信息化手段在CAD/CAM課程教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用

【摘要】通過《車輪模型的構(gòu)建與加工》項目為載體，在教師主導(dǎo)、學(xué)生主體，“做、學(xué)、教”三種統(tǒng)一的教學(xué)理念指導(dǎo)下，以提升學(xué)生的職業(yè)崗位核心能力為宗旨，從項目準備—項目引入—項目分析—項目實施—項目展評—總結(jié)拓展六個環(huán)節(jié)全面闡述了如何運用信息化手段來化解教學(xué)中的重難點，解決傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，從而有效地提高學(xué)習(xí)效率和教學(xué)效果，展示了一種全新的信息化教學(xué)方式。

【關(guān)鍵詞】信息化；模型構(gòu)建；職業(yè)崗位核心能力；教學(xué)方式

一、引言

隨著全國職業(yè)院校信息化大賽的開展，通過大賽來帶動職業(yè)教育現(xiàn)代化，本文通過《車輪模型的構(gòu)建與加工》項目為載體，在教師主導(dǎo)、學(xué)生主體，“做、學(xué)、教”三種統(tǒng)一的教學(xué)理念指導(dǎo)下，以提升學(xué)生的職業(yè)崗位核心能力為宗旨，從項目準備—項目引入—項目分析—項目實施—項目展評—總結(jié)拓展六個環(huán)節(jié)來分析在CAD/CAM課程教學(xué)中如何運用信息化手段來化解教學(xué)中的重難點，解決傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，從而有效地提高學(xué)習(xí)效率和教學(xué)效果。

二、教學(xué)分析

1.學(xué)情分析

計算機輔助設(shè)計與制造專業(yè)中高職四年級學(xué)生在能力方面具有一定的識圖能力，機加工工藝有一定基礎(chǔ)和一定的CAD繪圖能力；在知識方面已經(jīng)學(xué)習(xí)了草圖繪制、拉伸等操作，但實體造型設(shè)能力不夠；在情感方面大部分同學(xué)對軟件有一定的學(xué)習(xí)興趣，部分同學(xué)興趣濃厚。

2.教學(xué)內(nèi)容整合

根據(jù)CAD/CAM專業(yè)學(xué)生未來從事的崗位分為5個知識模塊，本項目將實體建模、裝配、工程圖及加工融合在一起。之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了草圖繪制，前期項目是渦輪蝸桿減速箱的構(gòu)建，學(xué)習(xí)了拉伸、孔命令；現(xiàn)在進一步通過車輪模型的構(gòu)建與加工來學(xué)習(xí)旋轉(zhuǎn)、陣列、放樣、裝配及制造命令的使用；后續(xù)項目是汽車其他零部件的構(gòu)建；所有項目完成后的作品可以裝配為一部完整的汽車，見圖1。將命令練習(xí)和運用融入到汽車零件造型中來，從而來激發(fā)學(xué)生們的學(xué)生興趣，滿足“夠用、適用、實用”的原則。

3.教學(xué)目標確定

根據(jù)分析，確定了知識目標是：掌握旋轉(zhuǎn)、陣列、放樣、裝配的使用方法；技能目標是：能靈活運用命令構(gòu)建和加工模型；素養(yǎng)目標是：培養(yǎng)學(xué)生探索、研究、創(chuàng)新、合作的職業(yè)素養(yǎng)。重點為旋轉(zhuǎn)、放樣、陣列、裝配及加工命令使用方法的掌握；難點為是零件實體特征構(gòu)建一般步驟的掌握。

三、教學(xué)過程——信息化手段的運用

具體的教學(xué)過程見流程圖2，大致可以分為：項目準備——項目引入——項目分析——項目實施——項目展評——總結(jié)拓展六個環(huán)節(jié)，下面將從傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題和突破的方法進行分析。

