《计算机在材料工程中的应用》课程教学方法研究与实践分析论文
《计算机在材料工程中的应用技术》课程是材料专业的一门重要课程，为更好地学习本科专业课程及以后就业提供必要的支撑，同时，也能够为以后的深造提供帮助。所以，这门课程影响深远，有必要更好地探讨如何提高学生的积极性，使其更好地掌握各个知识点。课程里面部分章节比较抽象，数学公式比较复杂，不易理解，学生感觉比较枯燥，所以如何深入浅出地讲授，成为教师必然要掌握的技能。对当前的教学方法进行必要的教学改革，使得学生在学习过程中更好地、主动地领会课堂知识，成为教学工作者的一项重要任务。
《计算机在材料工程中的应用技术》课程主要由课堂教学和上机实验两部分组成。其中，课堂教学起着提纲挈领的作用，只有在课堂教学中，设计好教学方案，充分调动学生的积极性，使其认识到各个软件的重要性和使用方法，才能在接下来的实验中，收到更好的效果。
《计算机在材料工程中的应用技术》课程教学部分主要讲授的软件有:Origin软件、Annoys软件、Mat lab软件、Deform软件、Process[软件和Mold flow软件。由于很多软件都是基于有限元的，所以在讲授这些软件之前，需要介绍有限元的相关基础知识，使学生认识到有限元的作用，为其在学习有限元分析提供铺垫。在讲授有限元的同时，需要提及有限差分法，并指出二者的区别和联系，认识到二者的优劣，为以后的深造提供必要的感性认识。只有掌握了有限元分析的内涵，才能更好地应用相应的软件，更好地解决材料实际问题。但是，由于是初次接触有限元分析方法，学生会感觉比较抽象，难以理解，所以有必要示范Annoys软件划分模型，使其有相应的感性认识，然后逐渐深入讲授有限元方法，讲授有限元的作用，这样才有可能收到较好的教学效果。
1目前本课程面临的问题。
由于很多软件开发的初衷是为了解决数学问题，而不是材料实际问题。所以，很多学生刚接触这门课程的时候，感觉不到这门课在材料领域的用途，会感到迷茫，从而没有积极性。鉴于这些问题，应当及时提供相应的材料数据，比如在学习Origin软件时，收集钢的屈服强度与钢的厚度、含C量、含Mn量之间的数据，然后利用Origin软件的多元回归分析方法，处理这些数据，从而得出屈服强度与各因素之间的函数关系，这样将软件与材料实际问题相结合，使得学生认识到Origin软件的作用，提高其学习积极性。
2课程教学改革方案
《计算机在材料工程中的应用技术》课程总共为犯学时，其中课堂讲授20学时，上机练习12学时。需要讲述的软件比较多，而且部分软件需要先讲授抽象的理论知识，所以需要将理论与实际、数学问题与材料工程实际相结合，在课堂教学中灵活多样地讲授各个软件，在有限的时间里，抓住要点，详细地介绍软件的应用方法与特点，使学生更好地掌握方法，收到理想的效果。
2.1 Origin软件的讲授
Origin软件是重要的数据处理软件，能高效地解决实际问题，Origin软件的两个重要用途是曲线拟合(和多元线性回归，很多学生在学习过程中往往将曲线拟合和多元线性回归混为一谈，所以需要阐明拟合与多元回归的科学涵义:曲线拟合得到的是一条曲线，而多元回归得到的是方程表达式，这是二者最大的区别，也是二者各自的作用。可以结合具体的实际问题，使其更深刻地认识到二者的区别。在上机练习中结合实际问题，针对性地练习，收到事半功倍的效果。很多学生在曲线拟合过程中，在建立Origin表格的时候，通常将自变量输入到Y列，将变量输入到x列，导致结果错误。这就需要教学工作者阐明各列的`含义，并让学生进行必要的练习。Origin曲线拟合做出的曲线需要进行必要的编辑，这需要细心和耐心，才能做出比较美观并且规范的图形，比如:添加x轴和Y轴的单位制，标明图形名称，以及用适当的字体标注，让学生有足够的细心，才能收到更好的教学效果。多元线性回归过程中，会得到很多表达式，以及各种标准差和相关系数，这些都是概率与数理统计的相关知识，比较抽象，需要教师对其举例解释，用具体的概率知识解释科学含义。所有这些，可以锻炼学生研究科学问题的严谨性，在以后的工作和研究中，更精确、有效地解决实际问题。
2 .2 Mat lab软件的讲授
Malta软件是基于处理矩阵问题而开发的应用数学软件，经过不断的改进和完善，已经应用到了诸多领域。M atlatl软件具有强大的数据处理和绘制图形功能。由于利用Malta时，需要编程，很多变量、运算符、函数、表达式需要掌握，学生很容易混淆。由于初次基础，输入命令的时候，往往报错，导致学生有挫败感，积极性较低。针对这些问题，教师可以结合C语言，将Malta软件与C语言进行对比，讲授Malta软件在处理数据中独有的灵活性和简洁性，只需要简单的程序语句，就可以处理复杂的数据问题，并能够绘制出对应的图形，这些都是C语言所不具备的，可以结合专业课程《金属学与热处理》中的晶面夹角问题，以及晶带理论相关知识，用Malta软件求解矩阵，求解晶带、晶面夹角，紧密地结合材料实际课程，使得学生同时深刻的掌握这两门课程，收到较好的效果。在讲授神经网络过程中，可以金属元素如C, Cr, Mn, Ni对过冷奥氏体转变的等温转变曲线(TTT曲线)为例，用神经网络方法，建立二者之间的关系，预测转变曲线，并结合《金属学与热处理》课程中的等温转变曲线(CTTT曲线)，深入浅出的讲述神经网络的应用，让学生意识到其重要作用和强大功能，从而收到事半功倍的效果。
2.3 ANSYS软件的讲授
ANSYS软件通用的有限元软件，在材料工程中有极其广泛的应用，广泛处理于铸造、锻压、焊接、热处理等问题。由于ANSYS软件界面菜单较多，从定义单元类型、定义材料属性、建立几何模型到划分网格到求解，步骤比较多，比较繁琐，通常一步遗漏或者做错，都会导致下面的步骤无法开展。所以建议教师从最简单的问题入手，从一维到二维然后延伸到三维问题，循序渐进，并且从常见的热传导问题入手，因为热传导问题恰好满足一维导热、二维热传导以及三维导热过程，可以将边界设置为绝热，使问题简单化并且连贯，可以与实际问题对比验证，证实计算结果的准确性，简捷易行，收效较好。同时，可以将命令流与GUI两种实现方式进行对比，突出命令流的优势，使得学生养成编程的良好习惯，并不断完善程序的可执行性，结合流场、应力场等具体问题，形象而直观地展现ANSYS软件在处理材料工程实际问题中的优势，不断激发学生对有限元ANSYS软件的兴趣以及解决科学问题的主动性。
3结束语
教学改革需要不断的完善，教学工作者应在教学过程中不断探索，不断改进。提高学生的积极性和各项能力，采用各种灵活有效的方法进行课程教学和考核，不断创新，不断总结，在有限的教学时间里，收到最佳的效果。
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