基于三維CAD的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革探索

秦 云，張文榮，陳寶怡

(河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063000)

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基于三維CAD的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革探索

秦 云，張文榮，陳寶怡

(河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063000)

基于三維CAD的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程通過ProE軟件的應(yīng)用將三維CAD技術(shù)與機械設(shè)計基礎(chǔ)課程相結(jié)合，以真實的機器為載體，將多種機構(gòu)和零部件的零散知識有機地聯(lián)系在一起，并通過ProE軟件參數(shù)化的造型展示出不同的三維模型，對學(xué)生認(rèn)知起到強化作用。本文從課程設(shè)計思路、項目開發(fā)、教學(xué)實施等幾個方面對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》與三維CAD相結(jié)合的項目化課程進行了剖析和探討，為高職《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革提供參考。

機械設(shè)計基礎(chǔ)；三維CAD；項目教學(xué)

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是高職機械類專業(yè)的核心課程之一，該課程知識涉及面廣，實用性強，也是學(xué)生今后在工作單位從事制造、裝配、檢測和維護機械設(shè)備等工作所必需具備的基本知識。我們通過與天地(唐山)礦業(yè)科技有限公司的校企合作，依托企業(yè)資源，和現(xiàn)場專家共同開發(fā)該課程，將牛頭刨床、插床和減速器等機器設(shè)備融入課程項目，并通過ProE軟件的應(yīng)用將三維CAD技術(shù)與機械設(shè)計基礎(chǔ)課程相結(jié)合，對課程內(nèi)容進行了重組與整合，實現(xiàn)了該課程教學(xué)模式向能力本位的轉(zhuǎn)換。

一、課程目標(biāo)的確定

本專業(yè)工作領(lǐng)域多為產(chǎn)品加工、機械設(shè)備的裝配、調(diào)試、檢測、維護和維修，以及簡單機構(gòu)和工裝零部件的設(shè)計等，這些工作首先需要認(rèn)識機械零部件及各種運動機構(gòu)，在此基礎(chǔ)上根據(jù)零件結(jié)構(gòu)及特性調(diào)配組裝，對于機械設(shè)計方面的技能，像零件承載能力計算、校核等，在工作中逐漸被計算機輔助設(shè)計軟件所替代，因此我們將課程定位為“以機械傳動和零部件分析及其參數(shù)化的三維造型設(shè)計為主，以設(shè)計計算為輔”，注重學(xué)生對機器的認(rèn)識和對實際問題的分析和解決能力的培養(yǎng)。

二、課程整體設(shè)計思路

本課程以服務(wù)社會，對接崗位技能為目標(biāo)，課程設(shè)計以能力培養(yǎng)為核心環(huán)節(jié)，將能力培養(yǎng)目標(biāo)任務(wù)化、項目化，任務(wù)設(shè)置盡量以達到教學(xué)目標(biāo)為基本原則，同時選擇合適的載體承載教學(xué)目標(biāo)。因此，本課程按照由簡單至復(fù)雜的認(rèn)知過程，依托機器實物載入教學(xué)項目，讓學(xué)生在真實的情境中去學(xué)和做，學(xué)生通過具體任務(wù)的完成可以逐步認(rèn)識和建立產(chǎn)品質(zhì)量意識、安全意識、經(jīng)濟意識和社會意識，并認(rèn)識到完成工程任務(wù)中非技術(shù)因素(意志品質(zhì)、團隊精神)的重要性。這樣，課程的設(shè)計不但使學(xué)生達到既定的知識、技能的培養(yǎng)目標(biāo)，也有助于學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)。所以，為了讓學(xué)生盡快進入職業(yè)角色，我們構(gòu)建以實踐為導(dǎo)向、項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動課程教學(xué)模式。