1.項目準備

存在問題：

（1）書本預(yù)習(xí)枯燥；

（2）知識與應(yīng)用脫節(jié)。

突破方法：

（1）教學(xué)平臺、電子教案（圖3）；

（2）模型庫結(jié)構(gòu)分析軟件（圖4）。

要上好一堂課，提前的預(yù)習(xí)思考必不可少，但是書本預(yù)習(xí)比較枯燥，為此搭建了教學(xué)平臺，將知識點已更直觀形象的方式存放于電子學(xué)案中。在課前，學(xué)生通過登錄CAD/CAM技術(shù)教學(xué)平臺，在課前根據(jù)學(xué)案了解學(xué)習(xí)目標與課程任務(wù)進行知識準備，從而有效地提高了預(yù)習(xí)效果。

在以往教學(xué)中，知識與應(yīng)用往往分步教學(xué)，為了讓學(xué)生在將來就業(yè)更快的適應(yīng)崗位，特地開發(fā)了模型庫結(jié)構(gòu)分析軟件，將機械結(jié)構(gòu)的知識融入到軟件教學(xué)中來，做到學(xué)科的結(jié)合。打開軟件，進入項目圖標層，點擊車輪，出現(xiàn)其裝配立體圖，再雙擊，零件分開，將鼠標放在相應(yīng)的位子上會出現(xiàn)名稱與作用，復(fù)雜的零件還可點開了解其剖面的結(jié)構(gòu)，這樣在課前，讓學(xué)生充分了解輪轂和輪胎的結(jié)構(gòu)，為項目的展開作好鋪墊。

2.項目引入

存在問題：學(xué)習(xí)興趣不夠濃厚，職業(yè)面向模糊。

突破方法：視頻導(dǎo)入，職場角色扮演。

課堂開始播放一段關(guān)于為暢想未來汽車車輪的視頻引入課題，以此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)作熱情。

四年級的學(xué)生即將就業(yè)，然而職業(yè)面向模糊不清，所以將實訓(xùn)機房設(shè)置成開發(fā)部，教師擔(dān)任項目總監(jiān)，下達設(shè)計任務(wù)書（圖5），完成四款不同風(fēng)格

車輪的設(shè)計與加工，學(xué)生分成4個項目小組，組員推選項目組長，進行任務(wù)分工（圖6）及進度把握，其他組員進行結(jié)構(gòu)、外觀設(shè)計、完成工程圖和加工，任務(wù)完成后，可進行角色互換。通過模擬真實的工作場景，讓學(xué)生進行職場角色扮演，感受工作氣氛，有效地促進學(xué)生技能和綜合能力的培養(yǎng)。

3.項目分析

存在問題：模型構(gòu)建無從下手，設(shè)計順序不明確。

突破方法：小組討論，構(gòu)圖游戲（圖7，圖8）

確定輪轂和輪胎的構(gòu)圖順序與方法，是本項目的難點。學(xué)生們拿到圖紙存在模型構(gòu)建無從下手，設(shè)計順序不明確的問題，為此在老師的引領(lǐng)下讓項目組長組織同學(xué)們對輪轂輪胎的體素分解、建模方法、建模順序展開討論，形成初步方案，培養(yǎng)探究、思考的習(xí)慣。

針對難點，本課程特地開發(fā)了構(gòu)圖思路互動游戲，小組合作完成，點擊開始游戲，根據(jù)中間的圖片，頭像變亮的同學(xué)選擇正確的構(gòu)圖方中間更換下一步的效果圖，下一位同學(xué)繼續(xù)選擇，通過游戲?qū)π纬傻某醪椒桨高M行修正，思路進行導(dǎo)向，增加了學(xué)習(xí)的趣味性，培養(yǎng)合作意識，構(gòu)圖完成游戲結(jié)束。輪胎比較簡單，以拖動圖標的方式實現(xiàn)。游戲完成后，正確填寫構(gòu)圖方法和順序的表格，難點突破。

4.項目實施

針對問題：命令繁多，步驟復(fù)雜，難記易忘

突破方法：視頻教學(xué)，實體建模技術(shù)詞典

在項目實施環(huán)節(jié)中分為6個任務(wù)：

構(gòu)建輪轂、構(gòu)建輪胎、裝配輪轂和輪胎、外觀設(shè)計見圖9。前4個任務(wù)完成車輪的設(shè)計。知識從結(jié)構(gòu)到外觀，能力從仿形到創(chuàng)新。

