農業機械化及其自動化專業CAD教學探索

周建強++張新杰

摘要：CAD課程作為農業機械化及其自動化專業的一門專業拓展課程，主要用來培養學生的專業能力和職業能力，因此其教學及效果顯得非常重要。本文從教學內容、教學方法兩方面對農機化專業的CAD教學進行了探討，并對其效果進行了分析。

關鍵詞：農業機械化；CAD；教學內容；教學方法

引言

自上世紀70年代CAD技術問世以來，隨著計算機技術的迅猛發展，機械CAD憑著準確的數據處理能力和高超的圖形處理能力，在機械設計領域得到了廣泛的運用。農業機械化及其自動化專業主要培養農業機械方面的專業技術人才，具備農機機械的基本設計及制造能力，因此，在該專業中開設CAD課程非常必要，各個鑒于社會各行業對CAD技術人才的強烈需求，近年來，國內多數高等院校農業機械化及其自動化專業都相繼開設了二維和三維CAD教學課程[1]。

最近幾年來，由于課程改革的不斷深化，CAD課程的學時受到了限制，我校農業機械化及其自動化專業的CAD課程是授課24學時，上機24學時。教師如何在有限的時間內對教學內容進行優選，并采取合適的教學方法，以達到滿意的教學效果，提高學生的機械設計能力，是CAD課程的教師必須面對的問題。

本文分析了現階段CAD課程教學內容和教學方法存在的問題，以此為基礎，提出了教學內容的優選設置及教學方法，并對其教學效果進行了總結。

1.CAD教學存在的問題

1.1教學內容

由于CAD涉及計算機圖形學、有限元法、計算機仿真、計算機信息集成技術等知識，涵蓋了從產品設計、產品分析到產品數控加工的整個流程，在有限的教學學時內，不可能將全部內容均作詳細講解，需要對教學內容進行選擇。從目前的教學狀態來看，現階段教學內容存在以下幾點問題：

（1）教學目標不明確，知識總體架構搭建不夠。由于CAD涉及的內容比較廣，且教學學時有限，在CAD教學中過程中可能出現教學目標不明確，主講教師可能著重講解軟件的操作和使用技巧，而缺乏對知識總體架構的搭建。這樣，學生在學習過程中，缺乏獨立分析、解決工程問題的實踐能力和創新能力。

（2）教學內容和實際相脫節，在CAD教學中，教師往往按照教材順序講解，有些內容是生產中必須的，但課程中不涉及，比較普遍的問題，如三維教學中草圖繪制、基準特征、建模特征和附加特征會詳細講解，而系列化零件設計、工程圖轉化和設計則不涉及，而工程圖是目前生產中必須使用的，教學內容脫離了生產實際，以至于學生畢業后，可以很好地完成三維繪圖，但不能合理轉化成工程圖。在裝配設計中，講解的是把已經設計好的零件進行裝配，這些零件是提前按照圖紙畫好的，不存在干涉等問題，但實際生產中，需要從零件設計開始，如果各個零件分別設計，最后的裝配就會出現問題，如何使用自上而下的設計，教學中不進行講解。學生在學完這門課程之后還不清楚如何發揮三維軟件強大的功能。因此，對于如何應用到生產實際中，還有一定距離。

1.2教學方法

（1）在教學方法上，教師常采用逐個指令講解演示、學生按部就班練習的方式進行，這種教學方法不能有效提高學生學習的積極性、不利于培養學生的綜合素質。教學方法單一，以命令為主，缺乏關聯性的教學方法加上僅在機房中教學，學生的興趣提不起來，盡管采用邊講邊練的教學方式，老師講授某個命令或者操作之后，學生現場操作，老師現場指導，但很多老師仍然沿襲理論課程的教學方式，強調知識體系的完整性、邏輯性、嚴密性，先講解軟件操作界面，然后按照圖標順序依次講授基本命令，接著繪制一個簡單的例子，最后進行復雜實例的建模.這樣有一定的教學效果，方便學生理解，但也容易導致學生只懂得各個建模命令的堆砌，不清楚三維建模的設計思想，更無法形成自己的建模思路和風格，最終只是把三維軟件當成一個簡單的建模工具，而不是實現設計理念的良好的輔助手段，也容易讓學生失去自主學習的興趣[2]。

