基于工學(xué)結(jié)合的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程改革實(shí)踐研究

陳嘉琳

[摘? ? ? ? ? ?要]? 分析了職業(yè)院校機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的教學(xué)現(xiàn)狀，以工學(xué)結(jié)合模式實(shí)施計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的課程改革，詳細(xì)規(guī)劃教學(xué)進(jìn)程，以及制定相應(yīng)的知識(shí)目標(biāo)和技能目標(biāo)，給出具體教學(xué)設(shè)計(jì)范例，對(duì)職業(yè)院校機(jī)械類課程改革具有指導(dǎo)意義。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì);機(jī)械設(shè)計(jì);工學(xué)結(jié)合;課程改革

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）16-0210-02

三維設(shè)計(jì)技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工業(yè)制造等領(lǐng)域， 設(shè)計(jì)人員能生動(dòng)地表現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，簡(jiǎn)化了復(fù)雜三維模型的創(chuàng)建，可使用虛擬手法模擬完成產(chǎn)品部件間的裝配與干涉驗(yàn)證，將整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可視化，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，加速了從概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制造整個(gè)流程。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design， CAD）是機(jī)械類專業(yè)重要的專業(yè)課程。課程重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖能力、空間思維能力、建模能力和創(chuàng)新意識(shí)，突出技能應(yīng)用和崗位要求。筆者通過(guò)對(duì)職業(yè)學(xué)校在校生的教學(xué)反饋，分析了課程的教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題;通過(guò)對(duì)畢業(yè)生與企業(yè)的訪談，掌握了企業(yè)對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)輔助的機(jī)械設(shè)計(jì)能力的需求程度;結(jié)合專業(yè)特色、專業(yè)要求和學(xué)生的實(shí)際情況，以就業(yè)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)職業(yè)崗位能力為目標(biāo)，提出“工學(xué)結(jié)合”模式的理念開展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的課程改革。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀的分析

（一）階段式的課程設(shè)置

有些中職學(xué)校的機(jī)械類專業(yè)把機(jī)械制圖、機(jī)械零部件測(cè)繪與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等開設(shè)為獨(dú)立的課程。學(xué)生專業(yè)知識(shí)入門首先學(xué)習(xí)機(jī)械制圖，然后再學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來(lái)完成計(jì)算機(jī)繪制零件圖、建模、仿真等。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的制圖專業(yè)知識(shí)很扎實(shí)，但因兩門課程相距時(shí)間長(zhǎng)，學(xué)生對(duì)繪圖知識(shí)的遺忘率很高，當(dāng)使用計(jì)算機(jī)建模時(shí)，往往出現(xiàn)讀不懂零件圖和技術(shù)要求等現(xiàn)象，需要任課老師重新講解和引導(dǎo)識(shí)讀零件圖。這樣不僅增加了教學(xué)課時(shí)和教師的工作量，而且教學(xué)效果不甚理想，降低了課堂的學(xué)習(xí)效率。

（二）結(jié)合式的課程設(shè)置

目前有部分學(xué)校進(jìn)行了課改，嘗試將機(jī)械制圖和計(jì)算機(jī)輔助繪圖進(jìn)行課程整合，形成了一門全新的課程。課程更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性與實(shí)用性，使學(xué)生充分掌握制圖的理論知識(shí)以及CAD技術(shù)應(yīng)用。但教學(xué)中發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生過(guò)于依賴計(jì)算機(jī)進(jìn)行繪圖，導(dǎo)致手繪能力差，工件測(cè)繪技能欠缺，對(duì)圖紙上的技術(shù)要求不理解。同時(shí)因過(guò)度依賴計(jì)算機(jī)的三維技術(shù)，以致出現(xiàn)空間思維建立不起來(lái)、識(shí)圖能力跟不上等問(wèn)題。

二、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程建設(shè)的實(shí)施

（一）明確教學(xué)目標(biāo)

經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐和調(diào)研，結(jié)合現(xiàn)代機(jī)械制造發(fā)展?fàn)顩r，依據(jù)行業(yè)和專業(yè)的特點(diǎn)，按工作過(guò)程邏輯組織教學(xué)，安排靈活多樣的教學(xué)形式，將理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐工作結(jié)合在一起。明確基于“工學(xué)結(jié)合”的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程教學(xué)目標(biāo)為：學(xué)生在掌握機(jī)械制圖基本理論和知識(shí)的基礎(chǔ)上，全面了解一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品所涉及的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、制造、裝配以及表達(dá)等多方面的專業(yè)知識(shí)，熟練運(yùn)用CAD技術(shù)，具備測(cè)繪機(jī)械零部件技能，通過(guò)CAD技術(shù)進(jìn)行建模、裝配、運(yùn)動(dòng)仿真、輸出零件圖與裝配圖，完成整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中的CAD工作，并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

