信息化手段在CAD/CAM課程教學中的創新應用

【摘要】通過《車輪模型的構建與加工》項目為載體，在教師主導、學生主體，“做、學、教”三種統一的教學理念指導下，以提升學生的職業崗位核心能力為宗旨，從項目準備—項目引入—項目分析—項目實施—項目展評—總結拓展六個環節全面闡述了如何運用信息化手段來化解教學中的重難點，解決傳統教學中存在的問題，從而有效地提高學習效率和教學效果，展示了一種全新的信息化教學方式。

【關鍵詞】信息化；模型構建；職業崗位核心能力；教學方式

一、引言

隨著全國職業院校信息化大賽的開展，通過大賽來帶動職業教育現代化，本文通過《車輪模型的構建與加工》項目為載體，在教師主導、學生主體，“做、學、教”三種統一的教學理念指導下，以提升學生的職業崗位核心能力為宗旨，從項目準備—項目引入—項目分析—項目實施—項目展評—總結拓展六個環節來分析在CAD/CAM課程教學中如何運用信息化手段來化解教學中的重難點，解決傳統教學中存在的問題，從而有效地提高學習效率和教學效果。

二、教學分析

1.學情分析

計算機輔助設計與制造專業中高職四年級學生在能力方面具有一定的識圖能力，機加工工藝有一定基礎和一定的CAD繪圖能力；在知識方面已經學習了草圖繪制、拉伸等操作，但實體造型設能力不夠；在情感方面大部分同學對軟件有一定的學習興趣，部分同學興趣濃厚。

2.教學內容整合

根據CAD/CAM專業學生未來從事的崗位分為5個知識模塊，本項目將實體建模、裝配、工程圖及加工融合在一起。之前學生已經學習了草圖繪制，前期項目是渦輪蝸桿減速箱的構建，學習了拉伸、孔命令；現在進一步通過車輪模型的構建與加工來學習旋轉、陣列、放樣、裝配及制造命令的使用；后續項目是汽車其他零部件的構建；所有項目完成后的作品可以裝配為一部完整的汽車，見圖1。將命令練習和運用融入到汽車零件造型中來，從而來激發學生們的學生興趣，滿足“夠用、適用、實用”的原則。

3.教學目標確定

根據分析，確定了知識目標是：掌握旋轉、陣列、放樣、裝配的使用方法；技能目標是：能靈活運用命令構建和加工模型；素養目標是：培養學生探索、研究、創新、合作的職業素養。重點為旋轉、放樣、陣列、裝配及加工命令使用方法的掌握；難點為是零件實體特征構建一般步驟的掌握。

三、教學過程——信息化手段的運用

具體的教學過程見流程圖2，大致可以分為：項目準備——項目引入——項目分析——項目實施——項目展評——總結拓展六個環節，下面將從傳統教學中存在的問題和突破的方法進行分析。

1.項目準備

存在問題：

（1）書本預習枯燥；

（2）知識與應用脫節。

突破方法：

（1）教學平臺、電子教案（圖3）；

（2）模型庫結構分析軟件（圖4）。

要上好一堂課，提前的預習思考必不可少，但是書本預習比較枯燥，為此搭建了教學平臺，將知識點已更直觀形象的方式存放于電子學案中。在課前，學生通過登錄CAD/CAM技術教學平臺，在課前根據學案了解學習目標與課程任務進行知識準備，從而有效地提高了預習效果。

在以往教學中，知識與應用往往分步教學，為了讓學生在將來就業更快的適應崗位，特地開發了模型庫結構分析軟件，將機械結構的知識融入到軟件教學中來，做到學科的結合。打開軟件，進入項目圖標層，點擊車輪，出現其裝配立體圖，再雙擊，零件分開，將鼠標放在相應的位子上會出現名稱與作用，復雜的零件還可點開了解其剖面的結構，這樣在課前，讓學生充分了解輪轂和輪胎的結構，為項目的展開作好鋪墊。

2.項目引入

存在問題：學習興趣不夠濃厚，職業面向模糊。

突破方法：視頻導入，職場角色扮演。

課堂開始播放一段關于為暢想未來汽車車輪的視頻引入課題，以此來激發學生的學習興趣和創作熱情。

四年級的學生即將就業，然而職業面向模糊不清，所以將實訓機房設置成開發部，教師擔任項目總監，下達設計任務書（圖5），完成四款不同風格

車輪的設計與加工，學生分成4個項目小組，組員推選項目組長，進行任務分工（圖6）及進度把握，其他組員進行結構、外觀設計、完成工程圖和加工，任務完成后，可進行角色互換。通過模擬真實的工作場景，讓學生進行職場角色扮演，感受工作氣氛，有效地促進學生技能和綜合能力的培養。

