鮑 雪 孫艷馥

（沈陽理工大學 裝備工程學院，遼寧 沈陽110159）

0 引言

計算機輔助設計簡稱CAD，是用硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對產(chǎn)品或工程進行設計的方法和技術， 是在計算機環(huán)境下完成產(chǎn)品的創(chuàng)造、分析和修改，以達到預期設計目標的過程[1]。目前CAD 軟件眾多，如常用的二維軟件AutoCAD，三維軟件UG、ProE、Solidworks 等[2]。 《計算機輔助設計》課程是武器發(fā)射工程專業(yè)的必修課程之一，是面向?qū)W院各專業(yè)的專業(yè)基礎課，主要通過AutoCAD、ProE 等軟件的學習，使學生了解CAD 技術，培養(yǎng)其圖形繪制、結(jié)構(gòu)設計、機構(gòu)運動仿真等技能。武器發(fā)射工程專業(yè)學生重在培養(yǎng)其對常規(guī)武器的系統(tǒng)設計和實踐方面的能力。 利用計算機進行武器結(jié)構(gòu)設計和機構(gòu)仿真等，可以實時進行修改，在減少了設計人員工作量的同時也提高了工作效率。因此，計算機輔助設計在武器的設計開發(fā)方面起著發(fā)揮著非常重要的作用。

1 計算機輔助設計課程的教學現(xiàn)狀

在以往《計算機輔助設計》課程的教學中，學生會學習幾種工程設計軟件。 但在實際的教學過程中我們發(fā)現(xiàn)了些問題。 比如以往的軟件教學理論內(nèi)容較多，多是介紹軟件而忽略了軟件的應用，再加之學生上機操作的時間較少，就更不能很好的進行實際操作，學生設計能力得不到鍛煉。通常介紹好幾種軟件，由于教學課時有限，每種軟件只介紹了個大概，而沒有系統(tǒng)的理解和應用。理論與實踐環(huán)節(jié)結(jié)合較少，教師多采用填鴨式教學法，使學生學習起來較為枯燥，更談不上設計的創(chuàng)新。 選擇的計算機輔助設計軟件過于陳舊，幾年內(nèi)都采用同一個軟件或同一個軟件的一個版本，沒有及時的更新軟件，如對于武器的構(gòu)造來說，多是復雜的、不對稱的結(jié)構(gòu)，因此在用設計軟件建模時適合采用三維軟件而不是二維繪圖功能強大的AutoCAD 作為主要的軟件平臺。 教學內(nèi)容過于程式化，計算機輔助設計被作為一門孤立的課程開設，沒有考慮專業(yè)特點融合專業(yè)內(nèi)容，脫離了實際的專業(yè)需求，針對性和可操作性不強。 這些教學過程中的問題沒有得到合理地解決，都影響了教學效果。

2 武器發(fā)射工程專業(yè)計算機輔助設計課程的改革探索

2.1 更新教學內(nèi)容

針對專業(yè)需求能力，調(diào)整知識結(jié)構(gòu)，更新教學軟件，增加實踐教學的比重。 例如隨著CAD 技術的進步，掌握像AutoCAD 這樣的計算機輔助設計軟件已遠遠達不到企業(yè)的要求，特別是武器作為復雜的結(jié)構(gòu)體，AutoCAD 不能滿足其設計的要求， 于是我們將目前企業(yè)中應用較廣泛的三維設計軟件Pro/E 和有限元處理軟件ANSYS 更新、 補充到教學內(nèi)容之中。需要結(jié)合專業(yè)特點，利用CAD 軟件對武器進行從繪制到產(chǎn)品開發(fā)的全過程。 課程內(nèi)容主要包括三維軟件和工程軟件的學習，結(jié)合專業(yè)特點，重點介紹身管和炮架的建模、裝配及工程分析等，讓學生了解基于CAD 進行產(chǎn)品設計的全過程。

2.2 改進教學方法

采用多種教學方法，提出新的教學模式，實行案例教學、課堂互動式教學、上機操作、設計創(chuàng)新比賽及參觀兵器廣場火炮實物等方式提高學生的應用技能和創(chuàng)新意識，強調(diào)學生的主動性，創(chuàng)造一個在教師指導下的學生自主式學習環(huán)境。 探索多角度教學方法，可以從以下幾個方面著手。

