ＣＡＤ／ＣＡＭ技術課程教學改革與學生創新能力的培養

摘要： 文章從分析CAD/CAM技術課程教學改革的客觀需求著手，從教師和學生的角度出發，針對教學內容、教學方法和手段、實踐教學改革等方面進行了深入研究，對應用型本科和高職高專類院校開展CAD/CAM技術課程教學具有較強的參考價值。

關鍵詞： CAD/CAM 教學內容 教學方法 實踐教學

CAD/CAM技術是隨著信息技術的發展而形成的一門新技術，目前廣泛應用于機械、電子、航空等領域，它的應用水平已成為衡量一個國家技術發展水平及工業現代化水平的重要標志。在我國，“十一五”期間科技部啟動了制造業信息化科技工程，將推廣應用CAD/CAM技術作為實現中小企業、骨干企業和集團企業設計制造一體化、無紙化的重要戰略措施。［１］因此，對于機械類應用型本科學生來說，CAD/CAM技術是他們成為未來工程技術人員必須掌握的基本工具。同時也必須看到，CAD/CAM技術涉及的內容十分廣泛，對學生的基礎也有較高的要求，如要求掌握計算機基礎知識、計算機編程語言、計算機輔助繪圖及工藝基本知識，但教學中普遍存在著課時少、任務重的問題，因此學生學習這門課程確實存在一些實際困難。要不斷提高CAD/CAM課程的教學質量，必須將技術原理與常用工程軟件的應用及開發的介紹相結合，做到理論與實踐的融會貫通；同時要根據技術的發展現狀及時更新授課相關內容，做到推陳出新。根據以上指導原則，幾年來我們對CAD/CAM課程教學進行了改革實踐，目前已取得了較明顯的成效。

一、精選和優化教學內容

1.在內容安排上，著重介紹基本概念，并適當介紹部分應用軟件。

基本概念是系統學習計算機在機械設計和制造中的應用及開發技術的基礎，如果丟開基本概念，只介紹軟件，就會使學生只知其然而不知其所以然，無法舉一反三。反之，如果掌握了CAD/CAM的基本概念，就可大大提高學生自學相關軟件的能力，對其今后的發展大有裨益。因此在內容安排上，我們按照產品的開發過程鏈，逐一介紹計算機輔助圖形處理、CAD/CAM建模、計算機輔助工程分析、計算機輔助工藝設計、數控自動編程及加工過程仿真、CAD/CAM集成技術等，盡量做到深入淺出，使學生掌握基本工作原理及算法。在此基礎上，結合交互式自動繪圖介紹AutoCAD和UG軟件的二次開發，讓學生自己動手開發小型的零件庫，在實踐中實現課程的深化。

2.在介紹實施方法時，突出思路和方法的多樣化，并結合具體軟件加深印象。

在CAD/CAM技術的各個環節中，采用不同的實施方法。如計算機輔助工藝設計系統，我們分別介紹了變異式CAPP系統、創成式CAPP系統、交互式CAPP系統、綜合式CAPP系統及CAPP專家系統，并結合“大天CAPP軟件”進行教學，努力使學生掌握各種CAPP系統的工作流程及適用范圍，以提高他們解決實際工藝問題的能力。

3.在關鍵技術中，突出產品建模技術，以適應CAD/CAM技術的發展，并結合相應軟件作示范。

建模技術是今后CAD/CAM技術發展的方向，學生有必要了解當前流行的各種建模技術，以利今后使用。因此在教學中，我們從二維幾何建模開始，逐一介紹二維邊式、面式建模系統，三維線框建模系統，三維曲面建模系統，三維實體建模系統，更進一步引申到三維特征建模系統，同時以AutoCAD及UG軟件作示范，其中著重介紹實體建模和特征建模，讓學生自己動手創建簡單模型，從而真正了解各種方法的具體實施。

4.在CAD/CAM技術的實際應用中，以軟件為例介紹數控自動編程及加工過程仿真。

CAD/CAM技術是數控機床等課程的后續課，學習之前，學生已通過實驗對數控加工有了一些感性認識，但他們對于數控編程的認識還停留在手工編程的階段。因此，我們結合常用工程軟件UG，向學生介紹典型零件數控自動編程及加工過程仿真的過程，從而使他們熟悉數控加工的各個階段，一旦碰到復雜零件，手工編程實現不便時，就可利用自動編程軟件進行編程，達到事半功倍的效果。

5.在教學中引入最新科研資料，介紹CAD/CAM技術的發展動向。

作為一門新技術，CAD/CAM的發展和應用推廣日新月異，因此，教師備課時有必要查閱最新的學術論文及科技報導，同時可將教師本人與CAD/CAM技術相關的科研成果的介紹引入教學。如我們在介紹“并行工程”的概念時，借鑒了最新的國內外科技期刊的有關文獻，詳細介紹“并行工程”目前的發展現狀和應用實施進展，以及應用，實施中的關鍵技術和成功案例，受到了學生歡迎。再如講解“CAD/CAM軟件的二次開發技術”一章時，引用了教師自主開發的減速箱三維快速設計軟件的開發過程作示例，既幫助學生了解了二次開發的一般過程，又充分調動了學習的積極性，取得了良好的教學效果。

