劉玉山 韓 柳 戚厚軍

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機械工程學(xué)院 天津 300222）

簡論機械CAD/CAM課程改革與實踐*

劉玉山 韓 柳 戚厚軍

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機械工程學(xué)院 天津 300222）

機械CAD/CAM是普通高等學(xué)校機械類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，其目的在于使學(xué)生掌握CAD/CAM系統(tǒng)的軟硬件組成及其基本原理，為今后使用CAD/CAM軟件或通過二次開發(fā)解決生產(chǎn)中實際問題奠定基礎(chǔ)。本文針對目前機械CAD/CAM課程中存在的問題，提出了以項目任務(wù)作為教學(xué)主線的改革方案，并通過實踐證明了改革的有效性。

機械CAD/CAM；項目教學(xué)法；教學(xué)改革

課程存在的問題

機械CAD/CAM課程是普通高等學(xué)校機械類專業(yè)一門必修專業(yè)課，主要講述CAD/CAM系統(tǒng)的組成、原理以及CAD/CAM在機械設(shè)計、制造中的應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握常用CAD/CAM軟件的應(yīng)用，并能根據(jù)CAD/CAM的基本原理，通過二次開發(fā)擴(kuò)充商用CAD/CAM軟件的功能，解決機械產(chǎn)品設(shè)計、制造中的實際問題。然而在教學(xué)過程中，筆者卻發(fā)現(xiàn)了一些與教學(xué)目標(biāo)不符的一些問題。

教學(xué)內(nèi)容老化 機械CAD/CAM教材大多取材于上世紀(jì)90年代末期的內(nèi)容體系，由于我國CAD/CAM技術(shù)起步較晚，當(dāng)時二維CAD系統(tǒng)剛剛開始推廣普及，三維CAD系統(tǒng)還屬于鳳毛麟角，教材大多是針對那時CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的經(jīng)驗總結(jié)，在當(dāng)時具有很高的實用價值。然而，CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展日新月異，許多優(yōu)秀的CAD、CAE和CAM軟件不斷推出，昔日在小型機上運行的CAD/CAM系統(tǒng)已經(jīng)在普通微機上得到了普及，隨著CAD/CAM軟件功能的日趨強大，多數(shù)的CAD/CAM系統(tǒng)都提供了方便的二次開發(fā)接口。這就使部分教材內(nèi)容難以跟上主流技術(shù)的發(fā)展，因此，有必要優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，將過時的、陳舊的內(nèi)容剔除，補充隨著CAD/CAM發(fā)展而出現(xiàn)的新技術(shù)。

教學(xué)方式單一 機械CAD/CAM課程的教學(xué)方式主要還是以教師的“填鴨式”為主，缺少學(xué)生自主學(xué)習(xí)并自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的環(huán)節(jié)，學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣不高。學(xué)生普遍認(rèn)為課程理論較多且抽象、不好理解，學(xué)習(xí)完成后也不知如何應(yīng)用。因此，迫切需要尋找一種新的教學(xué)方式，將課堂教學(xué)、實踐教學(xué)及學(xué)生自主學(xué)習(xí)有機地結(jié)合起來，并充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

教學(xué)手段不豐富 雖然多媒體教學(xué)已成為我校普遍應(yīng)用的教學(xué)手段，但筆者認(rèn)為其最大的功能就是替代板書，雖然可以圖文并茂，但并沒有充分發(fā)揮其作用。在教學(xué)環(huán)節(jié)上除了理論教學(xué)外，也配有一定的實驗學(xué)時，但整體感覺理論教學(xué)與實驗教學(xué)有一定的時間間隔，結(jié)合不夠緊密。因此，如何充分利用多種教學(xué)手段，并將理論教學(xué)、實踐教學(xué)以及課后作業(yè)有機地結(jié)合起來成為機械CAD/CAM課程教學(xué)中迫切需要解決的問題。

課程改革與實施

教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化 原“機械CAD/CAM”課程中的教學(xué)內(nèi)容及知識結(jié)構(gòu)如表1所示。從知識結(jié)構(gòu)上來看，各章節(jié)的層次結(jié)構(gòu)還是比較清晰的，因此，在整體知識結(jié)構(gòu)上可不做大的調(diào)整，可以根據(jù)各個章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，去掉或壓縮各章節(jié)中不太實用或?qū)崿F(xiàn)教學(xué)目標(biāo)作用不大的內(nèi)容，增加一些與新技術(shù)密切相關(guān)的內(nèi)容。如第2章去掉數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容，保留工程數(shù)據(jù)的程序化方法，并增加目前商用軟件的二次開發(fā)內(nèi)容。再如第7章中的CAPP技術(shù)，由于商用CAPP系統(tǒng)目前并不是很普及，大綱中介紹的內(nèi)容多以若干年前科研人員的研究成果為基礎(chǔ)，與現(xiàn)實中的商用CAPP系統(tǒng)關(guān)系不是很密切，因此，對這一章內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行壓縮，僅介紹相關(guān)基本概念，不做深入展開。

