周 龍 陳俊杰河南理工大學(xué) 河南焦作 454000

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汽車CAD課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

周 龍 陳俊杰
河南理工大學(xué) 河南焦作 454000

摘 要：汽車CAD課程無論對學(xué)生的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，還是對其未來的就業(yè)和深造都有著非常重要的作用，而要在有限的時(shí)間內(nèi)提高學(xué)生的汽車CAD能力，如何定位課程、如何選用教材以及采用什么教學(xué)方式等就顯得尤為重要。針對汽車CAD課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，對其教學(xué)和成績評定方式進(jìn)行了一些有益的探索，收到了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：汽車CAD；教學(xué)；實(shí)踐

CAD技術(shù)通過將設(shè)計(jì)人員的精力從煩瑣的繪圖、查手冊等重復(fù)性的勞動中解放出來，進(jìn)而提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，已成為諸如汽車、船舶、航空航天等現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的技術(shù)手段[1,2]。

實(shí)際上，汽車CAD課程已成為諸如車輛工程、汽車運(yùn)用、汽車電子、動力機(jī)械及工程等汽車類相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課，其主要目的在于讓學(xué)生在掌握汽車CAD的基本原理和方法的基礎(chǔ)上，深刻把握汽車整車及相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)和開發(fā)思路，其最終目的是為了切實(shí)有效地提高學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、專業(yè)思維及軟件的應(yīng)用和開發(fā)能力。而傳統(tǒng)的教學(xué)大多只停留在軟件功能的介紹及命令的運(yùn)用上，沒有把汽車CAD課程與汽車類專業(yè)背景進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，也沒有將汽車CAD課程與學(xué)生的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等諸多培養(yǎng)環(huán)節(jié)相結(jié)合，也就更談不上與工程項(xiàng)目的結(jié)合了。因此，汽車CAD課程必須摒棄以前的單一教學(xué)模式，采用多種教學(xué)方式和環(huán)節(jié)，以增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和專業(yè)素養(yǎng)，提高其分析問題和解決問題的能力。筆者所在的車輛工程專業(yè)在引入汽車CAD課程(主要學(xué)習(xí)Pro/E軟件)后，學(xué)生在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、就業(yè)和深造等方面都取得了良好的效果。本文將從汽車CAD課程的教學(xué)定位和內(nèi)容選取、教材選用、教學(xué)方式以及成績評定四方面系統(tǒng)闡述自己近幾年開設(shè)汽車CAD課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為相關(guān)課程的教學(xué)改革和實(shí)踐提供參考。

1 教學(xué)定位和內(nèi)容選取

要教好汽車CAD課程，必須要解決的一個(gè)問題是：通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生是了解了一個(gè)軟件的幾個(gè)功能模塊，學(xué)會了幾個(gè)命令？還是得到了其他方面的知識或能力？這個(gè)問題如果解決不好，后面的教學(xué)工作也就迷失了方向。眾所周知，汽車行業(yè)不但專業(yè)性和實(shí)踐性非常強(qiáng)，而且涉及的學(xué)科面廣和體系豐富，這就要求汽車CAD課程的教學(xué)應(yīng)與相關(guān)的課程(如機(jī)械制圖)相結(jié)合，采用多種教學(xué)途徑和方式，以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)思維和實(shí)踐技能。換句話說，汽車CAD課程的教學(xué)定位是：在強(qiáng)化學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的同時(shí)，切實(shí)提高學(xué)生的分析和解決工程實(shí)際問題的能力。影響汽車CAD課程教學(xué)效果另一重要問題是：受到學(xué)時(shí)的限制(我校的教學(xué)計(jì)劃是32學(xué)時(shí)，由24學(xué)時(shí)課堂教學(xué)和8學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)構(gòu)成)，不可能期望老師講授諸如二維草繪、三維造型、數(shù)值仿真和二次開發(fā)等方方面面的內(nèi)容，而只能有針對性地選擇經(jīng)常用到的諸如二維草繪、實(shí)體建模、工程圖繪制、零件裝配和機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真等內(nèi)容進(jìn)行講解。

