機械CAD/CAM 課程分段式項目化教學(xué)改革與實踐

魏冠義，齊曉華，劉海娥

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052)

分段式項目化教學(xué)法，是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學(xué)活動。在項目化教學(xué)具體實踐中，教師成為一名指導(dǎo)者，輔助學(xué)生獨立思考問題，找到解決問題的方法，通過獨立完成項目把理論與實踐有機地結(jié)合起來。目前，項目化教學(xué)的研究主要集中于職業(yè)教育領(lǐng)域，是職業(yè)教育研究的重點和難點，也是職業(yè)教育改革的方向。通過“項目化”教學(xué)實施，不僅對教師素質(zhì)提出了更高要求，同時也給學(xué)生提供了更多表現(xiàn)自我、展示自我的機會，學(xué)生的專業(yè)知識應(yīng)用能力、專業(yè)技能水平、與人交流合作溝通的能力、分析問題解決問題的能力等也會在實施的過程中一步步得到提高。

一、機械CAD/CAM 課程的特點

機械CAD/CAM 課程是機電技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等專業(yè)的核心課程，主要包含計算機輔助設(shè)計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)兩大模塊，側(cè)重于二維圖形及三維圖形的建模、加工模型的刀具軌跡生成、數(shù)控加工的后置處理及程序的自動生成。目前，機械CAD/CAM 課程主要采用軟件教學(xué)，常用的軟件有CAXA、Solidworks、UG、PRO/E 及Mastercam 等，雖然軟件使用方法及處理方式不同，但教學(xué)方法和最終達到的目的一致，學(xué)生通過學(xué)習(xí)、訓(xùn)練達到掌握數(shù)控加工建模(CAD)及數(shù)控加工(CAM)的一體化操作的方法及技巧，具備一定的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)能力。

二、機械CAD/CAM 課程教學(xué)現(xiàn)狀

該課程目前主要采取軟件教學(xué)方式，通過不同的訓(xùn)練項目實現(xiàn)學(xué)生的教、學(xué)、做一體化。由于硬件設(shè)施有限，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是在多媒體教室理論講授后，再到機房練習(xí)相關(guān)命令或?qū)嵗?。當機房條件具備時，實施項目化教學(xué)，邊講邊練習(xí)。但是課程安排往往同其他理論課程相似，時間相對分散，經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)生一個例子做不完就下課的情況。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在由于間隔時間長而導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率大幅下降的現(xiàn)象。教學(xué)實施中的項目一般需要6～10 學(xué)時，甚至需要一周到兩周時間才可以完成?；诒菊n程實踐性較強的特點，考慮到數(shù)控技術(shù)行業(yè)的發(fā)展趨勢，結(jié)合我院特色專業(yè)的設(shè)置特點，有必要對課程實施方法及時間做出必要的調(diào)整。

三、分段式項目化教學(xué)改革及實施

機械CAD/CAM 課程設(shè)置項目化就是打破原有課程體系，理論與實訓(xùn)融為一體，交叉循環(huán)進行，增強學(xué)生理論學(xué)習(xí)的直觀性，同時提高實踐能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，有利于課程設(shè)置與就業(yè)崗位掛鉤。傳統(tǒng)的課程開設(shè)模式是每學(xué)期固定開幾門課，平時按周學(xué)時分散上課。課程實施分段式是在教學(xué)中依據(jù)課程模塊的難易、深淺及相關(guān)性，有計劃、分步驟、分階段組織教學(xué)，同一個項目的內(nèi)容集中教學(xué)的一種教學(xué)方式。對于軟件學(xué)習(xí)而言，一個項目練習(xí)完畢，常用功能基本掌握，避免了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中按部就班練習(xí)命令，下次上課做實例又重新學(xué)命令的弊端。

分段式教學(xué)方式可以將授課時間盡可能集中，連續(xù)多課時上課完成一個項目，不僅可以大大提高教學(xué)效率和效果，還可以最大限度減少因時間間隔造成的知識點遺忘，重頭再來的情況，寓教于做，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。機械CAD/CAM課程實施分段式教學(xué)法的具體實施如下。

