基于全國(guó)CAD 技能等級(jí)考證的學(xué)生三維建模能力提升

蔡萍，孔松濤，劉娟，王堃

（重慶科技學(xué)院 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，重慶）

工程圖學(xué)是工科學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)投影理論，基于二維投影及表達(dá)進(jìn)行教學(xué)，形成了教師灌輸知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的局面，這與21 世紀(jì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求相距甚遠(yuǎn)。

以三維參數(shù)化實(shí)體設(shè)計(jì)為標(biāo)志的現(xiàn)代設(shè)計(jì)、制造技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。三維CAD 的應(yīng)用已成為許多企業(yè)提高產(chǎn)品開發(fā)能力、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的迫切需要。從三維到二維更符合人的認(rèn)知規(guī)律。2016 年教育部高等學(xué)校工程圖學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的《普通高等學(xué)校工程圖學(xué)課程教學(xué)基本要求》中在機(jī)械制圖課程任務(wù)第4 點(diǎn)明確提出了“培養(yǎng)計(jì)算機(jī)二維繪圖和三維形體建模的能力”的要求。為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，滿足制造業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)人才能力的需求，更好的挖掘?qū)W生的潛能，建立基于三維CAD 為主線的現(xiàn)代設(shè)計(jì)工程圖學(xué)教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)構(gòu)形思維，培養(yǎng)學(xué)生空間想象力，提升學(xué)生利用三維CAD 進(jìn)行設(shè)計(jì)和表達(dá)的能力，將是機(jī)械制圖課程教學(xué)改革的必然趨勢(shì)。

一 全國(guó)CAD 技能等級(jí)考證簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)繪圖與三維建模技能，簡(jiǎn)稱CAD 技能。每年6 月、12 月由國(guó)家人力資源和社會(huì)保障部教育培訓(xùn)中心與中國(guó)圖學(xué)學(xué)會(huì)共同開展“全國(guó)CAD 技能等級(jí)考試”崗位培訓(xùn)考證，并按《CAD 技能等級(jí)考評(píng)大綱》進(jìn)行考試。分為一級(jí)計(jì)算機(jī)繪圖師（具備二維計(jì)算機(jī)繪圖能力）、二級(jí)三維數(shù)字建模師（具備三維幾何建模能力）、三級(jí)高級(jí)三維數(shù)字建模師（具備復(fù)雜三維模型制作與處理能力）。每級(jí)分為工業(yè)產(chǎn)品類、土木與建筑類兩種類型，各等級(jí)的考評(píng)時(shí)間均為180 分鐘，采用現(xiàn)場(chǎng)技能操作方式，成績(jī)達(dá)到60 分以上（含60 分）者為合格，要求考生具備機(jī)械制圖的基本知識(shí)和相應(yīng)報(bào)考等級(jí)CAD 技能。

我校主要組織學(xué)生參加二級(jí)工業(yè)產(chǎn)品類考試，成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生再參加三級(jí)考試。二級(jí)工業(yè)產(chǎn)品類考試內(nèi)容包括：零部件三維建模環(huán)境設(shè)置、草圖設(shè)計(jì)、基于特征的零件實(shí)體造型、規(guī)則曲面造型、三維裝配建模、生成二維零件圖和裝配圖、圖形文件管理等內(nèi)容[1]。

二 參加全國(guó)CAD 技能等級(jí)考證情況

我們組織學(xué)生從2008 年第一期開始至今2019年第二十二期每期都參加全國(guó)CAD 技能等級(jí)考證，每年組織學(xué)生千人左右參加，經(jīng)過逾十年教師和多屆學(xué)生的共同努力獲得較好成績(jī)，每年考試平均通過率70%以上，培養(yǎng)了一大批三維數(shù)字建模師和高級(jí)三維數(shù)字建模師。通過CAD 技能等級(jí)考證激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)積極性，提升了學(xué)生的三維建模能力。我們?cè)诮M織和指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)CAD 技能等級(jí)考證積累的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)對(duì)后期進(jìn)一步提升學(xué)生三維建模能力具有一定的參考意義[2]。

三 基于全國(guó)CAD 技能等級(jí)考證的學(xué)生三維建模能力提升

（一） 基于全國(guó)CAD 技能等級(jí)考證教材編寫

結(jié)合CAD 技能等級(jí)考證需要，2013 年我們主編出版了“十二五”規(guī)劃教材《計(jì)算機(jī)繪圖輔導(dǎo)書》，該書包括二維和三維CAD 兩部分。三維CAD 以工程界典型實(shí)例齒輪油泵為例，詳細(xì)介紹了齒輪油泵各零件建模、裝配、在位創(chuàng)建零件、到生成表達(dá)視圖（動(dòng)畫）、生成二維工程圖的完整解題步驟，為學(xué)生提供三維CAD 學(xué)習(xí)和上機(jī)指導(dǎo)，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還沒有針對(duì)一個(gè)部件系統(tǒng)地詳細(xì)介紹解題步驟的CAD 教材。該書成為我校理工科學(xué)生公選課《機(jī)械CAD》教材和CAD 技能等級(jí)考證培訓(xùn)教材，使用至今受到學(xué)生和教師的好評(píng)，為學(xué)生考證帶來了極大的幫助[3]。

根據(jù)教育部高等學(xué)校工程圖學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員要求，2017 年我們工程圖學(xué)教學(xué)中心重新編寫出版了《機(jī)械制圖》教材，將二維計(jì)算機(jī)繪圖和三維建模同時(shí)編入了新教材，三維建模部分結(jié)合CAD 技能等級(jí)考證需要，編寫了Inventor 軟件基礎(chǔ)知識(shí)、零件三維建模、部件裝配、工程圖四部分，上課16 學(xué)時(shí)講三維建模，強(qiáng)調(diào)三維建模能力的培養(yǎng)，學(xué)生自學(xué)二維計(jì)算機(jī)繪圖。

