朱梅玉，李夢奇

面向工程能力培養(yǎng)的《CAD方法與建模》課程教學改革

朱梅玉，李夢奇

（邵陽學院 機械與能源工程系，湖南 邵陽422004）

結合《CAD方法與建?！氛n程的教學目標，分析機械專業(yè)學生應當具備的工程能力及其在課程教學中存在的問題；從課程教學內容、課堂教學模式、課后作業(yè)及考核等方面提出了教學改革思路和措施，達到優(yōu)化教學過程，提高教學質量，實現培養(yǎng)學生工程能力的目的。

CAD方法與建模；工程能力；培養(yǎng)；教學改革

近年來，CAD技術已成為提高企業(yè)創(chuàng)新能力與市場競爭能力的關鍵所在，企業(yè)對CAD技術的依賴程度不斷提高，但同時也對CAD技術提出了更高的要求。學校開設的《CAD方法與建?！氛n程，旨在為社會與企業(yè)輸送具備一定工程能力的機械工程領域人才，是實現機械類應用型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。該課程是一門理論與實踐并重的課程：以SOLIDWORKS軟件為操作演示平臺，通過課堂教學與上機操作，展示 CAD方法和建模的基本概念、基本原理和基本方法，培養(yǎng)學生的CAD技術應用能力及創(chuàng)新意識，為后期畢業(yè)設計及從事機械工程領域內相關工作打下堅實基礎。

1　機械工程領域學生該具備的工程能力

通過查閱相關文獻資料及走訪部分企業(yè)，結合幾年企業(yè)工作經驗，總結出當前機械工程領域內學生應具備的工程能力，主要包括以下幾點：具備扎實的專業(yè)理論基礎（如工程制圖、公差配合，常用金屬材料性能等）；熟練掌握機械產品設計的基本知識與技能，能借助CAD方法進行零部件設計；能熟練編制典型零部件的制造加工工藝等；具有批判性思維和創(chuàng)造性思維，能基于現有產品進行優(yōu)化與創(chuàng)新；有較好的溝通能力與團隊合作工作能力。

2　工程能力培養(yǎng)在該課程教學中存在的主要問題

該課程以課堂內原理講解、實例操作演示為主，并配以少量的上機操作等輔助教學環(huán)節(jié)。目前，這種教學和相關考核模式已無法實現學生工程能力培養(yǎng)目標及教學質量提升。以下從教材選擇、課程教學到考核等各方面簡要分析所存在的問題：

（1）教材設計內容太廣泛，理論與操作實例分離?！禖AD方法與建?！方滩纳婕皟热萏?、范圍太廣，在有限的教學時間內無法系統性地完成課程的講授，達到教學目的；學生在進行純理論性教學時易失去興趣；教材中實例過于陳舊，無法滿足課程需求；現有地教材內容千篇一律，缺乏更多創(chuàng)新型案例。

（2）課程教學內容與教學模式。本課程的教學過程可簡單歸納為命令解釋、命令演示、上機操作三個環(huán)節(jié)。其中，前兩個環(huán)節(jié)利用多媒體教室開展，學生通過大屏幕來學習，主觀能動性不強，學習興趣無法提高，效果自然不會太好。雖然有上機操作環(huán)節(jié)但由于課時限制，多數學生僅局限于基本繪圖命令的熟悉。在授課過程中，學生對理論的理解不一，且部分理論空洞，學生無法很好理解；在進行實例演示講解時，學生也僅僅停留在教材上，無法跟上老師的實際操作步伐；學生課后不能抽出足夠時間練習，在后續(xù)上機操作時，大部分學生還沒有入門，教師只能對多數學生進行手把手指導，學生的依賴性較強；使得該課程沒法達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新、獨立設計能力的目的。

（3）課程考核模式。因課程考核是由平時成績（30%，考勤、平時作業(yè)、上機操作各占10%）和最后期末考試成績（70%）兩部分內容組成，期末考試是上機操作考試。這種模式常會導致學生蒙混過關的現象、學習積極性不高，最終達不到課程教學的目的。

