效果。在學習基礎理論知識的過程中，應該使學生明白如何將解題的過程采用矩陣的形式進行表達，同時如何利用計算機計算程序來實現。保證足夠的教學時間來學習和提高有限元最為基礎的礎理論知識是很有必要的，在教學的過程中，同時需要注重啟發引導和互動，強化學生對所學的基礎理論知識的理解和應用，提高學生利用基礎理論知識分析問題以及解決問題的能力，從而提高學生學習理論知識的積極性，認識到學習理論知識的作用。

　　三、建立有限元分析問題的思想

　　有限元法是一種工程實用性非常強的數值分析工具，在有限元方法的學習過程中，建立有限元分析問題的思想是很重要的。簡單說就是要明確有限元方法的實質，以及處理問題過程的步驟和注意的問題，在以往的教學中這個問題沒有得到相應的重視。

　　有限元法最為基礎的思想是將復雜問題用相對簡單的問題代替后進行求解，在這個過程中，有限元法將求解域劃分為許多小的互連子域（稱為有限單元），在對單元假定一個相對簡單的位移模式，從而得到每一單元近似解，在此基礎上推導求解這個域總的平衡方程，最終得到所求問題的解。有限元方法雖然應用的領域很多，但是針對不同物理性質以及數學模型的問題，有限元求解法的基本原理以及步驟大體是相同的，區別僅僅體現于不同物理模型的公式推導和運算求解方法。有限元法的基本步驟通常是相同和固定的：首先確定問題以及定義求解域；其次是將求解域離散化；再此需要確定狀態變量和控制方程，通常做法是將微分方程轉化為等價泛函形式；推導有限單元的列式，構造單元適合的近似解，得到單元矩陣；最后聯立方程組，得到總求解并對結果的合理性進行解釋。

　　加強學生自己動手利用高級編程語言或者數學工具對某些具體結構的問題進行有限元計算，對培養學生形成有限元分析問題的思想是必不可少的。作為教學的引導者，教師應該提供典型的有限元計算程序，并進行必要的講解，使學生在這個過程中對有限元分析問題的思想有更進一步的認識。

　　四、以實際工程應用為目標增加軟件教學

　　有限單元法是工程分析中應用最廣泛的數值方法之一，世界各國均開發了自己的大型通用有限元計算平臺。掌握一種或者多個有限元計算平臺是目前拓展有限元應用的重要途徑。目前主流的有限元軟件主要有：ABAQUS、ANSYS、MSC.MARC、ADINA等。

　　為提高學生的實際應用能力，可采用國際上通用的大型有限元軟件進行案例教學的方法，有針對性地提煉出工程中典型的結構作為案例，將有限元軟件的各種功能及操作貫穿在實際的結構分析中。在每個案例分析中主要側重模型建立單元網格劃分邊界條件定義和載荷施加等操作方法的講解，使學生能夠快速、有效地建立起有限元分析的思路，并能夠觸類旁通。針對不同的工況進行有效地分析，可以使學生掌握有限元軟件基本的操作過程以及一些必要的操作技巧。在教學過程中，選用的教學案例應該有針對性，比如對機械工程中常見的結構分析問題，應該包括普通的靜態分析；非線性常見的曲屈和失穩接觸分析、沖激分析、材料失效和斷裂行為等問題分析；動力學分析中的振動模態分析、瞬態動力學問題等。在熱分析問題中，應該包括穩態熱傳導分析以及對流散熱分析和熱輻射分析等；在多場耦合教學中應包括熱力耦合分析等。

　　五、使用多媒體教學和加強上機實踐教學

　　作為一種數值計算方法，有限元方法與程序設計注定在教學過程中不可避免地接觸大量的公式以及公式的推導，并且這些公式大多相當繁雜。傳統的教學模式中有大量的板書，這樣對教師來說工作量大，而學生往往對這些枯燥的數學計算不感興趣，導致教學質量不高。在規定的課時內要保證教學效果，多媒體教學為本課程的學習提供了優秀的媒介。利用多媒體技術，可以將有限元分析中的基本原理和有限元方法實現的過程更為形象生動地展現給學生，使教師有更多的時間去解釋分析問題的過程，并能和學生實現教學互動，有充足的課時針對學生學習過程中普遍出現的難點和重點進行有針對性地講解。在教學模式上應該采用多媒體教學和板書相結合，利用多媒體將抽象的理論、方法以及機械結構較為具體地展現，從而使得學生在接受知識的過程中更形象直觀，提高了教學質量。同時，利用多媒體教學，可以使得教學采用的有限元分析軟件的操作演示得以實現，能夠使得學生更為直觀地看到利用有限元分析軟件解決問題的過程，縮短了學生學習軟件的時間。

　　上機實踐也是進行有限元理論與操作技術教學的重要環節之一，是學生消化吸收所學知識和真正掌握有限元軟件應用的關鍵問題。只有通過上機實踐，才能夠加深學生對有限元理論知識的理解和培養學生的實際動手解決問題的能力。更為重要的是，通過上機實踐，學生才能夠真正體會用有限元方法分析問題的整個過程，并能夠在這個過程中發現問題，在獨立或者在教師的幫助下分析問題，最終通過本課程的學習，真正具備利用有限元方法解決問題的能力。

　　六、“有限單元法”課程的改革

　　通過幾年的教學實踐，在“有限元理論與應用”課程的教學改革方面筆者認為應該在以下幾個方面進行強化：

　　一是需要在課程內容上強化有限元方法基礎理論知識教學和適當延長教學課時，同時又要融入有限元法在工程領域的最新成果；在教學過程中提高學生學習的主動性，同時采用靈活的教學手段，著重從方法和思路方面加以講解，啟發學生的求知欲，變學生的被動學習為主動學習。

　　二是增強學生軟件編寫典型有限元計算通用程序的能力的訓練，使學生在自己編制有限元計算程序以及應用成熟的大型商用通用工程有限元分析問題的過程中加深利用有限元方法解決問題的思想和能力。

　　三是在教學過程中，適當增加大型通用有限元分析軟件操作的課時。這些軟件一方面具有強大的計算能力和前后處理及可視化能力，另一方面縮短了編寫程序的時間和維護運行程序的費用，計算的結果具有更強的可比性和說服力。

　　四是注重課程教學內容上教學與工程實踐的結合。教學中采用的教學實例，應該從工程實踐中精選出具有代表性的實例；讓學生參與到實際工程的數值計算中，最終實現該課程教學與工程實踐相結合的目標。

　　七、總結

　　總之，“有限單元法”是一門理論與實踐相結合的課程，不僅需要學生有系統的理論分析能力，還需要很強的工程實踐能力。因此采用多元化教學方法和手段講授有限單元法，才能夠使學生系統掌握該課程的理論和方法，并且具備獨立分析解決問題的能力，從而達到本課程教學、學習的目的。

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