1.機械CAD(計算機輔助設(shè)計)階段

軟件認知項目:利用4 個學(xué)時時間，完成ProE Wildfire5.0 軟件安裝及軟件基本菜單操作，使學(xué)生對軟件操作有一個整體初步了解。

二維草繪項目:利用8 個學(xué)時時間，完成6 個二維草繪項目的繪制，為三維建模打下基礎(chǔ)。

三維建模項目:利用30 個學(xué)時時間，根據(jù)要求尺寸分階段完成變速箱體、酒壺、鐘表、臺燈、自行車等若干模型的各個零件建模。建模過程中完成對軟件三維建模各個命令的熟練使用，為后期產(chǎn)品整體裝配及動畫實現(xiàn)模塊準備素材，該階段為實訓(xùn)時間。

產(chǎn)品整體裝配及動畫實現(xiàn)項目:利用20 學(xué)時時間，調(diào)用三維建模模塊所創(chuàng)建零件，完成變速箱體、酒壺、鐘表、臺燈、自行車等若干模型裝配及動畫模擬。本階段學(xué)生可熟練掌握產(chǎn)品裝配及動畫實現(xiàn)基本操作過程。

模具生成項目:利用8 學(xué)時時間，調(diào)用三維建模模塊中各個零件，根據(jù)所學(xué)數(shù)控加工工藝知識及模具相關(guān)知識，完成各個單個零件的模具生成過程，保存所生成模具，為后期機械CAM 階段學(xué)習(xí)留下素材。

2.機械CAM(計算機輔助制造)階段

軟件認知項目:利用4 個學(xué)時時間，完成Power-Mill9.0 軟件安裝及軟件基本菜單操作，使學(xué)生掌握軟件安裝及基本操作過程，為后期學(xué)生自學(xué)軟件打下基礎(chǔ)。

加工方法選擇使用項目:利用12 個學(xué)時時間，調(diào)用機械CAD 階段模具生成模塊中預(yù)留素材，通過實例項目化教學(xué)，使學(xué)生具備選擇包括平面輪廓、平面區(qū)域、曲面輪廓、曲面區(qū)域、等高、參數(shù)線、鉆孔、攻絲等加工方法的能力，分項目分階段使學(xué)生對各種加工方法的選用及操作有一個初步了解。本項目側(cè)重于各種加工方法中不同參數(shù)的靈活選擇和設(shè)置。

刀具軌跡生成項目:利用30 個學(xué)時時間，調(diào)用機械CAD 階段模具生成模塊中預(yù)留素材，通過實例項目化教學(xué)，運用平面輪廓、平面區(qū)域、曲面輪廓、曲面區(qū)域、等高、參數(shù)線、鉆孔、攻絲等加工方法，生成裝配所需各個零件的數(shù)控加工刀具軌跡，為后期數(shù)控加工后處理及G 代碼生成及輸出模塊做好素材準備。

數(shù)控加工后處理及G 代碼輸出項目:利用8 個學(xué)時時間，完成刀具軌跡模塊中各個零件刀具軌跡的后處理，根據(jù)不同系統(tǒng)數(shù)控機床，生成數(shù)控加工所需的G 代碼(數(shù)控加工程序)，熟練掌握數(shù)控加工后處理及G 代碼生成及輸出全過程。

數(shù)控仿真加工驗證項目:利用8 個學(xué)時時間，調(diào)用數(shù)控加工后處理及G 代碼輸出模塊中生成的各個零件G 代碼，利用南京斯沃數(shù)控仿真軟件及數(shù)控機床操作相關(guān)知識，完成各個零件的仿真加工過程，驗證各種數(shù)控加工方法及加工參數(shù)優(yōu)劣，完成加工方法及加工參數(shù)的優(yōu)化，為實際機床加工做好程序準備。

機床實際加工項目:利用4 個學(xué)時時間，在實際機床上完成兩件典型零件的加工，對比實際加工和仿真加工區(qū)別，進一步優(yōu)化所選用加工方法及加工參數(shù)。

分段式教學(xué)模式是由教師統(tǒng)一安排學(xué)生實訓(xùn)的全過程，將課程分成幾個階段，將課程大任務(wù)分割成多個小任務(wù)，規(guī)劃好每個階段完成的任務(wù)，指導(dǎo)并督促學(xué)生逐個完成，最終達到讓每個學(xué)生都能保質(zhì)保量地完成實訓(xùn)的目的。采用分段式教學(xué)模式是為了消除學(xué)生上實訓(xùn)課時自主學(xué)習(xí)的盲目性，加強對學(xué)生的管控。由于將實訓(xùn)任務(wù)分解為多個小任務(wù)完成，對學(xué)生來說更容易接受，任務(wù)完成更輕松，從而可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高實驗課教學(xué)質(zhì)量。