3.項目分析

存在問題：模型構建無從下手，設計順序不明確。

突破方法：小組討論，構圖游戲（圖7，圖8）

確定輪轂和輪胎的構圖順序與方法，是本項目的難點。學生們拿到圖紙存在模型構建無從下手，設計順序不明確的問題，為此在老師的引領下讓項目組長組織同學們對輪轂輪胎的體素分解、建模方法、建模順序展開討論，形成初步方案，培養探究、思考的習慣。

針對難點，本課程特地開發了構圖思路互動游戲，小組合作完成，點擊開始游戲，根據中間的圖片，頭像變亮的同學選擇正確的構圖方中間更換下一步的效果圖，下一位同學繼續選擇，通過游戲對形成的初步方案進行修正，思路進行導向，增加了學習的趣味性，培養合作意識，構圖完成游戲結束。輪胎比較簡單，以拖動圖標的方式實現。游戲完成后，正確填寫構圖方法和順序的表格，難點突破。

4.項目實施

針對問題：命令繁多，步驟復雜，難記易忘

突破方法：視頻教學，實體建模技術詞典

在項目實施環節中分為6個任務：

構建輪轂、構建輪胎、裝配輪轂和輪胎、外觀設計見圖9。前4個任務完成車輪的設計。知識從結構到外觀，能力從仿形到創新。

在每個子任務中，涉及到命令繁多，操作步驟復雜，難記易忘的問題。所以，在每個任務前，老師視頻演示對命令的基本操作進行講解，做好知識鋪墊。學生在完成任務時進行命令運用，是本項目的重點，遇到問題可以通過建模詞典、同學探討、老師輔導等方式來解決。從而體現了教師主導、學生主體，“做、學、教”三種統一的教學思想。

為了幫助學生自主學習開發了實體建模技術詞典（圖10），在學習中遇到不會的命令，打開軟件，點擊相應的命令圖標，其知識點及操作視頻就會出現。軟件幫組老師為學生更快的解決問題，節省了學習時間，提高了學習效率。老師通過智能教學平臺對任務進行全程監控，如果遇到實在無法解決的問題，學生在終端機上舉手，老師單獨輔導，從而讓學生能靈活運用命令進行實體建構，突出重點。

模型設計完以后，轉化為二維工程圖，局部及剖視圖能清楚的表達了內部的結構并標上尺寸，完成任務5（圖11）。從圖片到模型再到圖紙完整的展現了產品的設計過程，全方位訓練學生的專業技能。

為了驗證設計的合理性，對輪轂進行了加工仿真，完成任務6（圖12）。共有8個工序：粗車內輪廓、精車內輪廓、出車外輪廓、精車外輪廓、粗車底槽、精車底槽、粗銑端面及孔、精銑端面及孔。

5.項目展評

設計完后，先組內交流，選出最佳仿形和創新作品（圖13），項目組長介紹建模思路和外觀設計，在展示中體現學生設計的亮點，找到不同的設計思路，發現學習過程中的共性問題。為了進一步檢測對知識點的掌握情況，老師組織同學在線測試，電腦自動評判并生成成績。

教師對學生提交的作品給出過程和總結性評價，和在線測試成績形成成績單，學生可在線查詢。在線評價反饋系統還可對整個班級的成績統計分析，形成柱狀圖（圖14），方便老師查閱，指導教學。

6.總結拓展

老師對各小組的作品進行點評，首先肯定學生的創意與探究學習的精神，對共性問題再講解，對學習難點再突破，再將知識要點條理化，加深認識，強化技能。最后布置課后作業，將完成作品上傳到平臺，知識鞏固。在課后學習中遇到的問題可以在學習論壇中交流討論。從而打破了傳統學習中時間和空間的界限，形成共同學習空間，不斷提高。

四、教學總結

本實訓課題基于自主開發的網絡學習平臺開展教學，充分運用多種信息化手段，讓學生通過自主學習和小組合作的方式完成實踐項目，旨在讓學生在未來能成為合格的專業技術人才。

參考文獻

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[2]侯小菊.職業院校教師信息化教學能力的建構勢在必行[G].江蘇教育，2013（2）.

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作者簡介：（1979—），女，重慶人，研究生，現供職于無錫機電高等職業技術學校，主要從事CAD/CAM、模具設計與制造方面的研究。