陶 征，高建設(shè)

（鄭州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，河南 鄭州 450001）

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)是20世紀(jì)制造領(lǐng)域最杰出的成就之一，其應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志[1]1。當(dāng)前，在這一領(lǐng)域我國與發(fā)達(dá)國家相比還有著相當(dāng)大的差距，為了盡快縮短這一差距，培養(yǎng)大批CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用人才已成為我國高等院校的一項(xiàng)重要的任務(wù)。因此，CAD/CAM課程目前已是各高等工科院校相關(guān)專業(yè)（如機(jī)械、信息、電子技術(shù)等）本科培養(yǎng)方案中必不可少的專業(yè)主修課程。然而，CAD/CAM課程是一門綜合性的應(yīng)用技術(shù)課程，它具有知識(shí)密集、學(xué)科交叉和綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此，如何在有限的課時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)主次分明、重點(diǎn)突出的教學(xué)是該課程教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中所面臨的一個(gè)非?，F(xiàn)實(shí)的問題。為此，本文就如何提高CAD/CAM課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率進(jìn)行簡(jiǎn)要探討。

一、CAD/CAM課程的特點(diǎn)

CAD/CAM課程是一門知識(shí)密集、學(xué)科交叉和綜合性強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)課程，在內(nèi)容上具有如下特點(diǎn)：

首先，知識(shí)涵蓋面廣。CAD/CAM作為一門綜合性應(yīng)用技術(shù)課程，主要涉及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助工程（有限元結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等內(nèi)容，在知識(shí)結(jié)構(gòu)方面涵蓋了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、計(jì)算機(jī)軟硬件、有限元分析、接口技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等內(nèi)容[2]338。

其次，CAD/CAM課程教材內(nèi)容組織缺乏系統(tǒng)性。CAD/CAM課程涵蓋的知識(shí)分屬于不同的學(xué)科，內(nèi)容跨度較大，且相互獨(dú)立，又由于授課學(xué)時(shí)的限制。這在客觀上使得CAD/CAM課程在內(nèi)容的組織方面，很難系統(tǒng)、深入地介紹相關(guān)知識(shí)。

再次，課程內(nèi)容更新較快是CAD/CAM課程教學(xué)的一個(gè)突出特點(diǎn)[3]161。這是因?yàn)?，CAD/CAM 技術(shù)作為當(dāng)今制造業(yè)最先進(jìn)的制造技術(shù)應(yīng)用，發(fā)展非常迅速。

二、CAD/CAM課程任課教師面臨的問題

首先，CAD/CAM課程作為一門本科生專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)時(shí)有限（一般為32個(gè)學(xué)時(shí)），教材內(nèi)容寬泛且不能系統(tǒng)講解，這就給教師的教學(xué)工作帶來一定的難度。因此，在教學(xué)過程中如何把握教學(xué)內(nèi)容，是該課程任課教師所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。

其次，CAD/CAM課程是一門既有理論又具有很強(qiáng)實(shí)用性的專業(yè)課程，需要合理平衡理論教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。CAD/CAM課程的教學(xué)目的，除了要求學(xué)生系統(tǒng)地掌握CAD/CAM課程的基本理論和方法外，還要求他們熟練應(yīng)用 UG、PRO/E、Solidworks等應(yīng)用軟件，以獲取解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造問題的工程能力。然而，在教學(xué)過程中，如果教師過多注重講述抽象、晦澀難懂的基礎(chǔ)理論，則很難使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際建立起一種比較直觀的聯(lián)系，這勢(shì)必造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的下降，以至于不能達(dá)到該課程教學(xué)目的的要求[4]178；如果教師以軟件應(yīng)用操作介紹為主要講述內(nèi)容，忽視課程相關(guān)理論知識(shí)的講授，則不利于學(xué)生在未來工作中進(jìn)一步提升業(yè)務(wù)水平。因此，面對(duì)有限的教學(xué)課時(shí)，如何在CAD/CAM課中平衡理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠獲得最佳的學(xué)習(xí)效果，是任課教師需要面對(duì)的另一個(gè)重要問題。

三、提高CAD/CAM課程教學(xué)效果的建議

針對(duì)CAD/CAM課程的特點(diǎn)，筆者就如何提高課堂教學(xué)效果達(dá)到教學(xué)目的提出如下幾點(diǎn)建議。

(一) 完善知識(shí)結(jié)構(gòu)

“師者，所以傳道授業(yè)解惑也”，良好的教學(xué)效果是建立在任課教師自身完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)前提之下的。也就是說，一名合格的教師要有一定的知識(shí)儲(chǔ)備。CAD/CAM是一門知識(shí)密集、學(xué)科交叉和綜合性強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)課程，其知識(shí)內(nèi)容跨度較大，且相互獨(dú)立。故該課程任課教師應(yīng)努力提高自身在知識(shí)結(jié)構(gòu)方面的綜合素質(zhì)，完善自身的知識(shí)儲(chǔ)備。

