[摘要]在分析了機械CAD/CAM技術課程的特點以及教學難點的基礎上，指出了傳統(tǒng)教學模式存在的問題，為解決該課程需要的工程背景知識較多、內容抽象以及學生工程背景缺乏的問題，將項目學習引入到CAD/CAM課程教學中，旨在實現任務驅動的學習，發(fā)揮學生學習的積極性和主動性，并通過虛擬工程情境輔助課程的理論教學和項目學習的實施環(huán)節(jié)，全面提升教學質量。

[關鍵詞]項目學習;情境教學;CAD/CAM

[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634(2010)05-0057-03

為使CAD/CAM技術這門課程能夠適應高素質人才培養(yǎng)的要求，有必要重新審視現有的CAD/CAM教學方法，改革教學模式和教學方法。

1CAD/CAM課程特點、難點以及傳統(tǒng)教學模式面臨的問題

機械CAD/CAM課程內容包括CAD(計算機輔助設計)、CAPP(計算機輔助工藝規(guī)程設計)和CAM(計算機輔助制造)三大部分。該課程需要的技術背景涉及到計算機技術、機械設計理論、機械制造工藝和制造資源(數控機床、刀具、夾具、量具)等相關領域的知識。與其它課程相比，該課程教學有如下特點:①涉及領域知識廣泛，學科跨度大;②因為軟件是邏輯產品，而非可觸摸的實物，知識比較抽象;③CAD/CAM技術相對于其它課程而言，新技術不斷出現，知識更新較快。

傳統(tǒng)的“滿堂灌”教學模式下，學生被動接受知識，在對該課程的知識了解之前，往往并不十分清楚課程的目的和意義、能夠解決的實際問題，因而在學習的過程中，學生缺乏興趣，也缺乏學習的主動性和積極性。由于課程的上述特點以及學生工程背景的缺乏，加之課程總學時數不斷減少，教學手段單一等問題，教學效果并未達到最佳狀態(tài)。

本課題力求探索項目學習以及情境模式在該課程教學的應用，旨在探討一種適合CAD/CAM教學的教學模式和教學方法，提高教學質量。

2項目學習和工程情境的特征及內涵

項目學習[1，2]是一種培養(yǎng)學生綜合能力素質的教學策略，學生通過規(guī)劃完成一系列任務，最終實現某個目標或解決某個問題。通過項目學習主要培養(yǎng)和促進學科綜合運用能力、實踐活動能力，是為學生設計的研究性學習方式。項目學習可以讓學生結合一個產品或項目來進行探究。這種教學方法對教師也是一種挑戰(zhàn)，教師要提供更多的指導和范例，減少“講授”。

采用項目教學時，教師面臨的特殊挑戰(zhàn)包括:①認可有利于好的學習項目的環(huán)境;②創(chuàng)設問題作為學習的機會;③推進學科交叉的學習項目;④管理學習進程;⑤在適當的地方運用技術開展有效的評價。對學生來說，基于項目的學習的好處包括:①更多的人參加，培養(yǎng)自信心，改善學習態(tài)度;②與傳統(tǒng)的課堂教學相比，在項目學習中，對學生自主學習的要求更高，學習上的收獲也比其他教學模式多;③提供發(fā)展綜合技能的機會，如高層次的思維，問題的解決，合作，溝通等。

情境教學[3]模式最早應用于語言教學，并逐步擴展到工程教育領域。是指在課堂教學條件下，教師根據教學內容，創(chuàng)設以模擬真實情況為主要特征的情境認知和情境教學。情境認知是一種提供有意義的學習并向真實情境轉化的學習理論。情境教學注重情感的積極作用，通過創(chuàng)設、引入與教學內容相適應的各種情境，激活學生的情緒體驗，從而引導學生思考和領悟，可使學生獲得對事物的感性認識，并獲得對事物本質以及相互關系的認識。

本項目通過嘗試課堂教學應用情境教學模式，通過創(chuàng)建虛擬工程情境，先使學生獲得感性認識，解決學生工程背景知識缺乏的問題，再通過項目學習，加強學生的實踐環(huán)節(jié)的學習，調動學生學習的積極性和主動性，注重工作能力、動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，完整準確的掌握課程知識，全面提高CAD/CAM課程的教學質量。

3CAD/CAM課程項目設計和工程情景規(guī)劃

3.1總體規(guī)劃

針對CAD/CAM課程的學科跨度大、實踐性強的特點，依據項目教學的理論，對CAD/CAM課程教學計劃進行了總體規(guī)劃和任務分解。通過收集整理現有的代表性工程實例，創(chuàng)建若干對應課程相關章節(jié)內容的虛擬工程情境，先使學生在理論學習之前獲得一定的感性認識，解決學生工程背景知識缺乏的問題，加強課堂教學;然后，通過設置若干實際工程項目，分解成多個子項目，每個工程項目都有具體的目標和實施計劃，加強學生的實踐環(huán)節(jié)的學習，調動學生學習的積極性和主動性，注重工作能力、動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，建立起適合本課程的項目組，全面提高CAD/CAM課程的教學質量。

3.2CAD/CAM課程項目的規(guī)劃

該課程需要通過若干個具體的實際的工程項目來實現基于項目的學習。項目的擬定是實現項目學習的關鍵。根據機制專業(yè)的學生從事工作的特點來擬定項目的類型。機制專業(yè)大部分學生將從事制造裝備設計和工藝方面的設計工作，項目應圍繞著制造裝備設計和工藝方面的設計來擬定，注重專業(yè)技能的培養(yǎng)。實現學習項目的總體規(guī)劃包括擬定該課程項目的類型和要求，總的目標和工作量。使學生通過項目學習達到提高知識綜合應用的能力。

