簡(jiǎn)論機(jī)械CAD/CAM課程改革與實(shí)踐*

劉玉山 韓 柳 戚厚軍

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 天津 300222）

簡(jiǎn)論機(jī)械CAD/CAM課程改革與實(shí)踐*

劉玉山 韓 柳 戚厚軍

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 天津 300222）

機(jī)械CAD/CAM是普通高等學(xué)校機(jī)械類專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)課，其目的在于使學(xué)生掌握CAD/CAM系統(tǒng)的軟硬件組成及其基本原理，為今后使用CAD/CAM軟件或通過(guò)二次開(kāi)發(fā)解決生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。本文針對(duì)目前機(jī)械CAD/CAM課程中存在的問(wèn)題，提出了以項(xiàng)目任務(wù)作為教學(xué)主線的改革方案，并通過(guò)實(shí)踐證明了改革的有效性。

機(jī)械CAD/CAM；項(xiàng)目教學(xué)法；教學(xué)改革

課程存在的問(wèn)題

機(jī)械CAD/CAM課程是普通高等學(xué)校機(jī)械類專業(yè)一門(mén)必修專業(yè)課，主要講述CAD/CAM系統(tǒng)的組成、原理以及CAD/CAM在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造中的應(yīng)用。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握常用CAD/CAM軟件的應(yīng)用，并能根據(jù)CAD/CAM的基本原理，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)擴(kuò)充商用CAD/CAM軟件的功能，解決機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造中的實(shí)際問(wèn)題。然而在教學(xué)過(guò)程中，筆者卻發(fā)現(xiàn)了一些與教學(xué)目標(biāo)不符的一些問(wèn)題。

教學(xué)內(nèi)容老化 機(jī)械CAD/CAM教材大多取材于上世紀(jì)90年代末期的內(nèi)容體系，由于我國(guó)CAD/CAM技術(shù)起步較晚，當(dāng)時(shí)二維CAD系統(tǒng)剛剛開(kāi)始推廣普及，三維CAD系統(tǒng)還屬于鳳毛麟角，教材大多是針對(duì)那時(shí)CAD/CAM系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在當(dāng)時(shí)具有很高的實(shí)用價(jià)值。然而，CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展日新月異，許多優(yōu)秀的CAD、CAE和CAM軟件不斷推出，昔日在小型機(jī)上運(yùn)行的CAD/CAM系統(tǒng)已經(jīng)在普通微機(jī)上得到了普及，隨著CAD/CAM軟件功能的日趨強(qiáng)大，多數(shù)的CAD/CAM系統(tǒng)都提供了方便的二次開(kāi)發(fā)接口。這就使部分教材內(nèi)容難以跟上主流技術(shù)的發(fā)展，因此，有必要優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，將過(guò)時(shí)的、陳舊的內(nèi)容剔除，補(bǔ)充隨著CAD/CAM發(fā)展而出現(xiàn)的新技術(shù)。

教學(xué)方式單一 機(jī)械CAD/CAM課程的教學(xué)方式主要還是以教師的“填鴨式”為主，缺少學(xué)生自主學(xué)習(xí)并自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的環(huán)節(jié)，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣不高。學(xué)生普遍認(rèn)為課程理論較多且抽象、不好理解，學(xué)習(xí)完成后也不知如何應(yīng)用。因此，迫切需要尋找一種新的教學(xué)方式，將課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)及學(xué)生自主學(xué)習(xí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，并充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

教學(xué)手段不豐富 雖然多媒體教學(xué)已成為我校普遍應(yīng)用的教學(xué)手段，但筆者認(rèn)為其最大的功能就是替代板書(shū)，雖然可以圖文并茂，但并沒(méi)有充分發(fā)揮其作用。在教學(xué)環(huán)節(jié)上除了理論教學(xué)外，也配有一定的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，但整體感覺(jué)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定的時(shí)間間隔，結(jié)合不夠緊密。因此，如何充分利用多種教學(xué)手段，并將理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)以及課后作業(yè)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)成為機(jī)械CAD/CAM課程教學(xué)中迫切需要解決的問(wèn)題。

課程改革與實(shí)施

教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化 原“機(jī)械CAD/CAM”課程中的教學(xué)內(nèi)容及知識(shí)結(jié)構(gòu)如表1所示。從知識(shí)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，各章節(jié)的層次結(jié)構(gòu)還是比較清晰的，因此，在整體知識(shí)結(jié)構(gòu)上可不做大的調(diào)整，可以根據(jù)各個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，去掉或壓縮各章節(jié)中不太實(shí)用或?qū)?shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)作用不大的內(nèi)容，增加一些與新技術(shù)密切相關(guān)的內(nèi)容。如第2章去掉數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容，保留工程數(shù)據(jù)的程序化方法，并增加目前商用軟件的二次開(kāi)發(fā)內(nèi)容。再如第7章中的CAPP技術(shù)，由于商用CAPP系統(tǒng)目前并不是很普及，大綱中介紹的內(nèi)容多以若干年前科研人員的研究成果為基礎(chǔ)，與現(xiàn)實(shí)中的商用CAPP系統(tǒng)關(guān)系不是很密切，因此，對(duì)這一章內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行壓縮，僅介紹相關(guān)基本概念，不做深入展開(kāi)。

