李偉 楊晨 王桂錄

摘 要：本研究結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，在分析CAD/CAM技術(shù)課程基本情況、上機(jī)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)所存在問題的基礎(chǔ)上，根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)提出了基于OBE理念的課程內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式的改革新思路，總結(jié)了CAD/CAM技術(shù)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)的一些經(jīng)驗(yàn)措施。新模式下的教學(xué)方式，不僅能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，而且提高了學(xué)生解決復(fù)雜機(jī)械工程問題的能力。

關(guān)鍵詞：OBE理念;教學(xué)目標(biāo);考核方式

CAD/CAM技術(shù)是鄭州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院全院范圍內(nèi)開設(shè)的專業(yè)課，也是一門聯(lián)系工程實(shí)際的課程。該課程作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)工程專業(yè)認(rèn)證指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程，目的是培養(yǎng)學(xué)生具有使用現(xiàn)代工具解決一些機(jī)械工程復(fù)雜問題的能力，能夠就機(jī)械工程及相關(guān)領(lǐng)域中的專業(yè)問題，以圖紙等形式進(jìn)行陳述和交流，準(zhǔn)確表達(dá)自己的觀點(diǎn)。該課程既是學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽應(yīng)用能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)課程，也是后續(xù)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)有力的支撐課程。

該課程主要講授SolidWorks軟件的應(yīng)用，是對(duì)實(shí)際零部件進(jìn)行質(zhì)量屬性分析、裝配干涉分析、空間運(yùn)動(dòng)仿真、應(yīng)力應(yīng)變分析、可加工性分析的一門專業(yè)課，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用能力為核心，對(duì)提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力具有重要意義。

一、課程基本情況

在CAD/CAM技術(shù)課程現(xiàn)行教學(xué)計(jì)劃中，教學(xué)總學(xué)時(shí)40個(gè)，其中，理論學(xué)時(shí)20個(gè)，上機(jī)學(xué)時(shí)20個(gè)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)學(xué)校的人才培養(yǎng)方案及專業(yè)認(rèn)證要求，總學(xué)時(shí)調(diào)整為32個(gè)，其中理論學(xué)時(shí)16個(gè)，上機(jī)學(xué)時(shí)16個(gè)。課程使用教材由CAXA制造工程師軟件教材改為SolidWorks軟件教材。這是因?yàn)镃AXA制造工程師軟件在三維建模及二維繪圖方面的功能相對(duì)較弱，而在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)企業(yè)選擇SolidWorks、CATIA、Pro/E等三維軟件。新軟件教材是將三維設(shè)計(jì)與應(yīng)用結(jié)合的SolidWorks軟件教程，增加了以設(shè)計(jì)任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，以學(xué)生對(duì)課程目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行評(píng)價(jià)考核，能夠了解學(xué)生的知識(shí)模塊掌握情況，從而不斷完善課程目標(biāo)，更好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)水平。

二、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)存在的問題

（一）實(shí)訓(xùn)課時(shí)難以滿足學(xué)生需求

由于現(xiàn)行教材所學(xué)知識(shí)與企業(yè)實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，學(xué)生對(duì)于本門課程的學(xué)習(xí)流于表面，對(duì)建模工具的底層邏輯不清楚，學(xué)習(xí)方式單一。為了解決上述問題，本門課程開展基于“應(yīng)用性導(dǎo)向”的課程內(nèi)容和方法改革。

課程原本采用一次理論講授加一次上機(jī)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)方法，但教學(xué)內(nèi)容涉及零件三維建模、裝配干涉分析、工程圖創(chuàng)建、空間運(yùn)動(dòng)仿真、應(yīng)力應(yīng)變分析、可加工性分析等，如果只有線下的上機(jī)實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)，很難滿足工程專業(yè)認(rèn)證的課程目標(biāo)。這就需要利用線上慕課等教學(xué)資源對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，并通過布置設(shè)計(jì)任務(wù)，幫助學(xué)生完成線上能力評(píng)價(jià)，為達(dá)成課程目標(biāo)提供支撐。

（二）重基本操作，輕系統(tǒng)性訓(xùn)練

傳統(tǒng)的軟件應(yīng)用教學(xué)往往是根據(jù)該軟件的各基礎(chǔ)模塊內(nèi)容重點(diǎn)講解每個(gè)操作命令的含義，教師進(jìn)行操作示范，學(xué)生模仿操作。這樣教學(xué)的缺點(diǎn)是學(xué)生的學(xué)習(xí)僅停留在對(duì)軟件操作方法的熟悉上，缺乏對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整體把握和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，容易導(dǎo)致學(xué)生掌握了軟件卻無法進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)際應(yīng)用到課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的針對(duì)性實(shí)踐案例較少。部分學(xué)生雖然對(duì)軟件學(xué)習(xí)感興趣，但認(rèn)為在課堂中學(xué)不到有用的知識(shí)，普遍會(huì)選擇從網(wǎng)上下載視頻類教學(xué)資源，或參加社會(huì)組織的短期培訓(xùn)等，以此提升軟件應(yīng)用水平。

（三）教學(xué)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新性和前沿性

缺乏企業(yè)實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的教師，往往將這門課程作為一門軟件操作課程，只對(duì)零件建模、機(jī)構(gòu)裝配和工程圖等知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解示范，卻不考慮這門課程與其他專業(yè)課程之間的聯(lián)系，造成課程間的脫節(jié)現(xiàn)象，以至于機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、制造工藝等專業(yè)知識(shí)點(diǎn)不能有效融入教學(xué)過程。