（2）在教學理念上，強調軟件操作而不注重設計思想，使學生對軟件的了解缺乏系統性目前，由于課時等一些條件限制，老師在課堂上只是針對軟件操作加以介紹，但對于一些和軟件相關的先進設計思想和方法都沒有介紹或者言之較少， 例如，軟件的參數化思想、Top-Down 的設計方法等等，作為CAD/CAE/CAM一體化的三維設計軟件，它在分析、仿真方面的功能也非常強大，恰當的使用能夠使簡化設計過程，使設計結果更精確，缺少這些講解，學生對于三維設計軟件的理解會趨于片面.

2.CAD教學內容的設置及教學方法的選用

2.1 教學內容的設置

（1）明確教學目標，搭建總體知識架構。在CAD教學過程中，重點搭建農機專業的總體只是架構，關注農業機械工程應用中的基本概念和方法，使學生對現代機械設計、分析和制造形成一個完整的知識體系，并將各種知識有機地聯系在一起[3]。

（2）以農業機械為對象，與各種設計相聯系。針對農機設計與制造學生特點，授課內容結合案例教學，從最簡單的草繪開始，以農業機械上的零件為主導，將授課內容與農業機械緊密結合，不僅使學生學到CAD的內容，同時認識農業機械。草圖繪制采用拖拉機外形；拉伸-切除功能采用懸掛架；復雜曲面造型采用犁體曲面；鈑金采用拖拉機護板；等等。

2.2教學方法的選用

（1）在教學方法上，以項目教學法為主，對于項目教學法中的項目設置和情景設置，擬采用嵌套模塊的方式，有大模塊項目和小模塊項目，將其劃分為：二維草繪模塊、實體造型及裝配模塊、曲面設計和造型模塊，并在相應的模塊學習中選擇2-3 個項目進行學習，考慮到學習的連貫性， 模塊間的學習項目設置一定的相關性， 使每個模塊下的小項目合在一起就是一個大的項目， 即將一個大項目分解在各個學習模塊的小項目中，通過小項目的實施，達到相應的教學目的，同時調動學生學習的積極性、主動性、動手能力和創新能力，全面提高CA D/ CAM 課程的教學質量[4，5]。

（2）在教學過程中，組織學生參加各類CAD競賽，以賽促教，提高學生的綜合運用能力和實際設計能力[6]。

3.結束語

CAD作為一門實踐性很強的課程，其教學方法要基于實用主義學習理論，應該區別于傳統的以傳授知識為主的傳統教學方法。因此，本課程以調研工程實際使用模塊和模塊內的具體內容作為教學內容的改革。同時，在教學中，采用以項目教學法為主，引導教學法、小組協助教學法為輔的教學方法，形成“理論-實踐-創作”一體化的教學模式，使課程學習和教學更有實用性，能有效提高學生的學習效果，對于培養應用型人才大有裨益。

參考文獻：

[1]仲梁維，陳龍，張強.計算機輔助設計教學改革[J]， 教育教學論壇， 2012（18）：33-36

[2]楊瑤.高校本科AutoCAD課程教學改革初探[J].中國科教創新導刊，2011（5）：12-15

[3]丁喬，仵亞紅，李茂盛.工程制圖與CAD繪圖課程融合式教學的研究與實踐[J].機械管理開發，2011（2）.

[4]周虹.基于web的CAD/CAM 教學與數控加工系統的開發[J].機械制造與自動化，2012（01）.

[5]王偉，張融，張秀梅. 以培養學生工程實踐能力為主線的獨立學院機械CAD/CAM課程的教學改革與研究[C]. 機械類課程報告論壇論文集，2011（11）.

[6]王喜鴻，王良成，周密.論以學科競賽促進理工科學生實踐創新能力的提高[J]. 實驗室科學， 2011，14（4）：1-3