工程案例教學(xué)法在“機(jī)械CAD/CAM”課程中的實(shí)踐探索

摘 要：為了加強(qiáng)“機(jī)械CAD/CAM”課程的教學(xué)質(zhì)量，本文闡述了工程案例教學(xué)法的基本含義，分析了在“機(jī)械CAD/CAM”課程中應(yīng)用工程案例教學(xué)法需要注意事項(xiàng)，并探究了工程案例教學(xué)法的引入以及實(shí)踐應(yīng)用方法。以期望為廣大同行提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：工程案例教學(xué)法；機(jī)械CAD/CAM；實(shí)踐探索

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.110

CAD/CAM技術(shù)也稱(chēng)作計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)[1]，它是隨著數(shù)字化信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，所產(chǎn)生的一種新技術(shù)，主要特點(diǎn)有綜合性強(qiáng)、學(xué)科交叉以及知識(shí)密集等等。在許多領(lǐng)域中都廣泛應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，例如：建筑、輕工、紡織、船舶、汽車(chē)、航天、航空、電子以及機(jī)械等領(lǐng)域。CAD/CAM技術(shù)不僅是信息化、數(shù)字化制造技術(shù)的基礎(chǔ)，在對(duì)現(xiàn)代化國(guó)家工業(yè)、科學(xué)技術(shù)的水平進(jìn)行衡量時(shí)，它也作為衡量標(biāo)準(zhǔn)之一。現(xiàn)階段，CAD/CAM技術(shù)人才持續(xù)增加，CAD/CAM的技術(shù)、方法以及原理的掌握和學(xué)習(xí)，不僅適應(yīng)當(dāng)今形勢(shì)發(fā)展，也是社會(huì)對(duì)技術(shù)人員提出的要求。

1 案例教學(xué)法

在1879年，Christopher Columbus Langdell（克里斯托弗·哥倫姆布斯·朗道爾）教授最早提出了Case Study（案例教學(xué)法），當(dāng)時(shí)他在美國(guó)哈佛大學(xué)擔(dān)任法學(xué)院院長(zhǎng)，他在《合同法案例》這本書(shū)中前言部分寫(xiě)到“原則和原理組成了科學(xué)的法律，任何一個(gè)原理達(dá)到現(xiàn)在這種地步均是經(jīng)逐漸演化的結(jié)果，也就是說(shuō)，這是一個(gè)漫長(zhǎng)、經(jīng)許多案例所獲得的發(fā)展道路，此發(fā)展通過(guò)一系列案例。所以這些原理最快和最好的有效掌握途徑，就是學(xué)習(xí)這些包含了相關(guān)原理的案例[2]。”這里強(qiáng)調(diào)案例教學(xué)法有助于學(xué)生更好的掌握和學(xué)習(xí)知識(shí)，隨后，在哈佛大學(xué)的專(zhuān)業(yè)教育領(lǐng)域教學(xué)中被廣泛的應(yīng)用，例如：工商管理碩士、法律教學(xué)等，并成為了“哈佛模式”的內(nèi)涵和特色之一。

對(duì)于案例教學(xué)法來(lái)說(shuō)，在課堂教學(xué)之中，編入真實(shí)案例。其中，案例背景采用真實(shí)情況，綜合性描述幾個(gè)或者一個(gè)有意義的事件，并通過(guò)一系列輔助手段，例如：計(jì)算機(jī)、照片以及圖表等，可讓人在其中獲得啟示例證。

在案例教學(xué)法利用學(xué)生充分表達(dá)出自己對(duì)案例的理解，以是實(shí)踐對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的高層次認(rèn)知。案例教學(xué)法就是通過(guò)案例的教學(xué)媒介來(lái)進(jìn)行教學(xué)的一種方式，相比于其它教學(xué)法中的案例來(lái)說(shuō)，即便兩者均是采用案例分析來(lái)教學(xué)，然而案例教學(xué)法以“案例—理論—案例”作為課堂教學(xué)模式，在課堂教學(xué)中，案例不僅出發(fā)點(diǎn)，也是落腳點(diǎn)。在理論知識(shí)的基礎(chǔ)上去探究案例，為更好的對(duì)案例進(jìn)行探究，應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)理論知識(shí)，而其它教學(xué)方法的課堂教學(xué)模式采用“理論——案例——理論”，在課堂教學(xué)中，理論知識(shí)不僅出發(fā)點(diǎn)，也是落腳點(diǎn)。分析案例是為了很好的熟悉理論知識(shí)，而掌握理論需要對(duì)案例進(jìn)行分析。案例教學(xué)法從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，可將其看為研究性學(xué)習(xí)的一種，其主要為探索性、自主性學(xué)習(xí)，研究專(zhuān)題從社會(huì)生活、學(xué)生生活中來(lái)確定和選擇，采用小組或者個(gè)人的形式來(lái)進(jìn)行親身實(shí)踐，并獲得切身體會(huì)，培養(yǎng)出學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神，使學(xué)生掌握科學(xué)的基礎(chǔ)方法，將學(xué)習(xí)到的知識(shí)綜合利用，使實(shí)際問(wèn)題得以有效處理。

