項目驅動教學培養學生CAD/CAM/CAE應用能力的探索

摘要以培養材料成型及控制工程專業學生CAD/CAM/CAE應用能力為目標，提出在材料成型CAD/CAM/CAE課程教學中采用項目驅動教學模式，以提高教學效果。采用項目驅動教學法有利于學生培養應用CAD/ CAM/CAE來分析、解決工程實際問題的能力，建立具備一定CAD/CAM/CAE技術的現代機械設計理念。

中圖分類號:G426文獻標識碼:A

隨著制造業的飛速發展，為提高產品質量，縮短生產周期，降低產品開發成本及能源消耗，減少環境污染，掌握CAD/CAM/CAE技術已成為現代工程技術人員的必備技能之一。①②③但是，在制造業從業人員中，CAD/CAM/CAE專業技術人才寥寥無幾，已直接影響制造業的發展、產品更新換代以及市場競爭能力。因而，培養掌握CAD/CAM/CAE的人才，已成為當務之急。

1 當前材料成型CAD/CAM/CAE教學中存在的問題

(1)課程體系不健全，CAD/CAM/CAE教學尚未走出傳統教學模式，過分強調其學科性，沒能形成“以能力為導向”的課程體系，與社會實際需求脫節。

(2)CAD/CAM/CAE實踐教學體系不完善，教學設施投入嚴重不足，教學質量難以提高。材料成型及控制工程專業CAD/CAM/CAE涉及內容繁多，且具有知識密集、學科交叉、綜合性強等特點。但當前在高等教育大眾化的背景下，各高校都大大壓縮課程課時，出現理論教學擠占實踐教學的時間，從而削弱了CAD/CAM/CAE實踐教學的功能與效用。

(3)對CAD/CAM/CAE認識有所欠缺。有些院校把CAD/CAM/CAE教學僅僅視為教會學生使用某幾種軟件，而忽略了CAD/CAM/CAE本身的理論基礎，導致學生的CAD/CAM/CAE能力與專業結合不夠，造成學生僅僅會用某些軟件，而不知道在工程實際中如何去使用CAD/CAM/CAE，反映了學生CAD/CAM/CAE綜合應用能力不強。

(4)材料成型CAD/CAM/CAE教學內容落后，無法跟上CAD/CAM/CAE技術發展速度，同樣教學中與企業實際結合不夠，使學生沒有工程實踐的感覺，缺少相應的CAD/CAM/CAE工程訓練，這些都將影響教學質量的提高，不利于學生CAD/CAM/CAE應用能力的提高。

2 項目驅動教學模式的構建

項目驅動教學是以項目為主體的職業為引導的教學方式，其按照課程內容和教學大綱的具體要求，緊跟理論和技術的最新前沿，結合企業與社會實際應用的需求，針對學生的特點，將傳統學科體系中的知識內容轉化為若干個教學項目，并圍繞著具體的教學項目來組織和展開教學任務，使學生直接參與項目全過程的一種教學方法。④⑤整個教學過程中，學生通過主動探究活動，完成指定項目，并同時學習新知識，在實踐操作中應用已有的專業知識，達到培養發現問題和解決問題的能力，是一種“真刀實槍”的演練。學生在材料成型CAD/CAM/CAE項目教學實踐過程中，應根據課程要求的知識和技能，體驗創新的艱辛與樂趣，進而培養分析和解決問題的能力、團隊合作能力。

2.1 教學項目的設計

項目教學法成功的關鍵在于教學項目的設計，教師必須根據學生特點、教學內容和目的，提出一個或幾個項目任務的設想，然后和學生一起討論，最終確定項目的目標和任務。設計項目時要考慮項目的大小、知識點的含量、前后的聯系，注意分散重點、難點。⑤如在材料成型CAD/CAM/CAE課程中，我們選取了“鼠標外殼注塑模”、“水管三通接頭注塑模”、“油盤沖壓模”、“柴油機曲軸鍛模”等項目。在項目開展之前，教師需要向學生明確目標是什么、需要解決的問題有哪些、關鍵在哪里。

