簡論機械CAD/CAM課程改革與實踐*

劉玉山 韓 柳 戚厚軍

（天津職業技術師范大學機械工程學院 天津 300222）

簡論機械CAD/CAM課程改革與實踐*

劉玉山 韓 柳 戚厚軍

（天津職業技術師范大學機械工程學院 天津 300222）

機械CAD/CAM是普通高等學校機械類專業的一門重要的專業課，其目的在于使學生掌握CAD/CAM系統的軟硬件組成及其基本原理，為今后使用CAD/CAM軟件或通過二次開發解決生產中實際問題奠定基礎。本文針對目前機械CAD/CAM課程中存在的問題，提出了以項目任務作為教學主線的改革方案，并通過實踐證明了改革的有效性。

機械CAD/CAM；項目教學法；教學改革

課程存在的問題

機械CAD/CAM課程是普通高等學校機械類專業一門必修專業課，主要講述CAD/CAM系統的組成、原理以及CAD/CAM在機械設計、制造中的應用。通過該課程的學習，學生應掌握常用CAD/CAM軟件的應用，并能根據CAD/CAM的基本原理，通過二次開發擴充商用CAD/CAM軟件的功能，解決機械產品設計、制造中的實際問題。然而在教學過程中，筆者卻發現了一些與教學目標不符的一些問題。

教學內容老化 機械CAD/CAM教材大多取材于上世紀90年代末期的內容體系，由于我國CAD/CAM技術起步較晚，當時二維CAD系統剛剛開始推廣普及，三維CAD系統還屬于鳳毛麟角，教材大多是針對那時CAD/CAM系統開發和應用的經驗總結，在當時具有很高的實用價值。然而，CAD/CAM技術的發展日新月異，許多優秀的CAD、CAE和CAM軟件不斷推出，昔日在小型機上運行的CAD/CAM系統已經在普通微機上得到了普及，隨著CAD/CAM軟件功能的日趨強大，多數的CAD/CAM系統都提供了方便的二次開發接口。這就使部分教材內容難以跟上主流技術的發展，因此，有必要優化整合教學內容，將過時的、陳舊的內容剔除，補充隨著CAD/CAM發展而出現的新技術。

教學方式單一 機械CAD/CAM課程的教學方式主要還是以教師的“填鴨式”為主，缺少學生自主學習并自己發現問題、解決問題的環節，學生主動學習的興趣不高。學生普遍認為課程理論較多且抽象、不好理解，學習完成后也不知如何應用。因此，迫切需要尋找一種新的教學方式，將課堂教學、實踐教學及學生自主學習有機地結合起來，并充分調動學生學習的積極性。

教學手段不豐富 雖然多媒體教學已成為我校普遍應用的教學手段，但筆者認為其最大的功能就是替代板書，雖然可以圖文并茂，但并沒有充分發揮其作用。在教學環節上除了理論教學外，也配有一定的實驗學時，但整體感覺理論教學與實驗教學有一定的時間間隔，結合不夠緊密。因此，如何充分利用多種教學手段，并將理論教學、實踐教學以及課后作業有機地結合起來成為機械CAD/CAM課程教學中迫切需要解決的問題。

課程改革與實施

教學內容優化 原“機械CAD/CAM”課程中的教學內容及知識結構如表1所示。從知識結構上來看，各章節的層次結構還是比較清晰的，因此，在整體知識結構上可不做大的調整，可以根據各個章節的教學內容，去掉或壓縮各章節中不太實用或對實現教學目標作用不大的內容，增加一些與新技術密切相關的內容。如第2章去掉數據結構相關內容，保留工程數據的程序化方法，并增加目前商用軟件的二次開發內容。再如第7章中的CAPP技術，由于商用CAPP系統目前并不是很普及，大綱中介紹的內容多以若干年前科研人員的研究成果為基礎，與現實中的商用CAPP系統關系不是很密切，因此，對這一章內容應進行壓縮，僅介紹相關基本概念，不做深入展開。

