四步教學(xué)法在CATIA三維設(shè)計(jì)課程教學(xué)中的應(yīng)用

陳小亮，劉 晨

（河南工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000）

四步教學(xué)法在CATIA三維設(shè)計(jì)課程教學(xué)中的應(yīng)用

陳小亮，劉 晨

（河南工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000）

CATIA三維設(shè)計(jì)是一門具有較強(qiáng)操作性、實(shí)踐性和應(yīng)用性的課程。傳統(tǒng)的CATIA三維設(shè)計(jì)教學(xué)存在重教材、人機(jī)分離、實(shí)操多為驗(yàn)證性操作等問題，制約了學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用CATIA軟件進(jìn)行產(chǎn)品建模能力的提高。文章通過對(duì)CATIA三維設(shè)計(jì)課程的教學(xué)現(xiàn)狀和問題進(jìn)行研究，探討四步教學(xué)法在此專業(yè)軟件課程中的應(yīng)用，從而強(qiáng)化了教學(xué)效果，達(dá)到理想的教學(xué)改革目標(biāo)。

四步教學(xué)法；CATIA三維設(shè)計(jì)；裝配設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

CATIA三維設(shè)計(jì)課程是汽車類專業(yè)的一門重要的職業(yè)拓展課，具有較強(qiáng)的操作性、實(shí)踐性和應(yīng)用性。本課程在專業(yè)學(xué)習(xí)中起到承上啟下的作用，是學(xué)生由偏重理論學(xué)習(xí)向結(jié)合工程實(shí)踐學(xué)習(xí)的過渡和轉(zhuǎn)折。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生對(duì)先修的汽車機(jī)械基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、AutoCAD、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、汽車底盤構(gòu)造等課程的基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解更加透徹，再結(jié)合學(xué)生在汽車企業(yè)半年的裝配實(shí)習(xí)經(jīng)歷，學(xué)生可以將自己的構(gòu)思通過CATIA三維軟件表達(dá)出來(lái)，從而提高學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新意識(shí)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠獨(dú)立運(yùn)用CATIA軟件完成簡(jiǎn)單、中等復(fù)雜程度的產(chǎn)品建模、產(chǎn)品裝配和產(chǎn)品的工程圖設(shè)計(jì)，從而解決設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的各種專業(yè)問題。筆者圍繞高職高專院校培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，同時(shí)結(jié)合自身實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)如何將四步教學(xué)法合理運(yùn)用到CATIA三維設(shè)計(jì)課程教學(xué)中提出了自己的看法。

1 課程現(xiàn)狀及存在的問題

（1）教學(xué)內(nèi)容組織偏重教材，學(xué)生對(duì)工具條命令的使用模糊。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，CATIA三維設(shè)計(jì)這門課程主要講解二維草圖設(shè)計(jì)、三維零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖設(shè)計(jì)四大模塊的內(nèi)容，要求學(xué)生熟悉掌握三維零部件的繪制過程。傳統(tǒng)教學(xué)模式僅僅按照課本內(nèi)容簡(jiǎn)單介紹各個(gè)工具條的命令，然后將課本上的實(shí)例按照步驟給學(xué)生演示，計(jì)算機(jī)實(shí)操課的時(shí)候再要求學(xué)生按照課本上的步驟操作一遍，這樣會(huì)導(dǎo)致：①教學(xué)內(nèi)容單調(diào)無(wú)趣，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高；②理論課堂上教師講解時(shí)間過長(zhǎng)，學(xué)生不能馬上操作練習(xí)，容易遺忘，不能將課堂上講解的功能操作熟悉掌握，教學(xué)效果差；③教材案例偏重于機(jī)械大類的內(nèi)容，針對(duì)性不強(qiáng)，很難讓汽車專業(yè)的學(xué)生將前期學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通，難以激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新意識(shí)；④教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際汽車類零件建模脫節(jié)，無(wú)法迅速適應(yīng)汽車零部件建模等技術(shù)類的崗位要求。

（2）人機(jī)分離。CATIA三維設(shè)計(jì)課程主要講解二維草圖、三維零件、裝配圖和工程圖模塊中工具條命令，命令多，使用選擇多樣化。很多高校開設(shè)的軟件類課程都存在理論課與計(jì)算機(jī)實(shí)操課分離的現(xiàn)象，教師在理論課上只能對(duì)著電腦講解，學(xué)生在下面聽講，從而使老師講得費(fèi)力，學(xué)生也很難聽懂。即使認(rèn)真聽課的學(xué)生，到計(jì)算機(jī)實(shí)操課的時(shí)候也很難記起課堂上講解的所有內(nèi)容，只能根據(jù)教材中的步驟操作，或不停地提問，教學(xué)效果不佳。