表1 機(jī)械CAD/CAM課程理論教學(xué)內(nèi)容表

任務(wù)驅(qū)動(dòng)的引入 針對(duì)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用模糊的問(wèn)題，課程改革小組決定：改變?cè)瓉?lái)各章節(jié)的知識(shí)組織模式，以項(xiàng)目任務(wù)作為展開(kāi)各章知識(shí)點(diǎn)的主線。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目任務(wù)的逐步完成，連帶引出相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。項(xiàng)目教學(xué)法是一種開(kāi)放式的教學(xué)法，采用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，可使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，不再盲目被動(dòng)地接受知識(shí)，而是在解決問(wèn)題的過(guò)程中，逐步主動(dòng)地、積極地掌握知識(shí)。在項(xiàng)目教學(xué)的過(guò)程中，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，一般在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮以下幾個(gè)方面內(nèi)容：（1）實(shí)用性。項(xiàng)目要具有一定的實(shí)用價(jià)值，最好是對(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目的精簡(jiǎn)；（2）典型性。項(xiàng)目要盡可能多地涵蓋相關(guān)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)；（3）操作性。項(xiàng)目難度不能太大，初學(xué)者通過(guò)一定的努力即可實(shí)現(xiàn)，盡量避免涉及過(guò)多的外延知識(shí)。理清了思路，整合后的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)了八個(gè)工程項(xiàng)目，涵蓋了第2～6章和第8章的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。相關(guān)知識(shí)點(diǎn)涵蓋情況見(jiàn)表2。

教學(xué)環(huán)節(jié)融合 原有機(jī)械CAD/CAM”課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中主要包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一般情況下都是在相應(yīng)章節(jié)理論課講述完成后，在教師指導(dǎo)下學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，在內(nèi)容上大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)揮的空間很小，這就在很大程度上禁錮了學(xué)生的創(chuàng)造性和學(xué)習(xí)的積極性。為此，課程改革小組決定：改進(jìn)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使二者相互融通，即在理論課上布置相應(yīng)章節(jié)的項(xiàng)目任務(wù)，并講授相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)和任務(wù)實(shí)現(xiàn)的總體思路，然后，由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上完成，教師只是提供相應(yīng)的指導(dǎo)。這樣，理論課與實(shí)驗(yàn)課通過(guò)項(xiàng)目的橋梁作用被緊密地結(jié)合在一起。

教學(xué)方法改革 在教學(xué)方法上，課程改革小組充分利用現(xiàn)有的多媒體教學(xué)條件，以項(xiàng)目任務(wù)作為教學(xué)主線，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目“引出→展開(kāi)→實(shí)現(xiàn)→評(píng)價(jià)”完成章節(jié)的教學(xué)?！耙觥本褪且鲰?xiàng)目任務(wù)的內(nèi)容，通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)的引出，讓學(xué)生帶著任務(wù)，帶著疑問(wèn)完成章節(jié)的學(xué)習(xí)，變學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)課為主動(dòng)獲取知識(shí)；“展開(kāi)”是在項(xiàng)目的基礎(chǔ)上展開(kāi)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)教學(xué)，使講授的知識(shí)點(diǎn)不但能夠幫助學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)，還能使學(xué)生構(gòu)建一個(gè)較完整的體系。“實(shí)現(xiàn)”是讓學(xué)生通過(guò)課上學(xué)習(xí)和課下查閱相關(guān)資料實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，對(duì)應(yīng)工作量較多的項(xiàng)目，也可由幾個(gè)學(xué)生分組完成?！霸u(píng)價(jià)”是由學(xué)生和教師共同對(duì)完成的項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，總結(jié)的過(guò)程包括自評(píng)、互評(píng)和教師的點(diǎn)評(píng)。通過(guò)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)學(xué)生可以分析項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的得失，不但可加深對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，也可增強(qiáng)在項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

表2 項(xiàng)目任務(wù)對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的涵蓋情況表

考核方式的多樣化 由于整個(gè)教學(xué)過(guò)程以項(xiàng)目為中心，項(xiàng)目的完成質(zhì)量也就成了課程考核的主體，為了更全面地體現(xiàn)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握情況，課程組在期末增加理論考核和上機(jī)考核兩部分內(nèi)容來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)基本理論和基本操作的掌握情況，一般以50%項(xiàng)目考核+30%理論考核+20%上機(jī)考核作為期末總評(píng)成績(jī)。

項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。此時(shí)，教師已不再是傳遞知識(shí)、高高在上的說(shuō)教者，而是變成了為學(xué)生提供解決問(wèn)題方法的導(dǎo)師與顧問(wèn)；同時(shí)，教學(xué)活動(dòng)也不再是教師對(duì)學(xué)生的單向過(guò)程，而是變成了教學(xué)相長(zhǎng)的實(shí)踐活動(dòng)。

我校機(jī)械CAD/CAM課程是天津市市級(jí)精品課程，實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法是市級(jí)精品課程的后續(xù)建設(shè)，同時(shí)也是機(jī)械CAD/CAM課程教學(xué)改革中的一次有益嘗試，在實(shí)踐中取得了滿意的教學(xué)效果。

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G712

A

1672-5727（2011）12-0094-02

*本文受教育部“高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)”項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：TS2104）

劉玉山（1975—），男，碩士，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)镃AD/CAM/CAE。