表1 機械CAD/CAM課程理論教學(xué)內(nèi)容表

任務(wù)驅(qū)動的引入 針對學(xué)生對所學(xué)知識點應(yīng)用模糊的問題，課程改革小組決定：改變原來各章節(jié)的知識組織模式，以項目任務(wù)作為展開各章知識點的主線。通過對項目任務(wù)的逐步完成，連帶引出相應(yīng)的知識點。項目教學(xué)法是一種開放式的教學(xué)法，采用項目教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，可使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，不再盲目被動地接受知識，而是在解決問題的過程中，逐步主動地、積極地掌握知識。在項目教學(xué)的過程中，項目的設(shè)計至關(guān)重要，一般在項目設(shè)計時，要考慮以下幾個方面內(nèi)容：（1）實用性。項目要具有一定的實用價值，最好是對實際工程項目的精簡；（2）典型性。項目要盡可能多地涵蓋相關(guān)章節(jié)的知識點；（3）操作性。項目難度不能太大，初學(xué)者通過一定的努力即可實現(xiàn)，盡量避免涉及過多的外延知識。理清了思路，整合后的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計了八個工程項目，涵蓋了第2～6章和第8章的相關(guān)知識點。相關(guān)知識點涵蓋情況見表2。

教學(xué)環(huán)節(jié)融合 原有機械CAD/CAM”課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中主要包括理論教學(xué)和實驗教學(xué)，一般情況下都是在相應(yīng)章節(jié)理論課講述完成后，在教師指導(dǎo)下學(xué)生完成實驗，在內(nèi)容上大多是驗證性實驗，學(xué)生發(fā)揮的空間很小，這就在很大程度上禁錮了學(xué)生的創(chuàng)造性和學(xué)習(xí)的積極性。為此，課程改革小組決定：改進(jìn)理論教學(xué)和實驗教學(xué)，使二者相互融通，即在理論課上布置相應(yīng)章節(jié)的項目任務(wù)，并講授相關(guān)的知識點和任務(wù)實現(xiàn)的總體思路，然后，由學(xué)生在實驗課上完成，教師只是提供相應(yīng)的指導(dǎo)。這樣，理論課與實驗課通過項目的橋梁作用被緊密地結(jié)合在一起。

教學(xué)方法改革 在教學(xué)方法上，課程改革小組充分利用現(xiàn)有的多媒體教學(xué)條件，以項目任務(wù)作為教學(xué)主線，通過對項目“引出→展開→實現(xiàn)→評價”完成章節(jié)的教學(xué)?！耙觥本褪且鲰椖咳蝿?wù)的內(nèi)容，通過項目任務(wù)的引出，讓學(xué)生帶著任務(wù)，帶著疑問完成章節(jié)的學(xué)習(xí)，變學(xué)生被動聽課為主動獲取知識；“展開”是在項目的基礎(chǔ)上展開章節(jié)的知識點教學(xué)，使講授的知識點不但能夠幫助學(xué)生完成項目任務(wù)，還能使學(xué)生構(gòu)建一個較完整的體系?！皩崿F(xiàn)”是讓學(xué)生通過課上學(xué)習(xí)和課下查閱相關(guān)資料實現(xiàn)項目內(nèi)容，對應(yīng)工作量較多的項目，也可由幾個學(xué)生分組完成。“評價”是由學(xué)生和教師共同對完成的項目進(jìn)行總結(jié)，總結(jié)的過程包括自評、互評和教師的點評。通過評價環(huán)節(jié)學(xué)生可以分析項目實施過程中的得失，不但可加深對相關(guān)知識點的理解，也可增強在項目實現(xiàn)過程中的團(tuán)隊協(xié)作精神。

表2 項目任務(wù)對各章節(jié)知識點的涵蓋情況表

考核方式的多樣化 由于整個教學(xué)過程以項目為中心，項目的完成質(zhì)量也就成了課程考核的主體，為了更全面地體現(xiàn)學(xué)生對于知識的掌握情況，課程組在期末增加理論考核和上機考核兩部分內(nèi)容來評價學(xué)生對基本理論和基本操作的掌握情況，一般以50%項目考核+30%理論考核+20%上機考核作為期末總評成績。

項目教學(xué)法的實施大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也鍛煉了學(xué)生靈活運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。此時，教師已不再是傳遞知識、高高在上的說教者，而是變成了為學(xué)生提供解決問題方法的導(dǎo)師與顧問；同時，教學(xué)活動也不再是教師對學(xué)生的單向過程，而是變成了教學(xué)相長的實踐活動。

我校機械CAD/CAM課程是天津市市級精品課程，實施項目教學(xué)法是市級精品課程的后續(xù)建設(shè)，同時也是機械CAD/CAM課程教學(xué)改革中的一次有益嘗試，在實踐中取得了滿意的教學(xué)效果。

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G712

A

1672-5727（2011）12-0094-02

*本文受教育部“高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點”項目資助（項目編號：TS2104）

劉玉山（1975—），男，碩士，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機械工程學(xué)院副教授，研究方向為CAD/CAM/CAE。