三、課程項目開發(fā)與設(shè)計

從課程整體內(nèi)容來看，本課程既有系統(tǒng)的機械設(shè)計基礎(chǔ)理論知識、又有較強三維CAD實踐技能。在機械設(shè)計中主要研究機械傳動和通用機械零部件設(shè)計，在三維CAD課程中不僅可以研究各類機械零部件建模的方法，而且還能進行相關(guān)的分析、運動仿真。那么如何將這兩門課程有機的融合到一起，是我們在項目設(shè)計時重點考慮的內(nèi)容。因此，根據(jù)本課程培養(yǎng)目標(biāo)的要求及我院現(xiàn)有條件，利用和天地(唐山)礦業(yè)科技有限公司的校企合作，課程組成員根據(jù)現(xiàn)場職業(yè)崗位需求，反復(fù)推敲、不斷比較，最終根據(jù)本課程所包含的教學(xué)內(nèi)容制定出3個通用性好、操作性強、趣味性高、難易適中的教學(xué)項目，并依托牛頭刨床、插床和減速器3臺完整的典型機器，將多種機構(gòu)和零部件的零散知識有機地聯(lián)系在一起，通過ProE軟件參數(shù)化的造型展示出不同的三維模型。在3個項目的基礎(chǔ)上設(shè)置了15個學(xué)習(xí)情境，制定了36個學(xué)習(xí)任務(wù)，具體內(nèi)容安排見表1，其中項目一和項目二為并行項目，每個工作任務(wù)緊密聯(lián)系，共同服務(wù)于整個項目，當(dāng)任務(wù)逐一完成時，工作項目也就得以完成。

四、課程教學(xué)組織與實施

在教學(xué)過程中，學(xué)生依據(jù)任務(wù)單進行學(xué)習(xí)，每個學(xué)習(xí)內(nèi)容都是以“學(xué)生工作任務(wù)單”的方式接受，按照任務(wù)單的指導(dǎo)要求，學(xué)生分小組完成工作任務(wù)，每4～6人為一組，學(xué)生在工作過程中學(xué)習(xí)操作技能和必需的理論知識，學(xué)生是行動的主體，教師是學(xué)習(xí)過程的組織者和協(xié)調(diào)人，起到答疑解惑的作用。學(xué)生以任務(wù)書為指導(dǎo)完成工作任務(wù)，并按檢查評價辦法進行自我評價和互相評價，然后教師按照“檢查評估評價表”的內(nèi)容對學(xué)生工作過程進行過程考核和量化考核。課程具體實施環(huán)節(jié)如下：

(一)任務(wù)布置，建立感性的認(rèn)識

機械設(shè)計內(nèi)容比較抽象，因此在實施任務(wù)前應(yīng)先使學(xué)生建立感性的認(rèn)識，布置任務(wù)時首先展示三維CAD的效果圖，通過視覺刺激來激發(fā)學(xué)生的求知欲，再進一步到實訓(xùn)車間拆裝機械零部件，觀察認(rèn)識其結(jié)構(gòu)和作用，促使學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生的動手能力和實際操作能力，通過實踐的感性認(rèn)識，奠定理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，有助于專業(yè)知識的更好掌握。

(二)通過資訊獲得任務(wù)知識點

學(xué)生接受任務(wù)后，帶著實踐的認(rèn)知和任務(wù)的問題去接受教師的課堂理論講授，進而能更有效的獲取完成任務(wù)相關(guān)的知識點。比如在“傳動軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算及三維CAD造型設(shè)計”任務(wù)中，如果直接講階梯軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)計算，學(xué)生們會感到很枯燥，可能會出現(xiàn)上課注意力不集中等現(xiàn)象，如果有了第一個環(huán)節(jié)的認(rèn)知情況，明白了軸上零件的裝配順序、軸及軸上零件需要定位與固定等，很快就會分析該軸系結(jié)構(gòu)的特點，他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性被調(diào)動起來后，會很快地投入到完成任務(wù)的自主學(xué)習(xí)中去。

(三)根據(jù)任務(wù)要求制定計劃

當(dāng)學(xué)生們獲得任務(wù)相關(guān)知識點后，以小組為單位制定完成本次任務(wù)的實施計劃，并通過組內(nèi)成員充分討論與論證后確定可行方案。