二、教學手段的改革

1.計算機輔助教學與應用。

一直以來，我院的CAD/CAM技術課程，在各方面的支持下，克服了硬件資源緊缺的困難，始終堅持在專業機房開設。主講教師制作了CAI課件，并在每次教學中不斷更新改善，對于教學中涉及的相關工程軟件介紹，由教師現場演示，在講解正確操作方法的同時，還列舉常見錯誤操作的處理方法，一堂課中往往穿插了理論講解和軟件操作實例，從而真正實現了理論與實踐相結合，調動了學生的學習積極性。

2.網絡教學的實現。

為了體現現代教學以學生為中心的特點，結合本院實際，我們在校園網天空教室平臺上自主開發了CAD/CAM技術課程網絡課件，不僅提供了電子教案、程序、軟件應用實例的網上學習與下載，還提供了習題和測試的平臺，更重要的是，通過教師網上信息的發布，發起研究性課題討論，學生隨時隨地可上網查詢和回答，從而建立了良好的師生互動，有效提高了學生課外學習的積極主動性。

3.課程考核改革。

CAD/CAM技術課程是我院較早針對應用型本科實現考核方法改革的課程之一，目前采用的考核形式是理論考試和上機測試相結合。其中理論考試采用了半開卷的形式，即允許學生考試時參考自己復習整理的提綱，從而避免死記硬背，減輕學生負擔。上機測試成績由課程結束測試和平時的上機作業成績相結合，引導學生更重視平時練習，減少或杜絕作弊。幾年來的綜合測評反映，學生對這種考核方式是歡迎的，他們認為這樣能夠考出真實水平。

三、實踐教學的拓展

目前各高等院校機械學科在CAD/CAM技術的課程安排中一般均包含了部分實踐學時，目的是幫助學生在掌握CAD/CAM原理的基礎上了解常用工程軟件，為后續的畢業設計和就業打好基礎。如何充分利用課程安排的有限學時，選取恰當的工程軟件，并幫助學生從了解直到熟練掌握相關軟件的操作方法，已經成為CAD/CAM技術課程開設取得成功的關鍵之一。

由于目前市場上CAD/CAM軟件比較豐富，從AutoCAD到Solidworks、Solidedge、UG、Pro/E、Catia等，還有國產軟件CAXA、開目CAD等，讓學生學習和掌握每一種軟件顯然是不現實的。仔細分析這些軟件，其各有優缺點，但軟件本身的結構形式與功用基本大同小異。教師只有通過剖析CAD/CAM軟件的共性，并在此基礎上幫助學生了解軟件開發的基礎知識，才能讓他們真正掌握軟件本身的內涵，達到融會貫通的目的。因此，我們在教學中安排了用AutoLisp開發AutoCAD零件庫和編制UG/NX用戶化菜單和對話框的內容，并布置了作業以強化對二次開發內容的教學與應用，大大提高了學生的編程能力和應用其它相關軟件的能力。

當然，如果僅靠教師在CAD/CAM技術課程上的軟件操作演示和學生的課外上機，就要求所有學生都能夠熟練掌握工程軟件，顯然是不現實的。要使學生熟練掌握工程軟件，就要在培養計劃中安排必要的實踐環節，提供硬件和時間，讓學生自己動手強化。本著這一原則，我院安排了CAD/CAM實訓。在實訓中，教師指導學生選定一個實物零件，通過自定的測繪方法得到實物零件的相關數據，利用集成功能型CAD/CAM軟件在計算機上進行零件的CAD造型，再確定零件的加工工藝進行計算機輔助制造（CAM），接著進行后置處理得到指定機床數控系統的NC加工程序，條件許可的情況下還可到機床上進行零件加工，并與所測繪的零件進行比較，最終整理完成實訓報告。這一教學環節，使學生切身體驗了集成功能型CAD/CAM軟件的基本功能，深入了解了CAD/CAM過程鏈。

四、結語

綜上所述，對于CAD/CAM這門新技術的授課，我們認為既要綜合介紹原理及基本概念，又要針對學生實際和重點內容，結合相應軟件介紹實施方法，循序漸進，深入淺出，提高學生的感性和理性認識。學生只有真正做到理論與實踐相結合，才能把握科技發展的脈搏，才能學以致用，課程的教學質量才會不斷提高。

我院機械類專業的學生，通過CAD/CAM技術課程的學習，能夠掌握機械CAD/CAM的基本理論及相關技術，熟悉常用的CAD/CAM軟件工具，并能培養自主開發或二次開發CAD/CAM軟件的實踐創新能力。學生通過將CAD/CAM技術應用于畢業設計等綜合性實踐環節，進一步提高了軟件應用和創新設計能力，這使我院機械類畢業生能盡快適應工作崗位，更好地滿足用人企業的需求。

參考文獻：

［1］中共中央辦公廳，國務院辦公廳.2006—2020年國家信息化發展戰略［N］.新華日報，2006.5.8.