（3）計(jì)算機(jī)實(shí)操課多為驗(yàn)證性，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。CATIA三維設(shè)計(jì)這門課主要應(yīng)用于工程實(shí)踐，學(xué)生根據(jù)功能設(shè)計(jì)要求迅速的將零部件設(shè)計(jì)出來(lái)，并建模裝配驗(yàn)證，最終打印出工程圖進(jìn)行加工。然而，有限的計(jì)算機(jī)實(shí)操課課時(shí)僅僅能讓學(xué)生簡(jiǎn)單了解主要命令的使用及教材實(shí)例的操作步驟，學(xué)生難于做到融會(huì)貫通的效果，學(xué)生在工作中遇到跟教材實(shí)例不同的零件就感到不知所措，不能培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，更不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。

2 四步教學(xué)法的改革實(shí)踐

CATIA三維設(shè)計(jì)課程是一門重要的專業(yè)平臺(tái)課程，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，與生產(chǎn)設(shè)計(jì)聯(lián)系緊密。在教學(xué)過程中，圍繞本校的培養(yǎng)定位目標(biāo)，以“就業(yè)為導(dǎo)向”，以自身工作實(shí)際為依據(jù)，筆者適當(dāng)?shù)匾肓恕八牟浇虒W(xué)法”，開展了一系列的活動(dòng)。

四步教學(xué)法有四個(gè)基本環(huán)節(jié)：知識(shí)引入、講解示范、模仿練習(xí)和強(qiáng)化應(yīng)用。文章以寶馬某款車前左懸架（如圖1所示）的裝配設(shè)計(jì)為例，來(lái)具體闡述一下“四步教學(xué)法”在CATIA三維設(shè)計(jì)課程中的實(shí)施過程。

圖1 寶馬某款車前左懸架裝配圖

（1）知識(shí)引入。教師結(jié)合學(xué)生前期所學(xué)習(xí)的汽車底盤構(gòu)造專業(yè)課程，引入汽車底盤的知識(shí)，讓學(xué)生進(jìn)一步回顧掌握汽車懸架的結(jié)構(gòu)和類型，了解汽車懸架與車輪、車身、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和車橋的裝配連接關(guān)系。這樣，學(xué)生不僅可以理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)一步熟悉掌握，也可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，讓學(xué)生對(duì)零部件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系有進(jìn)一步的了解。

通過前懸架三維整體模型的展示，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，將注意力引導(dǎo)到裝配設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)課題中。引出教學(xué)內(nèi)容：①裝配流程；②裝配關(guān)系；③裝配工具的使用。

（2）講解示范。產(chǎn)品通常是由多個(gè)零件組成的，這些零件只有裝配成功，并且仿真運(yùn)動(dòng)校核合理之后才可以試制生產(chǎn)。裝配設(shè)計(jì)就是要將設(shè)計(jì)好的各個(gè)零部件組裝起來(lái)，在設(shè)計(jì)過程中協(xié)調(diào)各零件之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)并修正零件設(shè)計(jì)的缺陷。在講解示范過程中，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，結(jié)合汽車零部件的裝配關(guān)系，將CATIA軟件中裝配工具條中的命令逐一講解示范。例如，通過輪胎和車輪裝配關(guān)系（如圖2所示）的講解，進(jìn)一步鞏固扎實(shí)學(xué)生對(duì)輪胎和車輪的功用、使用過程中常出現(xiàn)的故障、輪胎的拆裝方法等專業(yè)知識(shí)內(nèi)容，在回顧專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)輪胎和車輪裝配關(guān)系有更深層次的認(rèn)識(shí)，同時(shí)區(qū)分CATIA軟件中零部件的裝配關(guān)系與實(shí)際零部件安裝關(guān)系的區(qū)別。在講解過程中，啟發(fā)學(xué)生對(duì)裝配順序的思考，不同的裝配順序?qū)Ξa(chǎn)品的影響。