（4）教學資源缺乏。這門課程是一門理論聯系實踐的課程，理論是指導學生進行零部件創(chuàng)建的依據，最終體現在上機操作中。由于我系開設這門課程的班級和人數較多，機房設備數量少。只能安排學生在少量的上機操作課進入機房進行系統練習。

3　改革思路與措施

針對機械工程領域內學生該具備的工程能力及目前該課程在教學中存在的以上問題，通過研究改變傳統教學方法，教學模式和手段，建立新的授課模式和制度，以培養(yǎng)學生理論聯系實際能力、理論應用和實踐操作能力、獨立設計和創(chuàng)新能力，提高學生學習主觀能動性，提升學習效率。結合學校目前情況，提出如下改革思路與措施。

（1）根據培養(yǎng)目標，重新定位該課程的內容與所選擇教材。該課程教學目標是幫助學生培養(yǎng)CAD設計能力、創(chuàng)新能力及理論聯系實際能力。細化到具體內容為：以Solidworks軟件為講解平臺，通過教學和實際操作幫助學生掌握主要建模工具和基本命令，草圖繪制，三維實體及曲面造型，零件裝配以及工程圖的創(chuàng)建等，讓學生在學習過程中養(yǎng)成良好的建模習慣和創(chuàng)造性設計思維。而體現于教材中則要求教材內容應包含兩方面：CAD方法與建模相關的理論知識、建模軟件的實例操作演示等內容。理論知識可以在操作內容中體現；實例操作應選擇當前機械領域中較典型的零部件，涵蓋教學目標中的相關內容，并能與具體加工生產過程進行對比學習；該教材不僅可以作為教學內容，還可作為學生自學的教材。

（2）多樣化的教學授課方式。教學內容不局限某一本教材，內容應多樣化。在教學中以教學為目的，借鑒多本教材，鼓勵學生多去圖書館和上網查找相關書籍等資料；還可根據需要選擇合適的教學內容，使用機械領域內典型零件如軸類、盤蓋類、叉架類及箱體類等零件來講解基礎命令，不定時給學生布置些設計任務，要求學生利用SolidWorks完成一些零件的三維建模及裝配。這樣使教學內容更具有針對性，既激發(fā)學生學習興趣，又增強課堂實效性。教師的教學內容可以以某一項目為依托，完成原理與實例相結合的項目式教學。即:教師事先設計好一些機械產品來作為教學內容，將相關知識點融入到圖形設計和繪制中去，這樣既完成了該課程的教學任務，提高了學生的綜合實踐能力，又能夠激發(fā)學生的興趣，培養(yǎng)了學生的相關工程能力。當然，還可以根據這個教學內容來編制相應教材，錄制相關視頻。在進行該課程教學時，可以類比企業(yè)產品開發(fā)流程，對學生采取分團隊討論式教學方式。教師作為組織者，在課堂上將學生分為幾個團隊，把一個或兩個典型項目為研究對象，包括讀圖、拆圖、繪圖等方面，采取討論式的教學，教師對學生的思維加以引導和啟發(fā)，學生則在教師的指導下進行團隊討論和探索活動，這樣有助于激發(fā)學生的自我參與意識和學習積極性，有利于學生掌握與運用該課程相關方法與技能等，還培養(yǎng)了學生的溝通協作能力與團隊合作能力。

（3）課程學習監(jiān)督管理辦法?？紤]該課程實際情況，目前的考勤與監(jiān)督模式無法適應本課程的教學管理。結合實際情況，本課程的成績組成變更如下：①成績組成：平時成績（40）+期末考核（60）=期末總成績（100分）。②平時成績：平時成績（40）=出勤（10）+平時作業(yè)（30）。③課堂考核：若無特殊及請假條等情況，對上課出勤情況進行抽查，每一次抽查未到者期末總成績扣2～5分。為提高課堂互動性，設置課堂積極主動回答一次問題期末總成績加2～5分。