另外，由于CAD/CAM技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最為迅速的先進(jìn)制造技術(shù)，其內(nèi)涵和外延在不斷地發(fā)生變化[2]161。因此，任課教師要了解技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，追蹤科技前沿，及時(shí)將相關(guān)技術(shù)融入課程教學(xué)，以使學(xué)生能迅速接受最新的技術(shù)信息，了解最新的科技成果，掌握最新科學(xué)技術(shù)的動(dòng)向，開闊視野。

(二) 合理規(guī)劃課程體系

合理的課程體系規(guī)劃對(duì)于人才的培養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用。學(xué)生要想真正理解和掌握綜合應(yīng)用極強(qiáng)的CAD/CAM技術(shù)，就必須通過一系列的課程學(xué)習(xí)才能實(shí)現(xiàn)。因此，為保證教學(xué)質(zhì)量，CAD/CAM課程體系的規(guī)劃應(yīng)是貫穿于大學(xué)本科四年的整個(gè)教學(xué)體系的規(guī)劃，并在機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控加工工藝與編程、機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)等課程中突出并加強(qiáng)CAD/CAM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，從而進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)CAD/CAM的感性認(rèn)識(shí)。

(三) 合理取舍教材內(nèi)容

當(dāng)前，高等院校為滿足社會(huì)需求而不斷增加新的學(xué)科，使得包括CAD/CAM課程在內(nèi)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課的課時(shí)不可避免地遭到相應(yīng)的壓縮。這種現(xiàn)實(shí)矛盾勢(shì)必要求任課教師在課程的講授過程當(dāng)中，對(duì)相關(guān)內(nèi)容盡可能地作一些調(diào)整。也就是說，為了在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)取得盡可能好的教學(xué)效果，就必須對(duì)教材內(nèi)容有所取舍。

但是，合理的取舍應(yīng)建立在對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)之上[6]83。當(dāng)前，我國在高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)方面主要有兩種模式：(1) 以培養(yǎng)高級(jí)專門人才為目標(biāo)，培養(yǎng)具有廣博的知識(shí)，扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，有一定的創(chuàng)新能力和廣泛適應(yīng)能力的高級(jí)人才的普通本科教育。(2) 以“實(shí)用性強(qiáng)，技能高、成本低”為發(fā)展特色，以培養(yǎng)高級(jí)技能型人才，提高學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域的職業(yè)技巧為主要教學(xué)任務(wù)的高職高專教育。因此，不同的教育模式有著不同的教學(xué)重點(diǎn)，教材內(nèi)容的取舍應(yīng)該具體問題具體分析，真正做到“看菜吃飯，量體裁衣”。

鑒于本文討論的是第一種教育模式，筆者認(rèn)為，為使學(xué)生具有廣博的知識(shí)，扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，一定的創(chuàng)新能力和廣泛的適應(yīng)能力，教師應(yīng)對(duì)CAD/CAM的核心技術(shù)及基本理論，如圖形處理技術(shù)、建模技術(shù)及數(shù)控加工原理等教材重點(diǎn)內(nèi)容，進(jìn)行詳細(xì)、重點(diǎn)介紹；為了不使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)積極性，教師可將“CAD/CAM軟件開發(fā)”及“工程數(shù)據(jù)庫”這兩部分內(nèi)容確定為自學(xué)內(nèi)容，只對(duì)疑難問題加以指導(dǎo)；除此之外，對(duì)于一些如敏捷制造、逆向工程、快速原型制造等專為拓展學(xué)生信息量而設(shè)置的一般性內(nèi)容，教師則完全可以通過學(xué)生自學(xué)的方式讓學(xué)生達(dá)到了解相關(guān)信息的目的?？傊ㄟ^上述處理，教師可以很好地平衡教學(xué)內(nèi)容過多與學(xué)時(shí)較少的矛盾，從而保證教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提高教學(xué)效率。