(四)按計劃進行任務(wù)實施

由于本課程融合了機械設(shè)計基礎(chǔ)和三維CAD的內(nèi)容，所以在本環(huán)節(jié)中學(xué)生們除了需要完成設(shè)計相關(guān)的任務(wù)外，還需要完成該設(shè)計的三維造型，所以本環(huán)節(jié)的工作量比較大，同時還會出現(xiàn)許多不可預(yù)知的問題，因此教師要控制好進度，并及時指導(dǎo)學(xué)生們分析問題、解決問題，監(jiān)控學(xué)生們按規(guī)定時間完成任務(wù)。

(五)檢查展示

學(xué)生們按照老師提供的評分標(biāo)準(zhǔn)，對自己完成的任務(wù)進行自檢、互檢，檢查完畢以小組為單位進行任務(wù)成果的匯報展示。

(六)評估反饋

根據(jù)匯報展示結(jié)果及任務(wù)實施過程中學(xué)生們的綜合表現(xiàn)，教師對學(xué)生們完成任務(wù)情況進行點評，并對其進行綜合能力評估。對于學(xué)有余力的同學(xué)，啟發(fā)他們課后運用CAD技術(shù)構(gòu)造一些課堂內(nèi)未作演示的機構(gòu)模型，這樣既啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)本課程的興趣，又能保持正常的課程進度。

教學(xué)過程中，每個步驟所采用的教學(xué)方法，因情況、因?qū)W習(xí)項目、因需完成的任務(wù)的具體情況而定。現(xiàn)以任務(wù)3-3-2傳動齒輪的設(shè)計計算及三維CAD造型說明課程具體實施環(huán)節(jié)，見圖1教學(xué)過程組織與實施。

圖1 任務(wù)3-3-2教學(xué)過程組織與實施

五、總結(jié)

這幾年課改后，我們經(jīng)常組織和指導(dǎo)學(xué)生參加比賽，在參加的全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽和河北省電子信息技能大賽計算機輔助設(shè)計項目中，我們多次取得省級一等獎和二等獎的好成績，并有多名學(xué)生獲得“河北省電子信息行業(yè)技術(shù)能手”的稱號，取得的這些成績，見證了我們課改的歷程，也給予了我們繼續(xù)前進的動力和奮斗的目標(biāo)，同時，我們深深的體會到培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的工程實踐能力是高職重要任務(wù)?？梢?，本次課程的改革，是適應(yīng)社會需求的，不僅促進了課程理論與實踐的結(jié)合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，充分調(diào)動了學(xué)生求知的主動性，培養(yǎng)了學(xué)生的團隊精神和職業(yè)能力。

[1]馬雪潔，王云飛.基于項目導(dǎo)向與任務(wù)驅(qū)動的高職《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計[J].職業(yè)教育研究，2013.5：87-89

[2]戴士弘.職業(yè)教育課程教學(xué)改革[M].清華大學(xué)出版社，2007.

[3]龔厚仙.基于項目驅(qū)動的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程改革[J].職業(yè)技術(shù)教育，2011(17)：31-33.

[4]顧蓉蓉.項目教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)在機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用[J].機械工程與自動化，2011(12)：180-182.

Mechanical Design Basis Curriculum Teaching Reform Based on the Three Dimensional CAD

Qin Yun，ZHANG Wen-rong，CHEN bao-yi

(Hebei Energy College of Vocation and Technology, Tangshan 063000, China)

"Mechanical Design Basis" course, which is based on the three dimensional CAD, is combined with three-dimensional CAD technology by using ProE software, with real machine as the carrier, getting the scattered knowledge about a variety of mechanical structures and parts together organically, and showing different three-dimensional models through the parameterized modeling of ProE software, reinforcing the students' cognition effects. This paper, from the course design, project development, teaching implementation, examination and evaluation, and so on, has carried on the analysis and discussion of "Mechanical Design Basis" combined with three-dimensional CAD course project, providing a reference for "Mechanical Design Basis" course teaching reform.

Mechanical Design Basis; three-dimensional CAD; project teaching

2016-0

秦云(1980- )，女，大學(xué)，河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系副教授，研究方向：機械工程。

G712

A

1671-3974(2016)03-0086-04