（4）改變平時作業(yè)與期末考核管理辦法，開發(fā)基于該課程的考核軟件平臺。為培養(yǎng)學生自覺主動的學習習慣，提升學生學習的積極性和主動性，并確保學生成績的公平性和公正性，創(chuàng)新地提出了以案例及模型為核心的數據庫，開發(fā)該課程的練習與考核軟件平臺。相應的案例及模型要適合該課程的需求，不超出課程范圍。該軟件平臺具有3種角色的登陸管理權限，該平臺后臺數據庫具有機械領域中典型零件以及繪制步驟，學生平時作業(yè)的布置則由教師登陸相應權限從該數據庫中隨機性提取相應模型，交與學生課后完成，并由教師完成平時作業(yè)校核和成績評審，教師權限也可以根據學生提交的模型，上傳至該系統平臺，根據平臺的打分機制，統一性的標準評價分數；期末考核則由學生在計算機上單獨完成，并提交該系統，從而完成期末考核工作。該軟件平臺在前期調研和數據統計中任務量大，后續(xù)實施任務重，涉及知識多，費用大。對于該平臺的開發(fā)和測試，可申請相應項目資助解決費用問題。該平臺的使用將有效提升該課程教學和考核管理水平，使學生成績更公平、公正，從而提升學生的學習積極性，進一步提升教學質量，提高學生的建模能力，有助于實現學生相關工程能力的培養(yǎng)。而且該軟件平臺還適用于其它課程考核，在高校中具有很大推廣價值。

（5）提升該門課程教學的硬件條件。鑒于上述提出的教學改革內容，現有的硬件條件無法滿足實際使用的需求，建議從以下兩個方面進行改善和提升：①多媒體教室設備配置:用于該課程講授的多媒體教室，大多設備性能配置比較差，無法滿足正常教學要求。建議對現有配置進行逐步優(yōu)化或更換，以適應對配置性能要求高的該課程及其它相關課程教學。②上機操作設備數量：目前用于上機操作的機房及設備總數，遠遠滿足不了整個系院該課程及其他課程上機操作教學需求。建議在此基礎上增加至少2個機房，用于該課程上機操作教學及練習，且能在其它課余時間為學生開放。通過上述兩方面的改善，將不會出現因為多媒體教室配置性能差而影響正常教學、機房設備不足造成的上機操作無法進行等問題。為教學及學生的積極學習提供了良好的硬件環(huán)境。

4　實施效果

把文章中提出的靈活運用各種教學手段，提升教學硬件環(huán)境，優(yōu)化教學內容，該課程平時作業(yè)及期末考核管理創(chuàng)新方法等結合起來，逐步實施，在教學中取得了很好的效果：學生學習積極性明顯提高，CAD設計能力及創(chuàng)新思維能力也得到增強，最終現實教學質量提升及學生相關工程能力的培養(yǎng)，提高了學校機械專業(yè)學生的市場競爭力。

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Teaching reform of CAD Method and Modeling Course Facing Engineering ability Training

ZHU Mei-YU，LI Meng-qi
（Department of Mechanical and Energy Engineering，Shaoyang University，Shaoyang，Hunan 422004，China）

Combining with the teaching goa1 of CAD Method and Mode1ing course，ana1ysis is made on engineering abi1ity which mechanica1 professiona1 students sha11 possess and the prob1ems existing during the teaching course.Then some teaching reform measures and ideas are presented on teaching content，c1assroom teaching mode，homework and assessment etc.，to achieve the goa1 of optimization of teaching processes，improvement of teaching qua1ity and deve1opment of students'engineering abi1ity.

CAD Method and Mode1ing；engineering abi1ity；training；teaching reform

G642

A

2095-980X（2016）03-0109-02

2016-03-13

朱梅玉（1982-），女，湖南邵陽人，碩士，講師，主要從事機械加工領域教學及科研工作。