摘要

　　本文主要针对专科层次机械类专业开展CAE课程时，如何进行教学内容选取和界定。采用以能力本位的教育理念确定课程架构、课程目标和课程内容。本研究以CAE 商业软件应用为主轴，以解决实际工程问题为目的，在高职高专中培养学生CAE 软件应用能力和激发学生兴趣，增强职业竞争能力。

　　主题词： 专科层次 机械类专业 CAE课程 教学内容

　　1、开展CAE课程教学的背景

　　近几年，随着计算技术的发展，许多企业都通过建立产品的数字模型样机，并模拟产品及零件的工作和运行环境，对零件和产品进行工程校验、有限元分析和计算机仿真。

　　在产品开发阶段，企业应用CAE能有效地对零件和产品进行仿真检测，确定产品和零件的相关技术参数，发现产品缺陷、优化产品设计，并极大降低产品开发成本。在产品维护检修阶段能分析产品故障原因，分析质量因素等。

　　有限元分析在CAE中运用最广，有限元法的基本思想是将物体(即连续的求解域)离散成有限个简单单元的组合，用这些单元的集合来模拟或逼近原来的物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题。物体被离散后，通过对其中各个单元进行单元分析，最终得到对整个物体的分析结构。随着单元数目的增加，解的近似程度将不断增大和逼近真实情况。

　　一方面，CAE技术的应用，使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题，通过计算机数值模拟得到满意的解答;另一方面，计算机辅助分析使大量繁杂的工程分析问题简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的产品开发时间，避免了低水平重复的工作，使工程分析更快、更准确。在产品的设计、分析、新产品的开发等方面发挥了重要作用，同时CAE这一新兴的数值模拟分析技术在国外得到了迅猛发展，技术的发展又推动了许多相关的基础学科和应用科学的进步。

　　但目前，与此不相适应的是企业从事CAE工作的人员短缺。特别是短缺建立数模人员和CAE软件应用人员。有些企业花大价钱聘请高端人才寻求帮助，但由于高端人才对企业的设备、状态不熟悉，效果不甚理想。

　　中国在世界上有“世界制造中心”的称号，但是实际上，我们的制造还大多数属于很简单的劳动密集型层面。更多的时候，是产品在国外设计研发，在国内生产。近几年，国内的制造业一方面有了长足的进步，另一方面，国外的知名企业也纷纷将自己的研发中心移到国内。

　　相信在不久的以后，会有更多的分析和研发企业出现在中国。从产品的设计、研发到制造，整个环节都会在国内实现。

　　所以，在培养高端人才的同时，培养一批适应普及和低端需求的CAE人才，也是目前工业界解决人才需求的当务之急和短平快方式。

　　2、适合开设CAE课程的相关专业群

　　从2000年开始，高职高专院校绝大多数为专科层次。其课程改革方兴未艾。尤其2006年在高职高专示范校建设的强力推动下，改革课程体系和知识体系。将传统的以知识体系为基础的旧课程，改变为配合科技进步和职场多样性的以就业为导向的应用性行业技术专门课程。高职高专的专业也进行了很大调整。把以往众多的工业科系(专业)改分成机械类专业群、电工电子专业群、土木建筑群、化工群集工艺等群，以适应国家工业经济发展对生产一线人员需求。这些专业群均为专科层次。所对应的企业都开展了CAE，应用性人才需求很迫切。所以开设CAE课程，可做为同学可就业的新方向。

　　和就业相关的市场调查显示，从目前开展CAE相对较好的企业看，机械、制造行业占有很大比例。高职高专学校的与相关企业所有工业类专业中，以机械类专业最多，约占所有专业目录的35%以上，共涵盖数控专业、机械加工专业、材料成型专业、焊接专业、工程机械专业、管线施工专业、飞机修理专业、板金制造专业、机械制图专业、模具设计与制造专业、汽车装配专业、汽车修理专业等等。这些专业出于毕业生就业考虑，开设CAE课程既可增加专业特色，又可满足就业市场对CAE应用性人才的需求。

　　3、CAE 课程内容的确定

　　以就业为导向，以职业岗位工作过程所需的知识和技能为出发点，探讨CAE 课程内容，让学生学完CAE课程以后，马上投入就业市场。

　　CAD/CAM(计算机辅助绘图与制造)课程教学已经发展十几年，各方面皆已非常成熟。

　　3.1课程内容的宏观分析

　　在CAD系统中，正文、图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系统等高新技术得到综合应用，大大提高了CAD自动化设计的程度，智能CAD应运而生。智能CAD把工程数据库及管理系统、知识库及专家系统、拟人化用户介面管理系统集於一体。

　　CAM中的核心技术是数控技术，编制零件加工程序是数控技术应用的重要环节，在靠手工编程无法满足复杂零件数控加工的需求的基础上，开始了数控自动编程技术的CAM系统;可以直接在CAD系统上建立起来的参数化、全相关的三维几何模型(实体+曲面)上进行加工编程，生成正确的加工轨迹。其特点是面向局部曲面的加工方式，表现为编程的难易程度与零件的复杂程度直接相关，而与产品的工艺特征、工艺复杂程度等没有直接相关关系。CAM系统仅以CAD模型的局部几何特征为目标对象的基本处理形式，已经成为智能化、自动化水平进一步发展的制约因素。只有采用面向模型、面向工艺特征的CAM系统，才能够突破CAM自动化、智能化的现有水平。

　　但综观CAD/CAM 只是以计算机为辅助工具着重于设计与制造，而设计一般仅局限于几何及功能设计，但未涵盖分析。

　　CAE软件对工程和产品的分析、模拟能力，主要决定於单元库和材料库的丰富和完善程度，知名CAE软件的单元库一般都有百余种单元，并拥有一个比较完善的材料库，使其对工程和产品的物理、力学行为，具有较强的分析模拟能力。

　　所以，高职高专机械类专业的计算机辅助应用课程应朝向CAE(计算机辅助工程分析)，将CAE 融入CAD/CAM 之中，形成CAD/CAM/CAE 三者一体。

　　3.2课程内容定位的理论依据

　　对于为专科层次类学生来说，CAE 课程的教学内容不外乎CAE 知识、CAE技能、及CAE从业者素质。

　　3.2.1.能力目标的确定依据

　　按照工作过程导向的课程开发理论，在职业技术教育中把每次授课的教学目标视为“单元目标”，体现完整的工作过程，体现能力本位教育(Competency-baseEducation)。

　　将课程目标视为行为目标(behavioral objectives)。行为目标为所有目标里最为具体的目标。能力本位教学对下述三种领域非常重视，依照各领域之不同分高低不同层次： 认知领域分六个层次：知识、理解、应用、分析、综合、评鉴等。 情感领域分五层次：接受、反思、批判、实施、养成。 技能领域分七层次：领悟、接触、指导下的反应、技巧、综合反思、适应、创新。 3.2.2.课程目标的确定依据

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