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《計算機在材料工程中的應用》課程教學方法研究與實踐分析論文
《計算機在材料工程中的應用技術》課程是材料專業的一門重要課程，為更好地學習本科專業課程及以后就業提供必要的支撐，同時，也能夠為以后的深造提供幫助。所以，這門課程影響深遠，有必要更好地探討如何提高學生的積極性，使其更好地掌握各個知識點。課程里面部分章節比較抽象，數學公式比較復雜，不易理解，學生感覺比較枯燥，所以如何深入淺出地講授，成為教師必然要掌握的技能。對當前的教學方法進行必要的教學改革，使得學生在學習過程中更好地、主動地領會課堂知識，成為教學工作者的一項重要任務。
《計算機在材料工程中的應用技術》課程主要由課堂教學和上機實驗兩部分組成。其中，課堂教學起著提綱挈領的作用，只有在課堂教學中，設計好教學方案，充分調動學生的積極性，使其認識到各個軟件的重要性和使用方法，才能在接下來的實驗中，收到更好的效果。
《計算機在材料工程中的應用技術》課程教學部分主要講授的軟件有:Origin軟件、Annoys軟件、Mat lab軟件、Deform軟件、Process[軟件和Mold flow軟件。由于很多軟件都是基于有限元的，所以在講授這些軟件之前，需要介紹有限元的相關基礎知識，使學生認識到有限元的作用，為其在學習有限元分析提供鋪墊。在講授有限元的同時，需要提及有限差分法，并指出二者的區別和聯系，認識到二者的優劣，為以后的深造提供必要的感性認識。只有掌握了有限元分析的內涵，才能更好地應用相應的軟件，更好地解決材料實際問題。但是，由于是初次接觸有限元分析方法，學生會感覺比較抽象，難以理解，所以有必要示范Annoys軟件劃分模型，使其有相應的感性認識，然后逐漸深入講授有限元方法，講授有限元的作用，這樣才有可能收到較好的教學效果。
1目前本課程面臨的問題。
由于很多軟件開發的初衷是為了解決數學問題，而不是材料實際問題。所以，很多學生剛接觸這門課程的時候，感覺不到這門課在材料領域的用途，會感到迷茫，從而沒有積極性。鑒于這些問題，應當及時提供相應的材料數據，比如在學習Origin軟件時，收集鋼的屈服強度與鋼的厚度、含C量、含Mn量之間的數據，然后利用Origin軟件的多元回歸分析方法，處理這些數據，從而得出屈服強度與各因素之間的函數關系，這樣將軟件與材料實際問題相結合，使得學生認識到Origin軟件的作用，提高其學習積極性。
2課程教學改革方案
《計算機在材料工程中的應用技術》課程總共為犯學時，其中課堂講授20學時，上機練習12學時。需要講述的軟件比較多，而且部分軟件需要先講授抽象的理論知識，所以需要將理論與實際、數學問題與材料工程實際相結合，在課堂教學中靈活多樣地講授各個軟件，在有限的時間里，抓住要點，詳細地介紹軟件的應用方法與特點，使學生更好地掌握方法，收到理想的效果。
2.1 Origin軟件的講授
Origin軟件是重要的數據處理軟件，能高效地解決實際問題，Origin軟件的兩個重要用途是曲線擬合(和多元線性回歸，很多學生在學習過程中往往將曲線擬合和多元線性回歸混為一談，所以需要闡明擬合與多元回歸的科學涵義:曲線擬合得到的是一條曲線，而多元回歸得到的是方程表達式，這是二者最大的區別，也是二者各自的作用�？梢越Y合具體的實際問題，使其更深刻地認識到二者的區別。在上機練習中結合實際問題，針對性地練習，收到事半功倍的效果。很多學生在曲線擬合過程中，在建立Origin表格的時候，通常將自變量輸入到Y列，將變量輸入到x列，導致結果錯誤。這就需要教學工作者闡明各列的含義，并讓學生進行必要的練習。Origin曲線擬合做出的曲線需要進行必要的編輯，這需要細心和耐心，才能做出比較美觀并且規范的圖形，比如:添加x軸和Y軸的單位制，標明圖形名稱，以及用適當的字體標注，讓學生有足夠的細心，才能收到更好的教學效果。多元線性回歸過程中，會得到很多表達式，以及各種標準差和相關系數，這些都是概率與數理統計的相關知識，比較抽象，需要教師對其舉例解釋，用具體的概率知識解釋科學含義。所有這些，可以鍛煉學生研究科學問題的嚴謹性，在以后的工作和研究中，更精確、有效地解決實際問題。
2 .2 Mat lab軟件的講授
Malta軟件是基于處理矩陣問題而開發的應用數學軟件，經過不斷的改進和完善，已經應用到了諸多領域。M atlatl軟件具有強大的數據處理和繪制圖形功能。由于利用Malta時，需要編程，很多變量、運算符、函數、表達式需要掌握，學生很容易混淆。由于初次基礎，輸入命令的時候，往往報錯，導致學生有挫敗感，積極性較低。針對這些問題，教師可以結合C語言，將Malta軟件與C語言進行對比，講授Malta軟件在處理數據中獨有的靈活性和簡潔性，只需要簡單的程序語句，就可以處理復雜的數據問題，并能夠繪制出對應的圖形，這些都是C語言所不具備的，可以結合專業課程《金屬學與熱處理》中的晶面夾角問題，以及晶帶理論相關知識，用Malta軟件求解矩陣，求解晶帶、晶面夾角，緊密地結合材料實際課程，使得學生同時深刻的掌握這兩門課程，收到較好的效果。在講授神經網絡過程中，可以金屬元素如C, Cr, Mn, Ni對過冷奧氏體轉變的等溫轉變曲線(TTT曲線)為例，用神經網絡方法，建立二者之間的關系，預測轉變曲線，并結合《金屬學與熱處理》課程中的等溫轉變曲線(CTTT曲線)，深入淺出的講述神經網絡的應用，讓學生意識到其重要作用和強大功能，從而收到事半功倍的效果。
2.3 ANSYS軟件的講授
ANSYS軟件通用的有限元軟件，在材料工程中有極其廣泛的應用，廣泛處理于鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等問題。由于ANSYS軟件界面菜單較多，從定義單元類型、定義材料屬性、建立幾何模型到劃分網格到求解，步驟比較多，比較繁瑣，通常一步遺漏或者做錯，都會導致下面的步驟無法開展。所以建議教師從最簡單的問題入手，從一維到二維然后延伸到三維問題，循序漸進，并且從常見的熱傳導問題入手，因為熱傳導問題恰好滿足一維導熱、二維熱傳導以及三維導熱過程，可以將邊界設置為絕熱，使問題簡單化并且連貫，可以與實際問題對比驗證，證實計算結果的準確性，簡捷易行，收效較好。同時，可以將命令流與GUI兩種實現方式進行對比，突出命令流的優勢，使得學生養成編程的良好習慣，并不斷完善程序的可執行性，結合流場、應力場等具體問題，形象而直觀地展現ANSYS軟件在處理材料工程實際問題中的優勢，不斷激發學生對有限元ANSYS軟件的興趣以及解決科學問題的主動性。
3結束語
教學改革需要不斷的完善，教學工作者應在教學過程中不斷探索，不斷改進。提高學生的積極性和各項能力，采用各種靈活有效的方法進行課程教學和考核，不斷創新，不斷總結，在有限的教學時間里，收到最佳的效果。
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