根據每個具體的項目，依據完成該項目所需的技術背景分解成若干子項目，子項目的分解應強調:①項目的相對獨立性和開放性;②項目對某項知識的學習和應用;③將各子項目的完成貫穿到教學的各個階段。

設計每個項目的研究內容和項目目標。每個具體項目既要覆蓋一定范圍的相關知識的運用，題目又不應過大，應相對獨立，便于項目學習的實施。例如，根據機制專業(yè)的特點，很多學生在以后的工作中從事專用機床的設計，筆者擬定了項目“專用鏜床主軸計算機輔助設計與制造”作為課程學習的項目之一，可根據圖1完成項目的任務分解。

由于每個項目均具有一定的綜合性，重在鍛煉學生綜合應用的能力，在項目學習的過程中，應分階段完成任務，所以應將項目再細分，分成若干子項目。每個子項目都有具體的內容和研究目標，同時還要使學生明確各子項目的聯系。

3.3項目和子項目實施計劃

在實施項目學習的過程中，制定出詳細的項目的具體實施條件、進度表，進度表對應課程的總體教學計劃。例如，圖1中的子項目層主軸的結構設計應對應CAD/CAM課程中的幾何建模章節(jié)的講授進度，主軸的加工工藝設計對應計算機輔助工藝規(guī)劃章節(jié)的進度等，總之，項目進度與教學進度要求相輔相成。

4虛擬工程情境的創(chuàng)建與實施

機械CAD/CAM課程是用計算機輔助設計和制造的一項技術，要使學生學好這門課程，學生需要了解一般性的機械設計和機械制造的知識和實施過程，在此基礎之上，才能理解為什么需要計算機來輔助的問題，以及如何實現計算機輔助的問題。機械CAD/CAM技術背景涉及到計算機技術、機械設計理論、機械制造工藝和制造資源(數控機床、刀具、夾具、量具)等相關領域的知識。工程情境主要是為彌補學生工程背景的缺乏而創(chuàng)建。

工程情境主要從以下兩個方面為該課程提供支持:一方面，支持課程理論教學的工程情境:理論教學離不開工程實際，CAD/CAM技術已經成為制造業(yè)信息化的重要組成部分，也是機械制造系統(tǒng)的重要組成部分。例如，課程中的計算機輔助工藝設計、輔助數控加工程序編制和加工仿真等都是以一定的制造環(huán)境為前提。而制造環(huán)境的不同，必將導致工藝和加工的不同。為學生提供虛擬工程情境，對課程的理論學習具有重要的意義。另一方面，支持項目學習的工程情境:CAD/CAM課程的項目由若干項目和子項目構成，項目和子項目都具有獨立性和開放性。為使學生盡快的理解項目的任務和完成項目，就要幫助他們理解項目主要內容和各子項目之間的關系。例如在前面提到的“專用鏜床主軸計算機輔助設計和制造”項目中，學生應事先了解專用鏜床的結構形式、工作過程和主軸在機床中的作用和安裝關系等。借助于為此項目設計的工程情境中包含虛擬的機床的結構形式、工作過程等，學生可以更多的了解項目的具體要求，為順利完成項目打下基礎。

工程情景依賴于工程實例。工程實例的選擇應注重實例的先進性、代表性和完整性，基于工程實例創(chuàng)建虛擬工程情境，這將需要對收集到的實例進行選擇，提煉和整理。虛擬工程情境的創(chuàng)建過程如圖2所示。工程情境應力求最大限度的補充該課程教學所需的工程實踐知識。

例如在主軸加工工藝設計時，要依據機床、 刀具、夾具和量具等制造資源來進行工藝規(guī)劃。而這些資源的種類很多。例如，孔加工的刀具就有很多種，機床也分為普通機床、數控機床、加工中心等，可以通過建立虛擬的工程情境來說明相關的制造資源的情況，包括幾何形狀、安裝關系、性能參數、加工模擬等，應用投影、幻燈、錄像和多媒體技術等現代化教學手段創(chuàng)建工程情境。

5項目學習和情境教學方法的實施效果

由于課程項目的設計主要考慮了機制專業(yè)的特點，就使得CAD/CAM課程與其它專業(yè)課程建立了緊密的聯系，同時為其它課程、課程設計和畢業(yè)設計中使用CAD/CAM技術打下了較好的基礎。此外，通過課程項目的實施，學生完成項目的過程循序漸進，由典型零件的設計和制造做起，再到產品的設計和制造，是由簡到繁的過程，學生的基本技能不僅得到了訓練，同時，在項目完成過程中，由于每個項目需要多人合作完成，也訓練了學生解決實際問題的能力和團隊合作能力。兩年的實施效果表明，通過項目學習和情境教學，激發(fā)了學生的學習興趣，在整個教學過程中，學生學習主動性好，出勤情況有很大改善，為完成規(guī)定項目，需要學生查閱相關的文獻，應用和開發(fā)CAD/CAM技術的實踐能力得到很大提高，實現了“做中學”和“研究性學習”，保證了教學質量，取得了很好的教學效果。

“學以致用”是教學工作的重要目標，改變傳統(tǒng)的教學模式，提升學生學習的主動性和積極性是提高教學效果的有效途徑?；陧椖康膶W習使得學生在課程開始即帶著項目、帶著任務來學習，做到“做中學”，能充分調動學生學習的積極性，變被動的學習為主動的學習，項目學習是以項目為核心，設計有效的驅動問題，這種方法成敗的關鍵在于課程項目的規(guī)劃和實施。虛擬的工程情境為理論教學和項目完成兩個方面提供支持，項目學習和虛擬的工程情境的結合才能取得理想的教學效果，最大限度地提高教學質量。

參考文獻

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