在每個子任務(wù)中，涉及到命令繁多，操作步驟復(fù)雜，難記易忘的問題。所以，在每個任務(wù)前，老師視頻演示對命令的基本操作進行講解，做好知識鋪墊。學(xué)生在完成任務(wù)時進行命令運用，是本項目的重點，遇到問題可以通過建模詞典、同學(xué)探討、老師輔導(dǎo)等方式來解決。從而體現(xiàn)了教師主導(dǎo)、學(xué)生主體，“做、學(xué)、教”三種統(tǒng)一的教學(xué)思想。

為了幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)開發(fā)了實體建模技術(shù)詞典（圖10），在學(xué)習(xí)中遇到不會的命令，打開軟件，點擊相應(yīng)的命令圖標，其知識點及操作視頻就會出現(xiàn)。軟件幫組老師為學(xué)生更快的解決問題，節(jié)省了學(xué)習(xí)時間，提高了學(xué)習(xí)效率。老師通過智能教學(xué)平臺對任務(wù)進行全程監(jiān)控，如果遇到實在無法解決的問題，學(xué)生在終端機上舉手，老師單獨輔導(dǎo)，從而讓學(xué)生能靈活運用命令進行實體建構(gòu)，突出重點。

模型設(shè)計完以后，轉(zhuǎn)化為二維工程圖，局部及剖視圖能清楚的表達了內(nèi)部的結(jié)構(gòu)并標上尺寸，完成任務(wù)5（圖11）。從圖片到模型再到圖紙完整的展現(xiàn)了產(chǎn)品的設(shè)計過程，全方位訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)技能。

為了驗證設(shè)計的合理性，對輪轂進行了加工仿真，完成任務(wù)6（圖12）。共有8個工序：粗車內(nèi)輪廓、精車內(nèi)輪廓、出車外輪廓、精車外輪廓、粗車底槽、精車底槽、粗銑端面及孔、精銑端面及孔。

5.項目展評

設(shè)計完后，先組內(nèi)交流，選出最佳仿形和創(chuàng)新作品（圖13），項目組長介紹建模思路和外觀設(shè)計，在展示中體現(xiàn)學(xué)生設(shè)計的亮點，找到不同的設(shè)計思路，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的共性問題。為了進一步檢測對知識點的掌握情況，老師組織同學(xué)在線測試，電腦自動評判并生成成績。

教師對學(xué)生提交的作品給出過程和總結(jié)性評價，和在線測試成績形成成績單，學(xué)生可在線查詢。在線評價反饋系統(tǒng)還可對整個班級的成績統(tǒng)計分析，形成柱狀圖（圖14），方便老師查閱，指導(dǎo)教學(xué)。

6.總結(jié)拓展

老師對各小組的作品進行點評，首先肯定學(xué)生的創(chuàng)意與探究學(xué)習(xí)的精神，對共性問題再講解，對學(xué)習(xí)難點再突破，再將知識要點條理化，加深認識，強化技能。最后布置課后作業(yè)，將完成作品上傳到平臺，知識鞏固。在課后學(xué)習(xí)中遇到的問題可以在學(xué)習(xí)論壇中交流討論。從而打破了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中時間和空間的界限，形成共同學(xué)習(xí)空間，不斷提高。

四、教學(xué)總結(jié)

本實訓(xùn)課題基于自主開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺開展教學(xué)，充分運用多種信息化手段，讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和小組合作的方式完成實踐項目，旨在讓學(xué)生在未來能成為合格的專業(yè)技術(shù)人才。

參考文獻

[1]呂偉.中職信息化教學(xué)設(shè)計探究[G].江蘇教育，2013（2）.

[2]侯小菊.職業(yè)院校教師信息化教學(xué)能力的建構(gòu)勢在必行[G].江蘇教育，2013（2）.

[3]賴文繼.教育信息化環(huán)境下的教學(xué)設(shè)計探討[J].桂林師范高等專科學(xué)校學(xué)報，2011（03）.

作者簡介：（1979—），女，重慶人，研究生，現(xiàn)供職于無錫機電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，主要從事CAD/CAM、模具設(shè)計與制造方面的研究。