2.2 項目計劃及實施

材料成型CAD/CAM/CAE項目驅動教學以工程應用為導向可分為若干個子項目。學生以小組方式工作，每個小組確定一個組長，組織本組學生對項目進行討論，選出項目實施的最佳方案，并確定每位學生的分工。項目進行中，按計劃在各個階段組織相應的展示、宣講活動，以促進學生在組與組之間的交流。下面以“鼠標外殼注塑模”項目為例說明材料成型CAD/CAM/CAE項目驅動教學的實施過程。根據教學要求，“鼠標外殼注塑模”項目可分為鼠標外殼三維造型、鼠標外殼注塑件模流分析、鼠標外殼注塑模具結構設計和型芯型腔的數控仿真加工四個子項目。

子項目Ⅰ:鼠標外殼三維造型

學生利用Pro/E、UG、CATIA等CAD軟件完成鼠標外殼三維造型。此子項目的實施，主要培養學生CAD能力，其主要包括草圖繪圖、曲線造型、曲面造型、特征設計等。

子項目Ⅱ:鼠標外殼注塑件模流分析

在本子項目中，學生首先需要掌握模流分析的過程、分析的目的。然后在Moldflow軟件中導入子項目Ⅰ中完成的鼠標外殼三維模型，劃分網格，進行澆口位置分(下轉第39頁)(上接第29頁)析，得出最佳澆口位置，為初步確定模具結構做準備;進行填充分析、流動分析、冷卻分析、翹曲分析，優化模具結構。此子項目主要培養學生CAE能力，使學生了解并掌握有限元法的原理，能夠利用Moldflow軟件完成模流分析，為模具設計提供依據。

子項目Ⅲ:鼠標外殼注塑模具結構設計

在本子項目中，學生可利用Pro/E、UG等軟件的模具設計模塊，并結合子項目Ⅱ中得到的澆口位置分析結果和塑件要求，在計算機中完成模具的具體結構設計，其主要包括分型面選定、型腔布置、型芯型腔的結構和固定方式、澆注系統和冷卻系統、脫模結構等。此子項目的實施，可培養學生利用CAD軟件完成模具設計的能力，并能結合CAE的分析結果優化設計，提高學生CAD/CAE綜合能力。

子項目Ⅳ:型芯型腔的數控仿真加工

在完成上述模具結構設計后，學生可利用Pro/E、UG、MasterCAM等軟件對型芯、型腔零件進行數控仿真加工，并自動生成NC代碼。通過此子項目的實施，可培養學生CAM能力，掌握在工程中如何利用計算機輔助我們完成一些零件制造。

2.3 項目評估

項目評估階段是對整個項目教學實施情況的驗收，先由學生自己進行自我評估，之后再由教師對項目工作進行檢查。根據材料成型CAD/CAM/CAE的特點，對學生的評價應關注學生靈活掌握各種CAD/CAM/CAE應用軟件的情況以及解決實際問題的能力。成績評定要將平時、階段成果、最終結果相結合，主要根據每個學生在該項活動中的參與程度、所起作用、合作能力及成果等進行評價。在實施過程中，學生每完成一個子項目或一項任務，都要進行交流、展示，及時對學生的學習情況作出評價，師生共同討論，一起評判在項目工作中出現的問題、學生解決處理問題的方法等。

3 結束語

實踐證明，材料成型CAD/CAM/CAE的項目驅動教學模式，凸顯學生職業能力培養，使學生明確學習目標，充分激發學生學習的主動性和創新能力。不僅提高學生的學習效果，保證教學質量，而且培養了學生團隊合作意識和CAD/CAM/CAE工程應用能力，鍛煉學生處理解決實際問題的能力。

基金項目:浙江省教育科學規劃研究課題(2010年度)《構建適應區域經濟發展的材料成型及控制工程專業CAD/CAM/CAE課程體系探索與實踐》(項目編號:SCG343)

注釋

①王夢寒，周杰.材料成型 CAD/CAE/CAM 課程教學改革[J].重慶工學院學報， 2007.21(17):163-166.

②劉廣君.民族院校工科專業開設CAD/CAM/CAE課程的探討[J].中國電力教育， 2009(1):118-119.

③鄺衛華，夏軍英. CAD/CAM/CAE課程教學改革探討[J].成都教育學院學報， 2006.20(8):76-78.

④肖莉.項目驅動教學法在 AutoCAD 課程中的應用[J].中國教育技術裝備， 2009(15):32-33.

⑤劉秀敏，石蘭月.職業教育中項目驅動學習模式的構建策略探究[J].成人教育， 2009(10):52-53.