表1 機械CAD/CAM課程理論教學內容表

任務驅動的引入 針對學生對所學知識點應用模糊的問題，課程改革小組決定：改變原來各章節的知識組織模式，以項目任務作為展開各章知識點的主線。通過對項目任務的逐步完成，連帶引出相應的知識點。項目教學法是一種開放式的教學法，采用項目教學法進行教學，可使學生在學習過程中，不再盲目被動地接受知識，而是在解決問題的過程中，逐步主動地、積極地掌握知識。在項目教學的過程中，項目的設計至關重要，一般在項目設計時，要考慮以下幾個方面內容：（1）實用性。項目要具有一定的實用價值，最好是對實際工程項目的精簡；（2）典型性。項目要盡可能多地涵蓋相關章節的知識點；（3）操作性。項目難度不能太大，初學者通過一定的努力即可實現，盡量避免涉及過多的外延知識。理清了思路，整合后的教學內容設計了八個工程項目，涵蓋了第2～6章和第8章的相關知識點。相關知識點涵蓋情況見表2。

教學環節融合 原有機械CAD/CAM”課程的教學環節中主要包括理論教學和實驗教學，一般情況下都是在相應章節理論課講述完成后，在教師指導下學生完成實驗，在內容上大多是驗證性實驗，學生發揮的空間很小，這就在很大程度上禁錮了學生的創造性和學習的積極性。為此，課程改革小組決定：改進理論教學和實驗教學，使二者相互融通，即在理論課上布置相應章節的項目任務，并講授相關的知識點和任務實現的總體思路，然后，由學生在實驗課上完成，教師只是提供相應的指導。這樣，理論課與實驗課通過項目的橋梁作用被緊密地結合在一起。

教學方法改革 在教學方法上，課程改革小組充分利用現有的多媒體教學條件，以項目任務作為教學主線，通過對項目“引出→展開→實現→評價”完成章節的教學。“引出”就是引出項目任務的內容，通過項目任務的引出，讓學生帶著任務，帶著疑問完成章節的學習，變學生被動聽課為主動獲取知識；“展開”是在項目的基礎上展開章節的知識點教學，使講授的知識點不但能夠幫助學生完成項目任務，還能使學生構建一個較完整的體系。“實現”是讓學生通過課上學習和課下查閱相關資料實現項目內容，對應工作量較多的項目，也可由幾個學生分組完成。“評價”是由學生和教師共同對完成的項目進行總結，總結的過程包括自評、互評和教師的點評。通過評價環節學生可以分析項目實施過程中的得失，不但可加深對相關知識點的理解，也可增強在項目實現過程中的團隊協作精神。

表2 項目任務對各章節知識點的涵蓋情況表

考核方式的多樣化 由于整個教學過程以項目為中心，項目的完成質量也就成了課程考核的主體，為了更全面地體現學生對于知識的掌握情況，課程組在期末增加理論考核和上機考核兩部分內容來評價學生對基本理論和基本操作的掌握情況，一般以50%項目考核+30%理論考核+20%上機考核作為期末總評成績。

項目教學法的實施大大提高了學生的學習興趣，同時也鍛煉了學生靈活運用所學知識解決實際問題的能力。此時，教師已不再是傳遞知識、高高在上的說教者，而是變成了為學生提供解決問題方法的導師與顧問；同時，教學活動也不再是教師對學生的單向過程，而是變成了教學相長的實踐活動。

我校機械CAD/CAM課程是天津市市級精品課程，實施項目教學法是市級精品課程的后續建設，同時也是機械CAD/CAM課程教學改革中的一次有益嘗試，在實踐中取得了滿意的教學效果。

[1]王剛.工科教育模式的改革和實踐[J].高等工程教育研究，2011，（1）.

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G712

A

1672-5727（2011）12-0094-02

*本文受教育部“高等學校特色專業建設點”項目資助（項目編號：TS2104）

劉玉山（1975—），男，碩士，天津職業技術師范大學機械工程學院副教授，研究方向為CAD/CAM/CAE。