教材對(duì)學(xué)生參加CAD 技能等級(jí)考證起到了主導(dǎo)作用，結(jié)合CAD 技能等級(jí)考證的教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生三維建模能力，真正提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)需求的創(chuàng)新型人才。

（二） 培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

用人單位的要求，以及證書資格的審查，學(xué)生普遍對(duì)CAD 技能等級(jí)證書很感興趣，興趣就是最好的動(dòng)力，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)學(xué)習(xí)，課內(nèi)學(xué)習(xí)時(shí)間有限、考證培訓(xùn)時(shí)間也有限，學(xué)生必須課后自主學(xué)習(xí)，練習(xí)的歷屆考題，熟悉三維CAD 軟件的操作，練習(xí)過程中遇到問題，主動(dòng)詢問老師、同學(xué)解決問題。教師通過布置任務(wù)并按時(shí)檢查任務(wù)的形式來約束學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)不僅能提升學(xué)生三維建模能力，對(duì)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)、科研工作都非常有益[4]。

（三） 利用中國(guó)大學(xué)MOOC 資源

推薦學(xué)生上“中國(guó)大學(xué)MOOC”這個(gè)沒有圍墻的好大學(xué)，學(xué)習(xí)《現(xiàn)代工程制圖》講授的三維CAD，該課程也使用Inventor 軟件，《現(xiàn)代工程制圖》分上下兩學(xué)期，三維CADInventor 實(shí)踐貫穿兩個(gè)學(xué)期始終，兩個(gè)學(xué)期第零周集中發(fā)布了Inventor 實(shí)踐視頻，可從零開始學(xué)習(xí)，掌握零件建模、裝配、工程圖、表達(dá)視圖、部件工作原理動(dòng)畫。學(xué)生在這里學(xué)到的是全國(guó)名師的教導(dǎo)，站在巨人的肩膀上豐富了知識(shí)、開闊了眼界，充分利用中國(guó)大學(xué)MOOC 資源，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，達(dá)到掌握三維CAD 的目的。

（四） 提高教師綜合素質(zhì)，發(fā)揮教師主導(dǎo)作用

教師的宣傳和組織影響學(xué)生報(bào)考積極性，考證不僅僅滿足合格證書，是為了真正熟練掌握三維CAD，為后續(xù)學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科研工作打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)鼓勵(lì)他們?nèi)?zhēng)取優(yōu)秀證書，至少拿到良好證書。教師的鼓勵(lì)對(duì)學(xué)生有很大的激勵(lì)作用。

學(xué)生在學(xué)習(xí)三維CAD 過程中會(huì)遇到很多各種各樣的問題，需要教師答疑解惑，這就要求教師具有足夠的專業(yè)知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、良好的與人溝通相處的能力。教師要注重自身綜合素質(zhì)的不斷提高，不斷更新知識(shí)，積極參與科研項(xiàng)目，科研中應(yīng)用三維CAD 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中不斷積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)教師之間相互交流、總結(jié)提高。這樣的教師才能吸引更多的學(xué)生對(duì)三維CAD 的學(xué)習(xí)感興趣，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，在有限的時(shí)間內(nèi)最高效率的熟練掌握三維CAD。

考證培訓(xùn)提供了更多教師與學(xué)生交流的時(shí)間，教師要與學(xué)生成為好朋友，營(yíng)造一個(gè)輕松和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境，以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，這樣的環(huán)境才利于學(xué)生發(fā)揮聰明才智。學(xué)生缺乏自制力，在考證學(xué)習(xí)過程遇到困難，容易放棄考證，我每次課都考勤，一定親自電話通知到缺勤同學(xué)，教師的關(guān)心對(duì)學(xué)生有很大的鼓勵(lì)作用，是他們堅(jiān)持下來的動(dòng)力。提高教師綜合素質(zhì)是提升學(xué)生三維建模能力的保障。

（五） 應(yīng)用助教模式

每一期培訓(xùn)我都請(qǐng)我上幾屆考證優(yōu)秀的學(xué)生來當(dāng)輔導(dǎo)老師，這些經(jīng)歷過考證的學(xué)生具備熟練的CAD操作技能、靈活的解題技巧、豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，讓培訓(xùn)學(xué)生接觸榜樣、學(xué)習(xí)榜樣，學(xué)生之間本來就有一種天然的親切感，他們很喜歡與這些優(yōu)秀學(xué)長(zhǎng)交流請(qǐng)教，進(jìn)步提高較快[5]。應(yīng)用助教模式輔助提升學(xué)生三維建模能力。

四 結(jié)語

學(xué)生通過全國(guó)CAD 技能考證激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣、變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)成績(jī)，熟練的掌握了三維CAD，同時(shí)提高了綜合素質(zhì)，為學(xué)生今后科研工作以及學(xué)生進(jìn)一步的深造發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，加強(qiáng)了競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、拓寬將來的就業(yè)面。

教師通過組織、指導(dǎo)學(xué)生考證，積累了教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改革教學(xué)方法，改革教學(xué)理念，真正提高了教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)制圖教學(xué)的改革發(fā)展。

我們將不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，組織更多的學(xué)生參加全國(guó)CAD 技能等級(jí)考證，提升學(xué)生三維建模能力，為國(guó)家培養(yǎng)出更多適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)需求的創(chuàng)新型人才。