基于SolidWorks的CAD軟件應(yīng)用課程的改革和實踐

韓鳳 高飛 支則君

【關(guān)鍵詞】solidworks 教學(xué)案例 課程改革

1. 引言

隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，機械設(shè)計及制造行業(yè)信息化程度的提高，各種三維軟件越來越多的應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計和制造過程中。因為SolidWorks 簡單容易上手，功能比較全面，價格比較便宜等優(yōu)勢，而被越來越多的制造企業(yè)廣泛應(yīng)用。為實現(xiàn)學(xué)院培養(yǎng)現(xiàn)代制造技術(shù)人才的目標(biāo)，針對企業(yè)對畢業(yè)生熟練掌握和運用CAD 軟件的需求，我院機械設(shè)計與制造專業(yè)開設(shè)了基于SolidWorks 的CAD 軟件應(yīng)用課程。

該課程是機械設(shè)計與制造專業(yè)專項能力課程，也作為專業(yè)拓展選修課中機械設(shè)計與制造拓展模塊課程，屬于機制類專業(yè)核心課程。培養(yǎng)面向機械類企業(yè)從事產(chǎn)品設(shè)計、加工工藝設(shè)計等崗位的一線高級工程技術(shù)型人才。該課程有利于增強學(xué)生機械設(shè)計制造基礎(chǔ)知識與應(yīng)用能力，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)、頂崗實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)打下良好的基礎(chǔ)，為學(xué)生將來工作提供堅實的軟件學(xué)習(xí)平臺。

2. 現(xiàn)狀

目前的教學(xué)多采用項目式教學(xué)。采用項目式教學(xué)，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中主動思考，愛上思考，進(jìn)而找到自信，愛上學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)生的自學(xué)能力和操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的自我發(fā)展能力和創(chuàng)新意識。

2.1 教學(xué)案例

（1）有些項目案例過于簡單，包含命令比較單一，沒有與專業(yè)知識相結(jié)合，對學(xué)生綜合能力的要求較低，最終使學(xué)生疲于完成任務(wù)，因而學(xué)生僅僅掌握了軟件命令的孤立使用，而不會綜合應(yīng)用，也沒有通過對三維模型的理解達(dá)到對專業(yè)知識的加深和鞏固，更不會對機械模型或機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計、更不會創(chuàng)新。

（2）有些選擇的項目案例與專業(yè)知識、實際工程相結(jié)合，但是較為復(fù)雜，忽略了學(xué)生的知識儲備量比較薄弱而導(dǎo)致的學(xué)生看不懂圖紙、不理解模型的幾何結(jié)構(gòu)的問題，在學(xué)習(xí)過程仍然是教師講解分析，操作演示，學(xué)生模仿，而學(xué)生沒有能力去參與思考和分析該如何去操作，為什么要這么操作，以致于學(xué)生只會跟著老師的講解機械的操作，只會操作練習(xí)過的模型，對于沒見過的模型卻無從下手，所以最后使學(xué)生對學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難情緒而失去學(xué)習(xí)興趣，甚至是導(dǎo)致基本的軟件命令都沒有掌握。

2.2 教材

目前常見SolidWorks 軟件教材有兩種：

（1）類似工具書、手冊之類的教材，側(cè)重軟件環(huán)境和命令的詳細(xì)介紹，內(nèi)容繁多而過于細(xì)化，但缺少專業(yè)理論與實踐知識，不能有效結(jié)合機械專業(yè)背景知識;也沒有一些解決看似簡單但比較常見問題的方法，導(dǎo)致學(xué)生在遇到問題后，查閱教材也找不到解決辦法。

（2）類似項目總結(jié)報告，以實際項目作為案例，只針對比較關(guān)鍵過程進(jìn)行講解，而基本沒有基礎(chǔ)操作的講解，所以比較適用于企業(yè)工程師，零基礎(chǔ)的學(xué)生在按照書本進(jìn)行操作時，會出現(xiàn)因為不會基本操作而進(jìn)行不下去的現(xiàn)象。

這兩種教材都有各自一定的弊端，都不大適合高職院校的教學(xué)使用，僅可以用作參考教材使用。

3. 改革內(nèi)容

針對以上現(xiàn)狀和問題，本文從教學(xué)案例、教材選用等方面對課程教學(xué)進(jìn)行了相應(yīng)的課程改革與實踐，以期在教學(xué)過程和效果上面獲得良好的改進(jìn)。

3.1 教學(xué)案例

案例的設(shè)計思路是將教學(xué)案例和教學(xué)過程分為兩個階段：基礎(chǔ)能力訓(xùn)練階段和提升能力訓(xùn)練階段。

本課程改革思路是以機械制圖課程所學(xué)的典型機構(gòu)為載體作為基本能力訓(xùn)練項目，要求學(xué)生掌握典型零件的三維建模、工程圖生成，以及典型機構(gòu)的模擬裝配;以典型機構(gòu)減速器為載體作為提升能力的訓(xùn)練項目，要求學(xué)生具有使用SolidWorks 軟件進(jìn)行零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、機構(gòu)模擬裝配能力的同時，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、團(tuán)隊協(xié)作能力。

