大型通用有限元程序ANSYS課程教學探索

沈曉明　鐘衛平

摘 要：大型通用有限元分析軟件ANSYS是力學與土木工程專業的一門重要的專業課，積極地推進該課程的課程教學改革對提高學生分析、研究、解決工程問題能力，提升學生專業素養十分重要。針對該課程的特點及存在的問題，在教學改革過程中，對其教學內容進行重新整合，并采用靈活多變的教學方法，提高學生的興趣，同時，完善了課程考核方法，提高了教學質量。

關鍵詞：教學改革 課堂研討式教學 有限元 ANSYS

中圖分類號：G643 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0229-02

有限元法已成為現代工業設計的重要分析方法，廣泛應用于結構的靜力分析、動態分析和結構優化中。大型通用有限元程序ANSYS是工程力學專業高年級本科生以及土木工程專業研究生的一門重要專業課，在工程中有著廣泛的應用，具有很強的實用性。

1 改變教學方法，培養學生興趣，注重能力提高

興趣是最好的導師，因此，課程的第一步，就是調動學生學習的積極性，激發學生的學習熱情。由于課程改革的需要，課時相對減少，因此，對課程體系進行了整合，精選教學內容，提高教學起點，調動學生求知的欲望，結合專業特點增加部分內容，以配合其他專業課教學，擴大學生知識面；增加解決實際問題的比重，提出一些有挑戰性、有一定深度的問題并展開討論，留下思考空間，激發學生的積極性。課程中適時的選擇工程中最新的研究成果，使學生了解有限元數值模擬方法在工程中最新進展，開拓學生的知識面，激發學生的求知欲望，讓學生領略到從事科研與知識創新的樂趣，培養學生創新的意識和興趣。

在課程講授過程中，避免以往的“填鴨式”教學方法，把學生變成教學的主體，不僅要做到“授人以魚”，更要做到“授人以漁”。為了加強學生的興趣，所講的內容都盡量選用工程實例，并進行必要的簡化，采用多媒體的方式，在教師的引導下，通過研討式的教學方法，啟發學生科學的思維方法，激發學生的探索精神，提出各種解決問題的思路和途徑，從而掌握自我攝取知識的方法。在引進多媒體和現代教學方法的基礎上，在講課方法上，注意深入淺出，運用一些視頻資料、動畫演示等直觀手段，增加趣味性。盡量以學生為中心，在課堂上教師與學生要充分的互動起來，授課時考慮學生的反映，有針對性地按課程重點、難點分層次設問、引導、鼓勵學生的創造性思維能力。教學中采用研討式，啟發式等生動活潑的教學方法，努力營造一種師生共同積極思維的課堂氛圍，豐富課堂教學內容。

2 將課程學習與專業緊密結合起來

作為工程力學專業的高年級本科生以及土木工程專業的研究生學生，雖然力學理論知識學了很多，但對許多基本概念的理解許多人基本上是只停留于一個符號的認識上，理論認識不夠，更沒有太多的感性認識，比如：一開始學ANSYS時可能很多人都不知道鋼材的彈性模量、泊松比、屈服應力一般是多少。因此，在學習ANSYS之前，復習一下《材料力學》《彈性力學》《塑性力學》等課程是非常有必要的。

在ANSYS的過程中，不要純粹的把ANSYS當作一門功課來學，這樣是不可能學好ANSYS的，而要針對問題來學，特別是遇到的新問題，首先，要看它涉及到那些理論知識，最好能作到有所了解；其次，與ANSYS相關設置結合起來，作到心中有數，不至于遇到某些參數設置時，沒一點概念，不知道如何下手。工程力學專業更多的偏向于理論，往往覺得學了那么多的力學理論知識沒什么用，不知道將來自己能作什么，而學ANSYS實際起到了溝通理論與實踐的橋梁作用，使你能夠感到所學的知識都能用上，從而激發出對該專業的熱愛和了解。

3 加強上機輔導，增強學生實際操作能力

ANSYS課程是一門實踐性很強的課程，單單指導原理是不夠的，因此，上機操作是ANSYS學習中十分重要的一個環節，是課程不可分割的一部分。為了提高學生的上機效率、幫助學生更好地將理論知識運用于實踐，通過對課程相關的資料的查閱和整理，編寫了一套適合課程學習的上機指南，該指南包括了幾類工程中常用的有限元分析問題，涵蓋課程講述的各個理論知識點，對所有的步驟做了認真的調試，保證教學質量。學生通過練習，對ANSYS的各個模塊可以有一個基本的了解；并且對軟件的操作有一個很好地掌握。為了培養學生舉一反三的能力，在每個詳細的操作過程之后，都提出幾個相近的問題，讓同學們自己發揮能動性，通過小組討論的形式加以解決，并把各小組解決問題的過程在課堂上進行交流，根據完成情況給出平時成績，作為最后課程考核的依據之一。

在上機過程中，注重培養學生多問多思考的習慣，只有經過思考了的東西才能成為自己的東西。學習ANSYS的過程實際上是一個不斷地解決問題的過程，問題遇到的越多，解決的越多，實際運用ANNSYS的能力才會越高。對于剛學習ANSYS的同學，必然會遇到許許多多的問題，對遇到的問題最好能記下來，通過教師的輔導，認真思考，逐個解決，積累經驗。只有這樣才會印象深刻，避免以后犯類似的錯誤，即使遇到也能很快解決。

4 改變課程考核方法，培養學生發現問題、解決問題的能力

有限元方法在工程實際中的應用是考核的重點。因此，課程考試改變以往期末閉卷考試的方法，而是要求學生結合工程實際，根據自己的興趣，到圖書館或者通過網絡查閱相關的資料，從中發現并提煉出運用所學知識能夠解決的問題，制定在ANSYS中的操作方法，上機計算并得到相應的結果，需要同學的所得的結果加以分析，判斷結果是否合理，并且提交標準格式的分析報告，標準格式由教師統一規定，并給出范文。學生們也可以直接從《材料力學》《彈性力學》《塑性力學》《鋼結構》《鋼筋混凝土構件》等書上直接找些習題來做，將書上的習題用ANSYS來實現，可以將習題的理論結果和ANSYS計算的數值結果進行對比，驗證ANSYS計算結果的正確性，比較兩者結果的差異，分析產生差異的原因，加深對理論的理解。通過這種形式的考核，可以引導學生將所學理論用于解決實際問題，加強理論聯系實際的能力。在幾年的教學實踐中，收到了良好的效果。在知識更新日新月異的時代，培養學生獲取新知識的能力和創新性思維是教師刻不容緩的任務。

5 結語

通過對該課程的學習，學生們能夠很好的把以往所學的力學以及土建課程與《大型結構分析程序ANSYS》教學有機結合起來。使得學生更易于理解和掌握相關課程中的基本概念。增強了學生的動手和思維能力，培養了學生的工程意識及創新精神，充分調動了學生學習的積極性，鍛煉了學生理論聯系實際的能力，增強了工程設計和計算的意識概念，提高了學生運用計算機進行數值模擬的能力，為以后的學習工作打下了堅實的基礎。

參考文獻

[1] 王文靜.“有限元方法及軟件應用”課程教學改革實踐探索[J].中國科技信息，2005（22）：353.

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