2 教材選用

目前市面上有關(guān)CAD及Pro/E方面的書籍很多[3]，但是與汽車CAD緊密相關(guān)的資料卻很少；即使是介紹CAD及Pro/E方面的書籍大多也是走職業(yè)培訓(xùn)的路線，或者注重于理論知識的傳授，或者側(cè)重于實(shí)踐能力的培養(yǎng)?？紤]到汽車CAD課程理論與實(shí)踐并重的特點(diǎn)，在參考有關(guān)CAD、Pro/E、汽車CAD及機(jī)械制圖等多種類多版本教材的前提下，定制適合車輛工程專業(yè)教學(xué)需要的手冊，印刷出來發(fā)給學(xué)生，同時(shí)還錄制了相應(yīng)的視頻文件也一并傳給學(xué)生，以便于學(xué)生高效地掌握有關(guān)汽車CAD方面的理論和實(shí)踐知識。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生一方面到書店和圖書館選擇參考書，另一方面通過QQ群和網(wǎng)上資源(例如野火論壇、中國機(jī)械CAD論壇、仿真科技論壇和百度文庫等)查找和學(xué)習(xí)相關(guān)的資料，并經(jīng)常查看軟件攜帶的手冊和幫助文檔，嘗試自行解決課程學(xué)習(xí)中遇到的問題。

3 教學(xué)方式

傳統(tǒng)CAD課程一般將基礎(chǔ)理論安排在普通教室上課，將軟件操作放在多媒體教室進(jìn)行，教師在臺上現(xiàn)場示范，學(xué)生在臺下全程觀看，而汽車CAD課程實(shí)踐性強(qiáng)的這一特點(diǎn)必然導(dǎo)致這樣的教學(xué)效果不是很好。因此，汽車CAD課程的教學(xué)最好全部在機(jī)房進(jìn)行，教師在臺上做操作示范的同時(shí)，穿插講授涉及的操作要點(diǎn)和相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識，學(xué)生則每人一機(jī)馬上跟進(jìn)，遇到問題要及時(shí)答疑解惑，使學(xué)生不僅要知其然，而且要知其所以然。本校對汽車CAD課程的教學(xué)改革主要采用如下幾種方式。

3.1 關(guān)聯(lián)教學(xué)

汽車CAD課程與機(jī)械制圖課程關(guān)聯(lián)性非常強(qiáng)，其中繪圖基礎(chǔ)就是機(jī)械制圖里面的投影法、基本立體及其表面交線(截交線和相貫線)、立體的三視圖、機(jī)件的表達(dá)方式、標(biāo)準(zhǔn)件、零件圖和裝配圖等章節(jié)，尤其是學(xué)生對平面圖形的畫法和尺寸注法(線段分析和尺寸分析)這一節(jié)內(nèi)容的深刻理解和把握程度會直接影響到其二維平面繪圖和三維立體建模的成敗和效率高低。因此，對于上述的平面圖形的畫法和尺寸標(biāo)注這一節(jié)內(nèi)容要用一次課的時(shí)間輔之以相關(guān)的實(shí)例進(jìn)行集中講授，而對機(jī)械制圖的其他相關(guān)章節(jié)通過給學(xué)生布置作業(yè)的方式進(jìn)行回顧，以減少對汽車CAD課程有限上課學(xué)時(shí)的占用。

3.2 糾錯(cuò)教學(xué)

由于汽車CAD課程是將基礎(chǔ)理論融入軟件實(shí)踐中的一個(gè)典型范例，因此，在基礎(chǔ)理論知識講授清楚的前提下，應(yīng)該把更多的時(shí)間和精力放到軟件的操作上，而軟件的操作需要大量的練習(xí)和相應(yīng)的糾錯(cuò)能力才能達(dá)到較高水平，如何在有限的時(shí)間內(nèi)提高學(xué)生的軟件操作能力成為擺在教師面前的一個(gè)重要課題？解決上述問題的一個(gè)非常有效的方式就是教師在講解相關(guān)實(shí)例時(shí)故意犯一些學(xué)生常犯的錯(cuò)誤，致使出現(xiàn)一些不該有的結(jié)果，然后和學(xué)生通過努力分析加以解決，以達(dá)到既擴(kuò)大學(xué)生的視野又提高其糾錯(cuò)能力的目的，進(jìn)而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

3.3 一題多解

大量實(shí)踐證明一題多解是一種提高課堂教學(xué)效果的非常有效的方式，在汽車CAD課程的教學(xué)中尤為如此。就發(fā)動機(jī)氣門而言，可以在進(jìn)入旋轉(zhuǎn)操控面板后，通過下面幾種方式建立其截面的二維草繪，進(jìn)而完成其三維立體建模：第一，在草繪模塊內(nèi)直接建立氣門的二維截面草繪；第二，先在草繪模塊內(nèi)建立氣門的二維截面草圖，然后退出草繪模塊，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)操控面板，并通過旋轉(zhuǎn)操控面板進(jìn)入草繪界面，以先前建立的氣門截面草圖上的各點(diǎn)為參照點(diǎn)繪制氣門的截面草圖；第三，也是先建立氣門截面草圖，然后退出草繪界面，最后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)操控面板，并通過旋轉(zhuǎn)操控面板進(jìn)入草繪模塊，通過使用邊命令激活先前建立的氣門二維截面草圖的各邊，進(jìn)而達(dá)到建立氣門二維截面草繪的目的。一題多解的有效利用既可以達(dá)到強(qiáng)化課程相關(guān)知識之間的聯(lián)系以發(fā)散學(xué)生思維的目的，又可以達(dá)到寓教于樂以提高學(xué)生求知欲的目的。