由于本學(xué)院學(xué)生在機械制圖的學(xué)習(xí)過程中，是以銑刀頭作為項目案例，從零件和裝配體的結(jié)構(gòu)、圖紙規(guī)范方面講解了銑刀頭的識圖、讀圖、繪圖，學(xué)生已經(jīng)有了很深刻的認(rèn)識和理解，所以在本課程的基本能力訓(xùn)練過程中，以銑刀頭為項目案例，對于模型的分析基本不存在問題，教師在分析模型階段基本不用太花時間，而直接針對軟件操作，通過命令的介紹，建模引導(dǎo)，操作演示等過程，旨在讓學(xué)生首先掌握軟件的操作，同時通過建模過程理解使用solidworks 軟件進(jìn)行建模的一般思路，而不會因為不理解模型結(jié)構(gòu)而卡殼。其次，學(xué)生通過建模過程和建模好的模型、圖紙的生成與完善等最后的學(xué)習(xí)成果，能夠從三維角度更好的理解銑刀頭的結(jié)構(gòu)及組成部分、各種標(biāo)注及圖紙規(guī)范，將以前知識更好的融合在一起，互為理解鞏固和加深，既學(xué)會了使用建模工具，又更好的理解了專業(yè)機械知識，從而具備了機械設(shè)計和創(chuàng)新的基礎(chǔ)能力。

在完成基礎(chǔ)能力訓(xùn)練項目的過程中，學(xué)生掌握了各軟件操作的基本能力和三維建模的思路和過程，鞏固和深化了機械結(jié)構(gòu)的組成，并從軟件的建模過程對應(yīng)了解了機械加工的過程，從而能夠更好的完成提升能力訓(xùn)練項目。提升能力訓(xùn)練項目是要完成包括草圖、零件建模、裝配建模、標(biāo)準(zhǔn)工程圖出圖等一系列連貫且完整工作的綜合任務(wù)，由于該任務(wù)比較復(fù)雜，一個人完成起來耗時比較長，所以將學(xué)生進(jìn)行分組，每組同學(xué)共同完成從零件的草圖、零件建模、裝配建模、標(biāo)準(zhǔn)工程圖出圖整個操作環(huán)節(jié)。在這個過程中，同學(xué)們的任務(wù)互相關(guān)聯(lián)又互相獨立，同組同學(xué)可以獨立思考、互相討論、互相借鑒，同時又需要互相協(xié)調(diào)，從而鍛煉同學(xué)對軟件的使用能力的同時，鍛煉他們獨立分析思考、設(shè)計的能力、團(tuán)隊協(xié)作能力，提前體驗工作環(huán)境和過程，為參加工作打下基礎(chǔ)。

3.2 教材

結(jié)合本院專業(yè)特點、學(xué)生的培養(yǎng)計劃，任課組教師編寫了適合本專業(yè)教學(xué)使用的教材。該教材以“項目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動”為理念編寫，將各門專業(yè)課進(jìn)行知識共享、貫通、案例共用，按照企業(yè)零件產(chǎn)品設(shè)計的一般步驟組織教材內(nèi)容，符合高職機械類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)使用要求。

教材內(nèi)容與課程教學(xué)內(nèi)容匹配，從基本、簡單零件到復(fù)雜零件的建模，從標(biāo)準(zhǔn)件的建模到調(diào)取使用，再到機構(gòu)或機器的虛擬裝配，由簡到繁，由易到難，互相關(guān)聯(lián)，逐步深入。

同時在基本命令的操作介紹中，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗和各類零件特點，摒棄過于細(xì)小繁瑣命令的介紹，進(jìn)行針對性的介紹。并且在基礎(chǔ)能力訓(xùn)練項目和提升能力訓(xùn)練項目中，操作命令的介紹無論從細(xì)致程度還是實用程度都有所區(qū)分。這樣同時提取了操作軟件工具書類教材和項目案例報告式教材的優(yōu)點，去除了他們的缺點，如果學(xué)生還在更基本的操作命令上產(chǎn)生困惑或需要技術(shù)提升，可以把以上類型教材作為參考和補充。

針對在實際教學(xué)過程中，學(xué)生遇到了一些以往類型教材中沒有給與解決方法的問題，本教材也增加了一些常見問題和實際問題的解決辦法，也許問題的難度不是很大，但是如果不解決，就嚴(yán)重影響學(xué)生的自信心和學(xué)習(xí)興趣。

4. 結(jié)語

通過這種教學(xué)實施后，起到了一定成效。

4.1 軟件操作命令的掌握更為清晰和熟練。在基礎(chǔ)能力訓(xùn)練過程中，更專心集中的學(xué)習(xí)軟件的操作命令及建模思路，基本不會有不會操作命令的學(xué)生。

4.2 學(xué)生的知識更好的融合，融會貫通。在基礎(chǔ)能力訓(xùn)練過程中，對以前的機械專業(yè)知識有了更好的理解，并通過提升能力訓(xùn)練過程，對軟件的使用和所學(xué)專業(yè)知識都有了綜合利用的過程，學(xué)習(xí)效果進(jìn)步明顯。

4.3 激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。在基礎(chǔ)能力訓(xùn)練的過程中，通過對知識的回顧，在軟件命令的學(xué)習(xí)過程中基本無障礙，從而充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生主動思考的積極性，在提升能力訓(xùn)練項目的過程中，學(xué)生進(jìn)行思考分析、項目實操，并且參與討論和評價，學(xué)習(xí)成果得到驗證，充分激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時也提高了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力和精神。