（二）規(guī)劃教學(xué)進(jìn)程

機(jī)械制圖是機(jī)械類學(xué)生入門的專業(yè)基礎(chǔ)課，安排于第一學(xué)期進(jìn)行學(xué)習(xí)。在隨后的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程中融入機(jī)械零部件測(cè)繪模塊，深化學(xué)生的專業(yè)知識(shí)聯(lián)系和應(yīng)用能力。目前CAD技術(shù)可選擇的三維設(shè)計(jì)軟件很多，如Autodesk Inventor、Solidworks、Pro-Engineer及CATIA等，可根據(jù)學(xué)校的配置與專業(yè)的需要選擇使用。筆者根據(jù)教學(xué)實(shí)踐，選用Autodesk Inventor2019，并以具有代表性的機(jī)械產(chǎn)品來(lái)開展課程改革。本課程研究選用的教學(xué)載體是減速器。減速器是一種封閉在箱體內(nèi)的由齒輪、蝸桿蝸輪等傳動(dòng)零件組成的傳動(dòng)裝置，裝在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間用來(lái)改變軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)工作機(jī)的需要，廣泛應(yīng)用在工業(yè)中。減速器包含了軸類零件、箱體類零件、齒輪、鍵、銷與軸承等，涵蓋的零件種類比較全面。而且其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、使用維護(hù)方便，因此選作為課程的測(cè)繪與建模教學(xué)載體。具體把課程劃分為以下模塊，見表1。

（三）設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程教學(xué)進(jìn)程規(guī)劃完成之后，應(yīng)對(duì)各教學(xué)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)規(guī)劃任務(wù)實(shí)施流程，使之達(dá)到“工學(xué)結(jié)合”的知識(shí)目標(biāo)和技能目標(biāo)，從而在總體上實(shí)現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)出“工學(xué)結(jié)合”的理念，讓學(xué)生能學(xué)中做、做中學(xué)以鞏固所學(xué)知識(shí)，進(jìn)而提高技能，重點(diǎn)培養(yǎng)崗位技能。在學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)中要注重融入制圖與測(cè)繪的知識(shí)與技能，并把其和教學(xué)載體減速器的結(jié)構(gòu)與工作原理相結(jié)合，規(guī)劃出每個(gè)任務(wù)實(shí)施流程中如何讓學(xué)生達(dá)到對(duì)應(yīng)的知識(shí)和技能目標(biāo)。在課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生是主體，教師通過(guò)引導(dǎo)控制教學(xué)過(guò)程，觀察學(xué)生完成任務(wù)的情況，進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)?，F(xiàn)以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程中的模塊五“測(cè)繪與CAD：減速器零件的三維建模與輸出零件圖”中“傳動(dòng)軸”建模的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)為例，說(shuō)明教學(xué)設(shè)計(jì)流程及教學(xué)目標(biāo)，見表2。

（四）課程考核

課程改革前沿用的考核方法是：平時(shí)成績(jī)占分50%，期末考試占分50%。期末考試為上機(jī)操作，按試卷給出的工程圖紙完成相應(yīng)的實(shí)體建模等。這種考核模式單一，很難全面反映學(xué)生的綜合能力。課程改革后是以教學(xué)載體的測(cè)繪和三維建模仿真作為考核主導(dǎo)，教師在學(xué)生完成任務(wù)過(guò)程中，對(duì)學(xué)生的知識(shí)與技能應(yīng)用能力進(jìn)行評(píng)分，能真實(shí)清晰地反映學(xué)生的綜合水平，同時(shí)激勵(lì)學(xué)生每一堂課認(rèn)真完成學(xué)習(xí)任務(wù)，在此過(guò)程中教師的教學(xué)能力不斷提高。

三、總結(jié)

實(shí)踐證明，基于工學(xué)結(jié)合的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)能直觀、生動(dòng)地表現(xiàn)出設(shè)計(jì)意圖，有更廣闊的設(shè)計(jì)表現(xiàn)空間，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，建立良好的溝通能力與團(tuán)隊(duì)合作精神。展望未來(lái)，任重道遠(yuǎn)，只有將現(xiàn)代CAD技術(shù)與制圖和測(cè)繪教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，深入改革計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程教學(xué)，才能使教學(xué)跟上時(shí)代的發(fā)展，使培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生既掌握制圖與測(cè)繪必備的理論知識(shí)和扎實(shí)的基本技能，又能掌握最前沿的科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)滿足機(jī)械行業(yè)發(fā)展需求的優(yōu)秀應(yīng)用型技能人才的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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編輯 郭小琴