知识软件化对机械工程设计教学的影响趋势分析

刘大琨 周薇

摘 要： 知识软件化现在逐渐被引用到各个领域中，教育教学通过利用知识软件化将专业所需的理论知识转化为能够动态展示的特点将其用于机械工程设计的课堂上。机械工程设计专业是一门兼具理论和创新的课程，除了掌握基本的专业知识还需要拥有创新力来对机械开发注入新鲜动力。知识软件化使知识有了崭新的存在方式，人类已有的知识不再只是被动地记录在书本中，等待人们去学习和应用，知识还可以凝聚成方便的工具，以专业化的视角给予人们最大的帮助。本文将围绕知识软件化对机械工程设计教学的影响展开探讨。

关键词： 知识软件；机械工程；设计教学；影响趋势

知识软件化的重大意义就在于人们有可能通过简单的学习来使用复杂的知识，机械工程的学习是一个复杂又庞大的系统，在传统的机械工程设计教学上我们大多通过绘画和书本来进行学习记忆，而知识软件化则是通过人工智能、计算机技术将机械工程知识融合于其中，将复杂又难以理解的内容通过动态展示，设计的范围精细精准。知识软件化的这种发展趋势对人类社会将产生巨大的影响，当然也必将对机械工程高等教育的教学理念、知识体系、教学内容、教学方式等产生深刻的影响。

一、 知识软件化的概念

随着日新月异的科学发展，知识工程、人工智能和计算机技术也在我们生活的各个领域大放光彩，当计算机拥有了智能之后很多工作都不需要人工完成。所谓知识软件化就是将理论知识及其应用技能转化为容易使用的软件工具，本质上就是利用计算机和高科技来帮助人们更加快速的解决问题。计算机在拥有不同领域的核心知识之后便能够在某些角度充当专业人士的角色，更好地给人们谋福利。例如Matlab能够使不了解数值方法的人轻松地解决优化设计或数值仿真的问题；hnsys能够帮助没有学过弹性力学的人进行复杂的应力应变分析；Ideas更能从形象思维、数值分析、加工制造等多方面帮助设计者工作。借助于知识软件化的成果很多大学生就可以完成过去一个高学历者才能够完成的工作或作业。这便是知识软件化的强大功能，能把复杂的理论知识转变为实用的技术工具。

二、 知识软件化与设计教学

机械工程设计领域的学者能够设计出来好的成果归根结底在于他们能够熟练地运用自己的专业知识并加之以创新，从而设计出微妙的产品。就目前我国机械设计领域而言，几乎所有的设计工作都需要自身的设计师来完成，不同领域的知识就如同沙尘无穷无尽。在机械工程领域，要想能够收获果实必须要将所有学习的知识完全掌握，但是不同领域极优秀的人毕竟在少数，所以就缩小了人类对现有知识完全利用的范围。所以我们需要利用人工智能来提升专业知识利用率。解决这个问题的办法除了有效的设计组织之外，就是在计算机集成设计环境支持下的知识软件化。通过知识软件化我们可以将各行各业的专业知识和技能浓缩在计算机中，很多人类不能完全记忆或掌握的内容通过编程转化为直接使用的工具。节省了大量需要进行人工计算的时间，并且提高了计算的精准度从而提高整个设计产品的质量和完成效率。这样一个本科毕业生便可以借助于知识软件化解决自己不能解决掉的计算、虚拟、构造、仿真等等，在实现了不需要高学历人士就能够完成作业的这一步骤后完成接下来的设计任务，从而节省人力资源和设计过程中的所有成本。现代机械产品设计工作对设计者的知识、能力和素质提出了很高的要求，现代科学技术的迅猛发展对设计人才的培养也提出了新的挑战。尽管提倡终身教育，但是一个人一生拥有的学习时间与应学习的知识相比仍然太少了。必须将学生从许多过时的学习内容中解脱出来，使学生有更多的时间去适应时代的进步。随着知识软件化和软件智能化程度的提高，学生们可以慢慢地有选择学习的自主权了，易于软件化的专门知识与技能是可以少学或不学的。例如，就机械设计类课程的教学内容来说，某些典型零件设计的知识与技能易于软件化，且对创新设计能力与素质的培养无重大影响，这部分内容应该删繁就简。应该让学生熟悉计算机集成设计环境，习惯于借助软件。从设计的本质来说，设计工作应在占有丰富的相关资料的基础上进行。特别是对于那些没有设计经验，缺乏机构与结构知识的学生，知识软件化将提供形象逼真的机构知识库和结构知识库、各种成熟方案设计知识库、典型的零部件图库等等，都能够帮助他们更好地学习。

三、 教学内容教学发展方向

我们可以发现现在很多领域即使已经具备完善的理论，相当足够的人力资源，但是却没有可以使用的软件的话很多问题都不能得到解决。因为对于大多数人们来说，不可能既是一个行业的设计专家又是另一个领域的计算专家。有限单元法、最优化方法、控制工程等许多现代设计方法从理论研究到普及应用的发展过程就是很好的例子。所以机械设计在知识软件化的影响下，既可以培养一种机械产品的设计者，也可以培养工具软件的设计者。一些非常复杂并且需要大量时间计算的设计和理论知识可以花费较少的时间学习，而是加强机械领域创新设计能力的培养。而对于缺少设计天分的人来说，他们可以选择花更多的时间去学习自己擅长的领域，去完成其他人不擅长却又不能缺少的工作任务。

四、 结束语

機械工程高等教育本身作为一项技术领域的教学，应当与时俱进，密切关注除了机械工程领域之外出现的新理论新技术和新发展，并在结合现代技术和其他领域的优点和机械工程学科特点的基础上将它们进行融合，引入到课程教学中去。机械工程高等教育还应当走产、学、研相结合道路，成为促进技术进步的发动机。知识软件化作为二十一世纪科技的新兴产物，我们应当好好利用促进机械工程教学的发展。

参考文献：

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[2]赵翠华，李玉琼，潘利文.Materials Studio软件在材料专业课程教学中的应用[J].考试周刊，2016（94）：103-105.

[3]浅谈电脑辅助教学与传统教学[J].物理教学，1986（02）：32-33.

作者简介：

刘大琨，周薇，江苏省盐城市，盐城工学院机械工程学院。