CAD/CAM應用技術課程教學改革探討

【摘要】分析CAD／CAM應用技術課程的特點，從合理組織教學內容、采用多樣化教學方式以及提高教師教學水平三方面進行CAD／CAM應用技術課程教學改革。

【關鍵詞】CAD／CAM應用技術課程教學改革

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）10C-0150-02

CAD／CAM即計算機輔助設計與制造，是利用計算機技術實現機械設計和制造技術相互滲透、相互結合的多學科綜合性的技術。近幾年來，CAD／CAM應用技術已成為高校機械類專業一門重要的專業基礎類課程，該課程主要講述CAD／CAM的基本概念、計算機輔助產品三維造型設計和計算機輔助零件數控編程方法、應用實例等，力圖使學生對CAD／CAM這門學科有較全面的了解，掌握計算機輔助造型設計和計算機輔助數控編程的基本方法，其主要目標是培養和鍛煉學生利用CAD／CAM技術解決實際工程問題的能力。由于CAD／CAM應用技術課程自身的獨特性，目前在教學內容、教學方式等方面均處于探索階段，本文試圖對該課程教學內容和教學方式等方面進行改革。

一、CAD／CAM應用技術課程的特點

（一）綜合性

CAD／CAM技術是一門綜合性的計算機輔助設計和制造自動化應用技術，已經廣泛應用于產品生產過程中的產品設計、工藝設計和生產實施各階段，如零件三維實體建模及二維視圖的繪制、虛擬裝配、工藝參數及規程的制定以及數控編程和仿真加工等。課程的內容主要涉及CAD／CAM系統組成及其軟硬件、CAD／CAM軟件基礎、計算機輔助工藝規程設計以及數控技術幾方面的知識。因而學習該課程時，學生必須具備計算機方面的基礎知識，同時必須熟悉和掌握工藝規程設計及數控編程方面的知識。該課程的授課也對教師提出了更高的要求，一方面，要求教師具備機械制圖、工藝規劃及數控加工等方面的專業知識，同時還要利用CAD／CAM軟件將這些知識應用于具體的產品設計和加工過程中。另一方面，要求教師在講課時充分考慮學生的知識基礎、理解和接受能力。

（二）實踐性

CAD／CAM技術的載體是成熟、完善的CAD／CAM應用軟件，如常見的Pro／E、UG、SolidWorks、MasterCAM、CAXA制造工程師等。這些應用軟件集成了零件三維實體建模、虛擬裝配及數控加工編程方面的功能，已經廣泛應用于航空航天、汽車、船舶、機械、電子等各個領域。因此，為使學生做好未來從事機械設計和制造、數控機床編程、操作及技術管理等工作崗位的前期準備，CAD／CAM應用技術課程以培養學生的CAD／CAM軟件應用能力為重點，突出基本操作的訓練，強調培養學生的軟件應用技能。

（三）挑戰性

隨著計算機技術的發展，CAD／CAM技術的應用由最初的適用于工作站逐步發展到以小型機、微型機為主機的CAD／CAM系統，伴隨著應用性越來越廣泛的同時其功能也日趨強大和完善。功能從最初的二維平面繪圖到能夠對各種具有復雜曲面形狀的物體進行三維建模，以及通過描述走刀軌跡的方法來實現計算機輔助數控編程，CAD／CAM技術逐步向著集成化、智能化、網絡化以及標準化的方向發展。因此，CAD／CAM應用技術課程教學對于教師來說極具挑戰性，不僅要求教師具有良好的專業知識和專業技能，還要求教師不斷學習CAD／CAM技術新的內容和功能，在教學過程中適度把握教材和教學內容，及時更新和不斷完善課程的教學內容。

二、CAD／CAM應用技術課程教學改革措施

（一）合理組織教學內容

CAD／CAM應用技術課程內容主要包括零件的三維實體建模、曲面的創建、加工工藝規劃及數控仿真加工和編程。在有限的教學課時中，理論課時應占少數，主要介紹CAD／CAM技術相關的背景知識和發展應用情況。對于加工工藝規劃及數控仿真加工和編程，由于涉及相關的專業知識，應根據學生學習情況進行選擇，保證難度適中，使學生容易理解和接受。零件的三維實體建模、曲面的創建是課程教學中的主要內容和重點，這部分內容的教學是逐步從二維平面繪圖階段過渡到三維實體以及復雜曲面造型的過程，使學生對CAD／CAM技術手段有更深層次的理解。同時該部分內容也是聯系后續數控編程的橋梁。總之，在組織教學內容時，應明確課程的教學目標，做到內容全面、重點突出。