(四) 豐富教學(xué)方法

興趣是最好的教師，如果學(xué)生對(duì)CAD/CAM產(chǎn)生濃厚的興趣，那么學(xué)習(xí)就會(huì)取得事半功倍的效果。然而，傳統(tǒng)的“滿堂灌”教學(xué)模式是提高學(xué)生學(xué)習(xí)CAD/CAM課程興趣的最大羈絆。為此，我們要打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，盡可能地增強(qiáng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，加強(qiáng)師生互動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)教、學(xué)雙方的主動(dòng)性[5]64。具體做法是：(1) 教師在教學(xué)過程中要提前預(yù)設(shè)問題，讓學(xué)生主動(dòng)參與到探尋問題答案的過程之中。在這一過程中，學(xué)生通過查閱大量的資料能進(jìn)一步擴(kuò)展對(duì)CAD/CAM技術(shù)的了解和認(rèn)知程度，從而提高學(xué)生對(duì)CAD/CAM課程的興趣；教師則能通過課堂討論和點(diǎn)評(píng)，達(dá)到讓學(xué)生掌握問題的目的。(2) 教學(xué)要注重理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)現(xiàn)二者的融會(huì)貫通。例如，在講圖形變換理論時(shí)，教師可適時(shí)把學(xué)生所熟知的一些相關(guān)軟件操作功能（如圖形的旋轉(zhuǎn)、鏡像功能等）聯(lián)系起來，以使學(xué)生對(duì)抽象的理論有比較具體的直觀感受，在心理上產(chǎn)生學(xué)有所用的滿足感和成就感，對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣。此外，為了豐富課堂內(nèi)容，教師還可充分利用多媒體的優(yōu)勢(shì)，展示一些讓學(xué)生感興趣的CAD/CAM應(yīng)用優(yōu)秀作品、創(chuàng)作成果和先進(jìn)制造視頻，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和動(dòng)力。(3) 增強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，這是提高學(xué)生對(duì)CAD/CAM課程產(chǎn)生濃厚興趣的另一個(gè)重要手段。例如，可以通過提供一些讓學(xué)生感到比較熟悉和親近的設(shè)計(jì)對(duì)象，如洗發(fā)水瓶、手機(jī)等生活用品，讓學(xué)生充分發(fā)揮創(chuàng)造力和想象力，并通過自己的努力完成對(duì)這些對(duì)象的三維建模以及各種加工方案的制定。通過這些實(shí)踐活動(dòng)，不僅能幫助學(xué)生更深刻地理解和消化課堂教學(xué)內(nèi)容，訓(xùn)練和提高他們的實(shí)際工程應(yīng)用能力，而且更為重要的是，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置可在一定程度上消除學(xué)生面對(duì)未來時(shí)所普遍表露出來迷茫心態(tài)——“我能做什么，我能做好嗎”，從而增強(qiáng)他們面對(duì)人生前途的信心。

(五) 改變課程考核方式

考核是對(duì)教、學(xué)兩方面水平好壞評(píng)價(jià)的依據(jù)，也是促進(jìn)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的重要手段。由于傳統(tǒng)的閉卷考試方式形式單一，內(nèi)容涵蓋面窄而不能實(shí)現(xiàn)對(duì)CAD/CAM課程在基本理論與工程實(shí)踐能力兩方面教學(xué)目標(biāo)的全面評(píng)價(jià)，因此必須對(duì)傳統(tǒng)的考試方式進(jìn)行改革。鑒于CAD/CAM課程的特點(diǎn)，為了保證教學(xué)效果，我們應(yīng)采取出勤、實(shí)驗(yàn)操作、課程作業(yè)、筆試等多種手段相結(jié)合的方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)程度進(jìn)行考察。具體操作如下：出勤情況占10%，實(shí)驗(yàn)操作占30%，課程大作業(yè)占20%，筆試占40%。其中，實(shí)驗(yàn)操作考核在平時(shí)進(jìn)行，重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)內(nèi)容的掌握程度，以便及時(shí)解決所發(fā)現(xiàn)的問題。其中，大作業(yè)在課程結(jié)束前進(jìn)行，采取上機(jī)與報(bào)告相結(jié)合的方式，重點(diǎn)考查學(xué)生的綜合能力，即將零散的知識(shí)點(diǎn)整合為具體任務(wù)目標(biāo)的能力，該項(xiàng)考核有助于提高學(xué)生思維的靈活性及創(chuàng)造力?？傊?，上述考核方式對(duì)于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)CAD/CAM課程，提高該課程教學(xué)質(zhì)量有著積極的意義。

CAD/CAM 技術(shù)作為具有代表性的先進(jìn)制造技術(shù)，應(yīng)用日益廣泛，已經(jīng)成為當(dāng)代機(jī)械工程師不可或缺的一項(xiàng)專業(yè)技能。因此，提高CAD/CAM課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力并具備創(chuàng)新能力的復(fù)合型專業(yè)人才，已成為CAD/CAM教學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)。本文就如何提高CAD/CAM教學(xué)效果所提出的一些方法和建議是對(duì)CAD/CAM課程教學(xué)改革的一種探索。當(dāng)然，教學(xué)改革是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，對(duì)相關(guān)問題的研究還需作進(jìn)一步的研究和探討。

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