2.2.1 案例教學法

結(jié)合火炮典型結(jié)構(gòu)進行實際產(chǎn)品的設計，用演示教學法即教師將課件中的例子用軟件演示給學生，讓學生掌握利用計算機進行設計武器的流程和方法，為進一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化和創(chuàng)新奠定基礎。 結(jié)合軍工專業(yè)特點，開發(fā)適合的CAD 多媒體課件，并結(jié)合軍工企業(yè)實際生產(chǎn)的武器產(chǎn)品進行教學。 如用Pro/E 軟件對某火炮筒形搖架進行結(jié)構(gòu)設計和裝配，如圖1 所示。通過對實際的工程問題分析，培養(yǎng)學生解決實踐問題的能力。

圖1 火炮搖架的裝配圖

2.2.2 啟發(fā)式教學模式

在課程中,運用啟發(fā)式教學法,增加了課堂的趣味性、直觀性、互動性。 它不僅能充分調(diào)動學生的學習積極性和學習興趣,培養(yǎng)學生解決實際問題的能力,而且還能全面培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力,使教學收到最佳效果。改善當前教學手段，建立武器圖形庫，設計適合武器發(fā)射工程專業(yè)的CAD 多媒體課件作為理論教學的依據(jù)和平臺。 教師將提問與講解、講述等方法配合課件使用，增強教學的啟發(fā)性。 因材施教，集中精力解決教學中的重點、難點。采用舉一反三的辦法，引導學生思考問題。 通過設置一些問題，指出解決問題的思路，引發(fā)學生進行討論，讓學生充分發(fā)表自己的見解，從而增強課堂教學互動性，激發(fā)了學生創(chuàng)新的熱情。

2.2.3 完善實踐教學體系

在機房，通過上機操作的方式完成基礎型實驗部分，熟練掌握計算機輔助設計軟件的相關內(nèi)容。 調(diào)整基礎型實驗和創(chuàng)新型實驗的比例，使學生在完成基礎型實驗的基礎上，在老師的指導和幫助下，嘗試進行創(chuàng)新型實驗部分。 如對炮口制退器進行三維建模、實現(xiàn)火炮機構(gòu)的運動仿真等，調(diào)動學生的積極性和創(chuàng)新能力。在課外，通過參觀兵工企業(yè)和校內(nèi)的武器實物的方式， 并組織學生進行武器的創(chuàng)新設計競賽。通過此方式，學生的應用能力得到了鍛煉，也使學生了解了企業(yè)的發(fā)展方向和實際需求，為設計創(chuàng)新武器產(chǎn)品提供了理論依據(jù)。

2.2.4 組織學生設計競賽，提高學生獨立的設計創(chuàng)新能力

利用比賽，提高學生的實戰(zhàn)能力。 以火炮炮身機構(gòu)運動仿真設計為例，結(jié)合仿真實驗室的有利條件，如何利用三維軟件實現(xiàn)炮身機構(gòu)的設計，如何讓炮身和炮架連接處按設計要求進行傳動，這些都可為學生將學習到的技能發(fā)揮在作品中，既能提高對技能的鍛煉也能達到創(chuàng)新的目的，更提高了學生的學習興趣。

在上述新的課程教學模式下，構(gòu)建了新模式的基本框架，并在最近兩輪教學中進行實驗，取得了較好的教學效果。 課程新模式的基本框架如下圖2 所示。

2.3 改革考核方式

在教學考核中，很多學者提出了多種改革方案[3-5]。 傳統(tǒng)的閉卷考試不能全面的反映學生的學習情況，且考核方式單一，特別是本門課不適合用文字的形式考核。 因此采用了多樣靈活的考試形式，學生成績主要由平時成績、上機成績和期末筆試成績?nèi)糠纸M成，平時考勤和回答問題情況占10%；上機操作占40%；理論考核占50%。 理論考核部分的知識覆蓋面要寬，試題內(nèi)容要考核學生對該課程基本知識及基本技能掌握的程度。上機操作部分通過上機課堂上完成規(guī)定題目和上交實驗報告的方式給出相應的成績。

圖2 教學模式的基本框架圖

3 結(jié)束語

目前計算機輔助設計在武器方面的設計正發(fā)揮著越來越重要的作用，所以計算機輔助設計課程是武器類教育體系中不可或缺的一部分。通過不斷更新課程的教學內(nèi)容、采用多種教學方法、改進成績考核辦法等方面，對課程進行教學改革，旨在激發(fā)學生興趣，充分調(diào)動學生主觀能動性，培養(yǎng)學生軍工產(chǎn)品設計和創(chuàng)新的能力。

［1］袁澤虎.計算機輔助設計[M].北京：清華大學出版社，2012.

［2］唐川林，林益平，余江鴻.三維設計的教學研究[J].株洲工學院學報，2005（1）：92-95.

［3］任傳威.《數(shù)控編程與操作》教改嘗試[J].中國科技信息,2009（2）：229-231.