（二）采用多樣化的教學方式

純粹的理論教學一方面容易使學生產生厭煩心理，不利于學生持續深入的學習，無法實現課程的培養目標；另一方面容易脫離實踐，不能鍛煉學生學以致用的能力。因此，應將理論與工程實際相結合，采用多樣化的教學方法，并且合理有效利用現代化教學手段和學校教學資源。

首先，教學方法應靈活多變，即根據不同的教學內容采用不同的教學方法。在CAD／CAM整個課程的學習過程中，可以項目為載體來驅動整個教學過程的進行。在具體針對某個學習任務時，如在草繪模塊，將制圖的基礎知識融合進來，加速學生對繪圖基本技巧的掌握；在零件設計模塊中加入機械設計基礎的內容，將機械設計基礎上涉及的一些簡單零件進行繪制，使學生在熟悉的零件繪制中提高學習興趣；在裝配設計中則以項目設計為主導，先將一些熟悉的設備如減速箱的裝配進行學習，再選擇一些經典的項目進行深化學習；在仿真加工模塊，則和學校的實訓中心結合在一起，在電腦中仿真加工后，再到實訓車間進行具體的加工操作，使學生能從虛擬的加工環境轉換到實實在在的手動操作，將理論用于實踐。此外，不再采用傳統的一個學生一臺電腦的教學模式，這種模式雖然學生練習的機會會比較多，但學生之間交流討論的機會較少。因此，在學生熟悉了常用的一些功能后，開始給出任務，讓大家分組討論，研究確定出最合理的設計方案。這種討論的方式不僅可增強學生學習的積極性，而且可提高學生的團結協作能力。

其次，應充分利用現代化教學手段和學校現有教學資源。一是充分發揮多媒體教學手段的優勢。多媒體教學具有教學內容生動、豐富的特點，可以將各種信息，如圖片、動畫演示、視頻等運用于教學。在講述CAD／CAM技術的一些基本概念及發展、應用情況時，通過收集盡量多的圖片、視頻等素材，可以增強學生的切身感受、加深學生印象，同時能夠激發學生學習的興趣和熱情。二是充分利用學校現有教學資源。目前，很多高校都具備了信息化、網絡化的教學和管理所需的硬件設備，這為開發CAD／CAM應用技術課程教學網站提供了條件。利用開發的課程網絡教學資源，學生可以瀏覽教師的電子教案，課程素材、典型實例及解答；也可以在線提問，以及對教師的教學方法提出意見和建議。因此，利用網絡化的教學方式不僅可以增強師生課后的聯系，還能夠豐富學生獲取信息的渠道、培養學生自學的能力。學校的教學資源還包括完善的實習實訓設施，課程的部分內容可以在實訓室進行現場教學，如通過CAD／CAM應用軟件自動生成零件的數控加工程序，通過教師現場指導進行實物的加工，這對學生熟悉工廠加工環境，盡快適應將來的工作崗位具有積極的意義。

（三）提高教師教學水平

CAD／CAM技術是一門綜合性強，并且不斷發展的現代設計與制造技術。要講好這門課，教師必須對課程內容和其他相關課程知識有深入的了解和掌握，同時還應積極參加相關的科研活動及培訓，以科研促進教學能力的提高。此外，教師還可通過和其他教師進行討論、相互學習各自教學中的長處來提升自己的授課能力和水平。同時，應充分重視學生提出的意見和建議，以學生為中心，圍繞學生及時改進自己的教學方法和方式。

實踐證明，進行以上教學改革后，CAD～AM應用技術課程教學取得了一定的效果。為適應科學技術及學科建設的不斷發展，以及工作崗位對人才培養的要求日益提高，還需要不斷地總結經驗，繼續探討教學改革的方法，將教學工作做得更好。

（責編 吳筱）