因此，如何對(duì)該課程的課堂教學(xué)、上機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)以及課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐操作能力具有重要的意義，也是機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)工程認(rèn)證的重要課程支撐。

三、教學(xué)改革思路

基于OBE的教學(xué)理念，以產(chǎn)出為導(dǎo)向重構(gòu)課程內(nèi)容和教學(xué)模式，依托教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)形式、考核方式和教學(xué)效果評(píng)價(jià)等方面的課程改革，通過項(xiàng)目化的教學(xué)和考核方式來優(yōu)化目前實(shí)訓(xùn)課堂中存在的一系列問題。改革前后的具體教學(xué)形式及教學(xué)內(nèi)容對(duì)比如下：

（一）課程的教學(xué)方式對(duì)比

傳統(tǒng)教學(xué)：三維建模方法的介紹，根據(jù)所選教材介紹相關(guān)章節(jié)的案例，課后章節(jié)操作作業(yè)，教學(xué)問題反饋，單一考核方式。

OBE教學(xué)：能運(yùn)用SolidWorks軟件設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型，能夠?qū)⑺鶎W(xué)章節(jié)技能應(yīng)用到課外作品大賽，能夠在課堂外其他平臺(tái)繼續(xù)學(xué)習(xí)并完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)，知道自己學(xué)到了什么、將來能從事什么工作崗位，具有多元化的考核方式。

（二）課程的教學(xué)內(nèi)容對(duì)比

傳統(tǒng)教學(xué)——內(nèi)容為本：使用SolidWorks軟件設(shè)計(jì)教材案例，能夠進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真、零部件的可靠性操作分析。

OBE教學(xué)——結(jié)果為本：運(yùn)用SolidWorks軟件設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型，能夠?qū)⒎抡鏀?shù)據(jù)結(jié)果運(yùn)用到產(chǎn)品的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)中，并對(duì)其結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行校核或評(píng)估。

根據(jù)課程特點(diǎn)及課程教學(xué)目標(biāo)，布置大小作業(yè)以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生零部件三維建模能力的目的與要求，加大綜合性作業(yè)的比例，注重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜專業(yè)問題的能力，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中的連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等組合機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)裝配建模的能力，以及能夠使用現(xiàn)代工具解決一些機(jī)械工程中存在的較復(fù)雜問題的能力。

在教學(xué)方法上，采用項(xiàng)目化教學(xué)方式。雖然學(xué)生已經(jīng)具備了解決簡(jiǎn)單問題的能力，但大多數(shù)還停留在理論設(shè)計(jì)層面，沒有考慮設(shè)計(jì)的結(jié)果能否應(yīng)用到實(shí)際，如油缸選用多大的缸徑、電機(jī)需要多大的功率、板材需要多大的厚度才能夠滿足要求等。解決這些問題就需要學(xué)生通過三維軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真分析計(jì)算的學(xué)習(xí)，再結(jié)合所選其他課程共同完成設(shè)計(jì)工作。

改革后的課程既可以為實(shí)際需要的具體設(shè)計(jì)參數(shù)提供技術(shù)分析支持，也可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何運(yùn)用三維建模仿真技術(shù)解決一些復(fù)雜的機(jī)械工程問題。這有利于滿足學(xué)生畢業(yè)后企業(yè)對(duì)該類技術(shù)人才的需求，從而提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

四、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)措施

一是組織團(tuán)隊(duì)教師到企業(yè)進(jìn)行實(shí)地參觀考察，對(duì)產(chǎn)品及零部件設(shè)計(jì)、制造整個(gè)流程進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，為CAD/CAM技術(shù)課程改革的教師能力提升提供幫助。二是每年組織教師指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等相關(guān)競(jìng)賽，將相關(guān)成果應(yīng)用到CAD/CAM技術(shù)課程改革中。三是鼓勵(lì)教師參加學(xué)校組織的暑期企業(yè)實(shí)踐活動(dòng)，深入了解由設(shè)計(jì)圖紙到實(shí)物產(chǎn)品的每一步設(shè)計(jì)制造流程，以彌補(bǔ)教師實(shí)際設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)不足的問題，將企業(yè)技術(shù)改革成果應(yīng)用到CAD/CAM技術(shù)課程改革當(dāng)中。四是教學(xué)團(tuán)隊(duì)中的青年教師應(yīng)該與機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程教師加強(qiáng)溝通交流，挖掘其他課程教師在教學(xué)過程中對(duì)三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的需求，通過為其他課程搭建教學(xué)三維模型產(chǎn)品資源，將自己完成的成果應(yīng)用到CAD/CAM技術(shù)課程改革當(dāng)中。

基于OBE教學(xué)理念，以學(xué)生三維建模的實(shí)際能力作為考核指標(biāo)，該課程真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際，提高了學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過改革課程的上機(jī)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，增加項(xiàng)目式上機(jī)實(shí)訓(xùn)，不僅提高了學(xué)生的計(jì)算機(jī)仿真分析能力，而且結(jié)合學(xué)校工業(yè)機(jī)器人研究所裝配線、智能制造學(xué)院，使學(xué)生具有一定的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、發(fā)現(xiàn)問題的能力和完善三維建模技術(shù)的能力。在后續(xù)教學(xué)中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)探索課程目標(biāo)、培養(yǎng)目標(biāo)、就業(yè)要求三者之間的關(guān)系，不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善。

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責(zé)編：時(shí)高璽