3.4 項(xiàng)目教學(xué)

汽車CAD課程的主要特點(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng)而學(xué)時(shí)少，這就決定了教師除傳統(tǒng)的課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還必須有效利用學(xué)生的課余時(shí)間才有望達(dá)到較好的教學(xué)效果，其中行之有效的方式就是項(xiàng)目教學(xué)。教師可以在講授到相關(guān)章節(jié)時(shí)，根據(jù)需要將若干學(xué)生分為一組，每組指定一名組長和一名副組長(負(fù)責(zé)項(xiàng)目的分工、進(jìn)度安排、協(xié)調(diào)和監(jiān)督等事項(xiàng)，保證各成員都有事情做)，在限定時(shí)間內(nèi)完成老師布置的項(xiàng)目，這樣既彌補(bǔ)了課堂教學(xué)時(shí)間少的不足，又提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

4 成績評定

汽車CAD是理論性與實(shí)踐性非常強(qiáng)的一門課程，采用傳統(tǒng)的試卷方式的考試很難精確反應(yīng)課程的實(shí)際教學(xué)效果?？紤]到本課程的特殊性，將上機(jī)考試、學(xué)生平時(shí)成績(包括作業(yè)和上課表現(xiàn))及最后布置的大作業(yè)(讓學(xué)生自己選擇感興趣的有一定實(shí)際意義的題目，利用課余時(shí)間完成設(shè)計(jì)，并根據(jù)所給模板給出整個(gè)設(shè)計(jì)制作的思路和設(shè)計(jì)各階段的視圖，此舉不僅可以將學(xué)生的興趣融入課程中，而且可以鍛煉學(xué)生的邏輯思維和形象思維能力)按照3:3:4的比例評定學(xué)生的最終成績。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐表明，此種成績評定法不僅能較好地反映學(xué)生對汽車CAD課程的理解和掌握程度，而且能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和發(fā)揮其主觀能動性，學(xué)生成績分布較為合理。

5 結(jié)束語

考慮到汽車CAD課程理實(shí)并重的特殊性，要使學(xué)生能從根本上掌握該課程的有關(guān)知識，必須在透徹講解相關(guān)基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，輔之以大量的汽車零部件的案例實(shí)踐，并鼓勵(lì)學(xué)生多看、多練和多思考，以開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和提高其主觀能動性，最終達(dá)到對相關(guān)知識的融會貫通；不能只局限于某本教材或者某個(gè)專題模塊授課，必須根據(jù)實(shí)際需要自己編寫相關(guān)的教學(xué)手冊，靈活機(jī)動地安排相應(yīng)的課堂教學(xué)內(nèi)容；采用平時(shí)成績、上機(jī)成績以及大作業(yè)相結(jié)合的方式給定學(xué)生的最終成績。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉劍飛,王興國. CAD課程教學(xué)模式的探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2008(12):91-93.

[2] 郭榮春.“汽車CAD”課程教學(xué)的研究與實(shí)踐[J].科技信息,2010(36):496.

[3] 苗秀娟.汽車CAD/CAE/CAM課程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].科技信息,2012(2):131.

The Teaching Reform and the Practice of Automotive CAD Curriculum

Zhou Long, Chen Junjie
Henan Polytechnic University, Jiaozuo, 454000, China

Abstract:The curriculum of automobile CAD plays a very significant role not only in students’ course and graduation designs, but also in the processes of his/her coming employment and advanced study. Therefore, it is very important that how to location this curriculum, how to choose the corresponding teaching materials as well as the adopting of teaching methods in finite time. In this work, according to characteristics of the strong practice of automobile CAD curriculum, based on some beneficial explorations related to the teaching and the method of achievement evaluation for automobile CAD curriculum, we have obtained good teaching results in practice.

Key words:automotive CAD; teaching; practice

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金 (編號：51506048)。

作者簡介：周龍，博士，講師

收稿日期：2015-08-22