知識軟件化對機械工程設計教學的影響趨勢分析

劉大琨 周薇

摘 要： 知識軟件化現在逐漸被引用到各個領域中，教育教學通過利用知識軟件化將專業(yè)所需的理論知識轉化為能夠動態(tài)展示的特點將其用于機械工程設計的課堂上。機械工程設計專業(yè)是一門兼具理論和創(chuàng)新的課程，除了掌握基本的專業(yè)知識還需要擁有創(chuàng)新力來對機械開發(fā)注入新鮮動力。知識軟件化使知識有了嶄新的存在方式，人類已有的知識不再只是被動地記錄在書本中，等待人們去學習和應用，知識還可以凝聚成方便的工具，以專業(yè)化的視角給予人們最大的幫助。本文將圍繞知識軟件化對機械工程設計教學的影響展開探討。

關鍵詞： 知識軟件；機械工程；設計教學；影響趨勢

知識軟件化的重大意義就在于人們有可能通過簡單的學習來使用復雜的知識，機械工程的學習是一個復雜又龐大的系統(tǒng)，在傳統(tǒng)的機械工程設計教學上我們大多通過繪畫和書本來進行學習記憶，而知識軟件化則是通過人工智能、計算機技術將機械工程知識融合于其中，將復雜又難以理解的內容通過動態(tài)展示，設計的范圍精細精準。知識軟件化的這種發(fā)展趨勢對人類社會將產生巨大的影響，當然也必將對機械工程高等教育的教學理念、知識體系、教學內容、教學方式等產生深刻的影響。

一、 知識軟件化的概念

隨著日新月異的科學發(fā)展，知識工程、人工智能和計算機技術也在我們生活的各個領域大放光彩，當計算機擁有了智能之后很多工作都不需要人工完成。所謂知識軟件化就是將理論知識及其應用技能轉化為容易使用的軟件工具，本質上就是利用計算機和高科技來幫助人們更加快速的解決問題。計算機在擁有不同領域的核心知識之后便能夠在某些角度充當專業(yè)人士的角色，更好地給人們謀福利。例如Matlab能夠使不了解數值方法的人輕松地解決優(yōu)化設計或數值仿真的問題；hnsys能夠幫助沒有學過彈性力學的人進行復雜的應力應變分析；Ideas更能從形象思維、數值分析、加工制造等多方面幫助設計者工作。借助于知識軟件化的成果很多大學生就可以完成過去一個高學歷者才能夠完成的工作或作業(yè)。這便是知識軟件化的強大功能，能把復雜的理論知識轉變?yōu)閷嵱玫募夹g工具。

二、 知識軟件化與設計教學

機械工程設計領域的學者能夠設計出來好的成果歸根結底在于他們能夠熟練地運用自己的專業(yè)知識并加之以創(chuàng)新，從而設計出微妙的產品。就目前我國機械設計領域而言，幾乎所有的設計工作都需要自身的設計師來完成，不同領域的知識就如同沙塵無窮無盡。在機械工程領域，要想能夠收獲果實必須要將所有學習的知識完全掌握，但是不同領域極優(yōu)秀的人畢竟在少數，所以就縮小了人類對現有知識完全利用的范圍。所以我們需要利用人工智能來提升專業(yè)知識利用率。解決這個問題的辦法除了有效的設計組織之外，就是在計算機集成設計環(huán)境支持下的知識軟件化。通過知識軟件化我們可以將各行各業(yè)的專業(yè)知識和技能濃縮在計算機中，很多人類不能完全記憶或掌握的內容通過編程轉化為直接使用的工具。節(jié)省了大量需要進行人工計算的時間，并且提高了計算的精準度從而提高整個設計產品的質量和完成效率。這樣一個本科畢業(yè)生便可以借助于知識軟件化解決自己不能解決掉的計算、虛擬、構造、仿真等等，在實現了不需要高學歷人士就能夠完成作業(yè)的這一步驟后完成接下來的設計任務，從而節(jié)省人力資源和設計過程中的所有成本?，F代機械產品設計工作對設計者的知識、能力和素質提出了很高的要求，現代科學技術的迅猛發(fā)展對設計人才的培養(yǎng)也提出了新的挑戰(zhàn)。盡管提倡終身教育，但是一個人一生擁有的學習時間與應學習的知識相比仍然太少了。必須將學生從許多過時的學習內容中解脫出來，使學生有更多的時間去適應時代的進步。隨著知識軟件化和軟件智能化程度的提高，學生們可以慢慢地有選擇學習的自主權了，易于軟件化的專門知識與技能是可以少學或不學的。例如，就機械設計類課程的教學內容來說，某些典型零件設計的知識與技能易于軟件化，且對創(chuàng)新設計能力與素質的培養(yǎng)無重大影響，這部分內容應該刪繁就簡。應該讓學生熟悉計算機集成設計環(huán)境，習慣于借助軟件。從設計的本質來說，設計工作應在占有豐富的相關資料的基礎上進行。特別是對于那些沒有設計經驗，缺乏機構與結構知識的學生，知識軟件化將提供形象逼真的機構知識庫和結構知識庫、各種成熟方案設計知識庫、典型的零部件圖庫等等，都能夠幫助他們更好地學習。

三、 教學內容教學發(fā)展方向

我們可以發(fā)現現在很多領域即使已經具備完善的理論，相當足夠的人力資源，但是卻沒有可以使用的軟件的話很多問題都不能得到解決。因為對于大多數人們來說，不可能既是一個行業(yè)的設計專家又是另一個領域的計算專家。有限單元法、最優(yōu)化方法、控制工程等許多現代設計方法從理論研究到普及應用的發(fā)展過程就是很好的例子。所以機械設計在知識軟件化的影響下，既可以培養(yǎng)一種機械產品的設計者，也可以培養(yǎng)工具軟件的設計者。一些非常復雜并且需要大量時間計算的設計和理論知識可以花費較少的時間學習，而是加強機械領域創(chuàng)新設計能力的培養(yǎng)。而對于缺少設計天分的人來說，他們可以選擇花更多的時間去學習自己擅長的領域，去完成其他人不擅長卻又不能缺少的工作任務。

四、 結束語

機械工程高等教育本身作為一項技術領域的教學，應當與時俱進，密切關注除了機械工程領域之外出現的新理論新技術和新發(fā)展，并在結合現代技術和其他領域的優(yōu)點和機械工程學科特點的基礎上將它們進行融合，引入到課程教學中去。機械工程高等教育還應當走產、學、研相結合道路，成為促進技術進步的發(fā)動機。知識軟件化作為二十一世紀科技的新興產物，我們應當好好利用促進機械工程教學的發(fā)展。

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作者簡介：

劉大琨，周薇，江蘇省鹽城市，鹽城工學院機械工程學院。