這種教學(xué)模式將理論課程內(nèi)容和實際操作項目相結(jié)合，使學(xué)生從枯燥的理論學(xué)習(xí)中走出來，用實做驗證理論，用理論指導(dǎo)實做，提高軟件的應(yīng)用能力。教學(xué)方法的改革與實施需要有相應(yīng)的政策與設(shè)備配合，修改課程標準和考核標準，編寫配套的項目化教學(xué)的教材及實訓(xùn)指導(dǎo)書。通過對不同品牌的機械CAD/CAM 軟件資料的收集，補充到教學(xué)資源庫中，形成具有職業(yè)特色的教學(xué)方案。該課程的教學(xué)需要在機房環(huán)境下通過項目教學(xué)的方式，完成完整的數(shù)控加工模型建模、后處理修改、數(shù)控程序自動生成以及數(shù)控仿真加工的全過程，實現(xiàn)數(shù)控加工建模(CAD)及數(shù)控加工(CAM)的一體化操作，滿足數(shù)控自動編程的所有在校實訓(xùn)項目。

四、分段式項目化教學(xué)效果及其輻射作用

采用分段式項目化教學(xué)方法可以使授課內(nèi)容和形式更加豐富，學(xué)生可通過軟件完成二維及三維圖形建模、數(shù)控加工程序的自動后處理、數(shù)控自動編程、數(shù)控仿真加工、數(shù)控機床編程類和畢業(yè)設(shè)計類等各類實訓(xùn)項目;同時可加入高度仿真的數(shù)控仿真加工軟件操作，使學(xué)生從枯燥的理論學(xué)習(xí)中走出來，增強對數(shù)控編程和加工技術(shù)的理解和掌握，從而提高學(xué)生的職業(yè)能力。

實施分段式項目化教學(xué)法，充分體現(xiàn)了以能力為本位的職業(yè)教育理念。在教學(xué)內(nèi)容、方法和考核標準上與行業(yè)需要、行業(yè)考核標準緊密結(jié)合，擺脫了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，更加突出了職業(yè)技術(shù)教育的特點。分段式教學(xué)模式的最大優(yōu)勢就是使課程教學(xué)的安排更具系統(tǒng)性和漸進性，利于教師授課時把握好教學(xué)的節(jié)奏，使整個教學(xué)活動穩(wěn)步向前推進，一氣呵成，從而逐步提高學(xué)生的認識水平和技術(shù)水平。另一個特點就是課程教學(xué)的周期較短，而周學(xué)時數(shù)增加，必然要求學(xué)生增強學(xué)習(xí)的緊迫感，使學(xué)生能夠集中精力“讀懂、看透、練精”一門課程。分段式教學(xué)模式使各門專業(yè)課程的教學(xué)周期縮短，教學(xué)時間相對集中，還有利于教師及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，隨時發(fā)現(xiàn)問題隨時處理，更為靈活地調(diào)整教學(xué)活動。分段式教學(xué)模式基本解決了專業(yè)課程實習(xí)干擾其他課程的教學(xué)進度和教學(xué)節(jié)奏的問題，每一門課程從課堂講授到實習(xí)都可以在相對獨立的時間內(nèi)進行，既提高了課程的教學(xué)效果，又不影響其他課程的正常授課，從而使整個學(xué)期的總體教學(xué)效果得到提高。

高職專業(yè)課分段式教學(xué)模式是一種校企合作、以崗位技能為目標的教學(xué)模式，在實踐中取得了良好的效果，也可以給類似課程的教學(xué)改革提供一定的借鑒意義。隨著分段式教學(xué)模式在其他專業(yè)課程中的探索和實踐，高職高級技能型應(yīng)用人才的培養(yǎng)目標定能凸顯。該模式在很多方面還有待進一步修正和嘗試，比如可以找不同相關(guān)企業(yè)的多個技術(shù)人員講授不同主題的內(nèi)容，以做到更專業(yè)、更貼近崗位實際。

［1］趙學(xué)躍.ProE Wildfire5.0 立體詞典:產(chǎn)品建模［M］.杭州:浙江大學(xué)出版社，2010.

［2］王敬燕，韓思明.PowerMILL8.0 中文版模具加工經(jīng)典實例解析［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2010.