圖2 輪胎和車輪

（3）模仿練習(xí)。為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)CATIA軟件裝配設(shè)計(jì)工具條中命令的掌握及對(duì)裝配關(guān)系的熟悉，讓學(xué)生按照老師的示范自己動(dòng)手操作練習(xí)?？梢酝ㄟ^傳、幫、帶的形式，讓領(lǐng)悟快的學(xué)生指導(dǎo)領(lǐng)悟慢的學(xué)生，使得他們互相促進(jìn)，相互協(xié)作，互相交流，共同進(jìn)步，同時(shí)在交流協(xié)作過程中也可以激發(fā)一些新的思路，可以對(duì)新的想法進(jìn)一步驗(yàn)證，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。

（4）強(qiáng)化應(yīng)用。教師給出汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和電器的其他總成零部件，讓學(xué)生自己裝配，進(jìn)行強(qiáng)化應(yīng)用。在實(shí)際教學(xué)過程中，很多學(xué)生不僅僅局限在教師給出的案例，他們自己對(duì)日常生活中的產(chǎn)品或正在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，使用CATIA軟件進(jìn)行零部件建模，然后進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行仿真分析。這樣，學(xué)生不再是被動(dòng)地學(xué)習(xí)，而是主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，學(xué)生在主動(dòng)學(xué)習(xí)操作的過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)問題，并積極思考問題和解決問題，學(xué)生縮短了認(rèn)知的時(shí)間并贏得了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

（5）具體實(shí)施過程及考核。在采用“四步教學(xué)法”的過程中，要做到“以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體”，需要教師對(duì)教學(xué)時(shí)間進(jìn)行整體分配：教師教學(xué)活動(dòng)不超過20min，學(xué)生活動(dòng)不少于25min，加大學(xué)生操作練習(xí)和強(qiáng)化應(yīng)用的時(shí)間。在課程考核方面，以往采用30%平時(shí)+70%期末的考核方式已不能客觀而有效地反映學(xué)生的真實(shí)能力情況，需要改革考試形式，由傳統(tǒng)的筆試改為計(jì)算機(jī)實(shí)操考試，增大學(xué)生平時(shí)成績(jī)的分值，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過實(shí)際驗(yàn)證，將四步教學(xué)法應(yīng)用到CATIA三維設(shè)計(jì)教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性非常高，學(xué)生通過短短一周的時(shí)間，就非常輕松地掌握了本課程需要掌握的大部分內(nèi)容，學(xué)生不僅可以單獨(dú)完成課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，還能結(jié)合在汽車企業(yè)實(shí)習(xí)中遇到的裝配和工裝夾具進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模、裝配和仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)，收到良好的教學(xué)效果。

在四步教學(xué)的過程中，學(xué)生由單純的記憶到深刻印象再到靈活應(yīng)用，形成質(zhì)的飛躍。作為教師，在教學(xué)過程中，要結(jié)合工程實(shí)踐，設(shè)計(jì)合理可行的教學(xué)案例，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和手段，不斷提高自身的理論和專業(yè)知識(shí)，努力培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強(qiáng)、有創(chuàng)新能力的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的應(yīng)用型人才。

［1］劉娜，鄭忠才，顧東明，等.CATIA V5基礎(chǔ)教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

［2］胡海龍.CATIA V5 R18基礎(chǔ)設(shè)計(jì)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［3］黃富.四部教學(xué)法與項(xiàng)目教學(xué)法在數(shù)控專業(yè)CAM課程教學(xué)中的應(yīng)用［J］.教學(xué)探蹊，2011，（14）：93-94.

［4］景淑艷，張圓圓，宋長(zhǎng)德.“121”“四步教學(xué)法”教學(xué)模式研究［J］.教育前沿，2015，（34）：266-274.

App lication of the Four-step Teaching M ethod in the Teaching of“CATIA 3D Design”Course

CHEN Xiao-liang，LIU Chen
（Henan Institute of Technology，Xinxiang，Henan 453000，China）

“CATIA 3DDesign”is a coursewith strong operability，practicality and applicability.There are some problems in traditional teachingmethodsofCATIA 3D design，includingover-reliance on textbooks，man-machine separation andmore verification operations，which restricts the students independently using CATIA software for the improvementof productmodeling capabilities.Through the research on the current teaching statusand problemsof the CATIA 3D design course，the paperexplores the application of four-step teachingmethod in the course ofprofessionalsoftware，which achieves a good goal if teaching reform and strengthens the teaching effect.

four-step teachingmethod；CATIA 3D design；assembly design；teaching reform

G642

A

2095-980X（2017）05-0143-02

2017-04-18

陳小亮（1985-），男，河南鶴壁人，碩士，助教，主要從事汽車設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化的研究工作。