應用型人才培養模式下的CAD教學研究

張新杰　周建強

【摘 要】CAD課程是農業機械化及其自動化專業的專業課程，具有很強的實踐性和應用性，其教學內容、教學方法應該和應用實際緊密相連。本文分析了在應用型人才培養模式下的CAD教學中存在的一些問題，對應用型人才培養模式下的CAD的教學內容、教學方法進行了研究，旨在提高學生運用CAD知識解決工程實際問題的能力。

【關鍵詞】農機化；CAD；教學內容；教學方法

CAD技術作為杰出的工程技術成就，已廣泛地應用于工程設計的各個領域，并產生了巨大的經濟效益。與傳統繪圖方法相比，CAD具備速度快、效率高、精度好、使用方便等優點，這讓它漸漸替代了傳統的手工畫圖方式，現在幾乎所有企業都使用CAD進行設計，越來越多的企業需要一線的技術人員能熟練掌握CAD技術。因此，國內大多數高等院校都相繼開設了二維和三維CAD教學課程[1]。

農業機械化及其自動化專業作為我校機電工程學院的重點專業，其二維和三維CAD課程陸續開出。在應用型人才培養模式下，如何進行有效的CAD教學，以提高學生的工程實踐能力，是CAD教學中必須面對的問題。本文研究了農業機械化及其自動化專業的CAD課程的教學內容和教學方法存在的問題，并提出了教學內容和教學方法的改革。

一、CAD教學現狀

（1）三維設計僅限于建模。生產實踐中，二維CAD主要完成繪圖功能，而三維CAD軟件中具有相當多的模塊和功能，三維CAD圖不僅僅是圖形功能，還可以進行運動仿真和運動分析，進行干涉檢查，進行公差設計以及CAE分析，分析工程構件的受力和變形。除此之外，制造時，其三維零件圖還要用來編程加工，而編程加工時，需要根據加工要求選擇圖形要素，而幾何要素選取的方便與否與畫圖方式有關，在三維軟件中，同一個型體，同時選中， 不能隨意分割，因此在繪圖時，必須考慮加工工藝。因此， CAD教學中的教學內容不是孤立的[1]。

（2）綜合實例選擇偏離具體專業，與專業聯系不密切。在教學實例的選擇上，主講教師通常會選擇一些常見物品作為載體，載體間無相互聯系。或者選用教材的通用例子作為教學載體，學生在校期間所學基礎知識十分扎實，但到具體工作崗位后解決實際問題的能力較差，其原因是教學中引用的工程實例較少，教學不能基于相應的專業工程項目來設計教學情境，提高學生的工程實踐能力。

（3）在教學過程中，學生缺乏主動性和積極性。由于CAD涉及了多門課程，包括機械制圖、機械設計、機械制造技術、模具設計、數控機床加工等技術，因此對該課程要求較高，學習的難度也比較大。學生在學習過程中，雖然主觀愿望想學，但是長期以來形成的習慣，總是希望老師能在課堂上講解所有的東西，缺乏學習的主動性和積極性。

因此，研究面向農機設計與制造的CAD教學內容和教學方法，注重軟件功能模塊間的相互聯系，改善教學方法、增強工程素質教育，激發學生的學習興趣。是三維CAD教學中亟待解決的問題。通過教學內容和教學方法的改進，提高學生的思維能力和實際操作技能，增強他們理論聯系實際的能力，培養學生的創新精神，使學生養成善于觀察、獨立分析和解決問題的習慣，實現提高學生的技能、磨礪意志、活躍思維和擴展視野[2]。

二、CAD教學內容和教學方法的改革

（1）研究二維草繪模塊、實體造型及裝配模塊教學的連貫性。在三維CAD設計中，首先要建立二維草圖，建立二維草圖時，要考慮實體造型，而前二者又與裝配相聯系，建立合理的裝配關系。在教學順序上合理地穿插進行，效果更好。

（2）確定與學時相適應的教學內容和與實際工作緊密相連的教學模塊。在三維CAD造型過程中，有許多方法，其中包括基本方法和快捷方法，建立草圖的方法也很多，在有限的學時內，優選這些方法，是保證質量的同時，提高教學效率和效果所必須的。調研農機制造公司，研究三維CAD眾多的模塊中，哪些是生產實踐中使用較為頻繁的，除了基本造型特征方法外，還有一些是可選擇的項目，比如，如何利用參數驅動功能進行系列化零件設計、零件的特征管理與修復、鈑金特征建模、工程圖的轉換、設計順序（自上而下或自下而上或中間設計）等。因此，有必要通過對企業進行調研，確定教學模塊的選擇順序[3]。

（3）研究草圖和建模特征在不同零件類型中的適用場合。在三維CAD軟件中，要完成同一形體，其造型方法是相當多的，但各有優缺點，尤其是如何考慮構件后面的造型，會涉及到建立一些參考點、參考平面等，如果前面的草圖和造型方法不合適，會影響后面的造型效率，甚至丟失一些參考幾何體，出現“懸空”現象。因此，如何考慮前后聯系的造型方法和建立草圖的選擇就成為本課題研究的內容之一，將這些教授給學生是十分必要的。

（4）教學中貫徹以學生為主體的教學理念。以學生操作為主線，布置任務，學生分組討論決策，練習特征造型，最后獨立完成任務。學生邊學邊做，老師邊導邊教，學生在操作過程中發現問題，分析問題，解決問題，項目完成后進行技術對比、技術總結。老師引導學生分析問題、解決問題，集中分析難點、提供技術指導。并緊跟先進制造技術的發展方向，將有關先進制造技術方面的新技術、新工藝傳授給學生，使學生掌握最新的技術發展動態。采取設問、提問、反問等方式調動學生的學習熱情。授課中以講明基本概念為原則，講授、練習、示范相結合[4]。

（5）教學過程中，以典型學習任務、工作過程為課程內容的核心，形成學習項目或課題，并將之根據職業能力形成的規律，進行組合和順序編排，確定學習情境。采用引導教學法、小組協助教學法、案例教學法、示范教學法，“理論-實踐-創作”一體化的教學模式，以典型農業機械項目為工作任務進行模塊化項目教學，教學過程基于產品的工作流程[5-6]。

三、結語

在科技技術快速發展的今天，CAD作為一門實踐性很強的課程，其教學必須密切聯系實際，教學內容和教學方法要與時俱進。本文研究了我校農業機械化及其自動化專業的CAD課程教學，指出了其在教學內容和教學方法中存在的問題，并提出了CAD教學內容和教學方法的改革方法。在教學中堅持教學和工程實際的聯系，調動學生的學習積極性，增強他們理論聯系實際的能力，以培養工程技術的應用型人才。

參考文獻：

[1]劉劍飛，王興國.CAD課程教學模式的探討[J].中國現代教育裝備，2008（12）：91-93.

[2]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.

[3]王欣剛. CAD教學改革的探索與實踐[J]. 計算機光盤軟件與應用，2011（11）：226-227.

[4]劉曉峰.土木工程CAD教學實踐的探討， 科技信息[J]. 2009（13）：5-12.

[5]陳金偉.實施分層次教學 促進中職教育可持續發展[J].職業與技能.2008（03）：31-35.

[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.