2 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中案例教學(xué)法的注意事項(xiàng)

2.1 采取與處理案例

案例教學(xué)法應(yīng)用的效果好壞取決于如何選取案例，不然只會(huì)流于形式。課堂中在對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、概念進(jìn)行介紹的時(shí)候，教學(xué)案例一般采用工程設(shè)計(jì)實(shí)例，利用學(xué)生自主性對(duì)問(wèn)題進(jìn)行討論和思考，使學(xué)生可以獨(dú)立分析和解決問(wèn)題。對(duì)學(xué)生如何更好的運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行培養(yǎng)，提高教學(xué)成效。在分解與處理案例過(guò)程中，應(yīng)循序漸進(jìn)，初始階段教學(xué)內(nèi)容跨度要小，然后教學(xué)內(nèi)容緩慢的擴(kuò)展和加，達(dá)到知識(shí)深度、覆蓋面的相關(guān)規(guī)范需求。案例中需要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，符合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，重視案例內(nèi)容具有的趣味性、代表性以及實(shí)用性。在對(duì)“機(jī)械CAD/CAM”課程教學(xué)案例選擇過(guò)程中，側(cè)重關(guān)注實(shí)際與理論的密切關(guān)系，其具備一定程度的啟發(fā)性、典型性，使學(xué)生可以感覺(jué)到學(xué)習(xí)的興趣。如；在講解如何二次開(kāi)發(fā)AutoCAD過(guò)程中，可在AutoCAD的主界面中以菜單形式插入工程制圖中常常使用到的標(biāo)注符號(hào)，大幅度提高了繪圖效率，具有較強(qiáng)的實(shí)用性[3]。

2.2 組織互動(dòng)教學(xué)

在案例教學(xué)中，還需要有教學(xué)互動(dòng)。學(xué)生對(duì)抽象術(shù)語(yǔ)、抽象概念的內(nèi)化和理解皆由課堂討論來(lái)鞏固加深，讓學(xué)生可以快速把實(shí)踐體系、理論知識(shí)相結(jié)合，使學(xué)生可以獨(dú)立思考，教師和學(xué)生的共同努力是分析案例的關(guān)鍵點(diǎn)，把相關(guān)理論知識(shí)與案例內(nèi)容相結(jié)合，想要滿(mǎn)足此要求，需要教師將引導(dǎo)工作做好，使討論氛圍具有自由性和舒適性的特點(diǎn)。

2.3 上機(jī)練習(xí)與教學(xué)環(huán)境

在一定條件下，可將授課選在網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，在講解的同時(shí)，授課老師對(duì)于相關(guān)實(shí)例進(jìn)行演示，并且讓學(xué)生根據(jù)要求在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作，因?yàn)槭菍?shí)例典型，所以學(xué)生親自操作過(guò)之后，留下的記憶較為深刻。練習(xí)、教學(xué)兩者交替，提高掌握知識(shí)點(diǎn)的程度，防止出現(xiàn)課上聽(tīng)懂，課下忘光的現(xiàn)象。此外，在計(jì)算機(jī)上學(xué)生可以練習(xí)課堂教學(xué)內(nèi)容，在設(shè)計(jì)中融入計(jì)算機(jī)操作，這對(duì)學(xué)生未來(lái)學(xué)習(xí)和工作方面具有重要的指導(dǎo)意義。

2.4 回收作業(yè)與總結(jié)

在教師布置作業(yè)時(shí)，可與工程實(shí)例相結(jié)合，利用系列軟件來(lái)收集學(xué)生完成的作業(yè)，可將作業(yè)當(dāng)作學(xué)生平時(shí)成績(jī)，并且按照學(xué)生作業(yè)內(nèi)容縮反饋出來(lái)的一些問(wèn)題和解題思路，教師可以進(jìn)行總結(jié)和歸納，積累更多的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

2.5 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

以動(dòng)畫(huà)形式來(lái)制作各種教學(xué)案例，可以達(dá)到案例自動(dòng)操作演示的目的，通過(guò)學(xué)校進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的相關(guān)構(gòu)建，學(xué)生可隨時(shí)隨地在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上將所需要學(xué)習(xí)的相關(guān)課件以及動(dòng)畫(huà)形式的案例下載下來(lái)，并可展示個(gè)人作品，按時(shí)提交作業(yè)，這樣一來(lái)不但為學(xué)生提供消化課堂知識(shí)的條件，還減少了課堂筆記，有助于培養(yǎng)學(xué)生求知欲，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力[4]。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)使教師無(wú)法為若干個(gè)班級(jí)同時(shí)解決疑難問(wèn)題得意解決，利用主題討論，提供了學(xué)生之間、師生之間開(kāi)展技術(shù)交流、探究性學(xué)習(xí)以及技術(shù)溝通的條件。

3 引入案例教學(xué)法

3.1 案例教學(xué)法重要性

“機(jī)械CAD/CAM”課程教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)是講授所學(xué)的工具條和軟件命令，從初學(xué)者的角度來(lái)看，三維設(shè)計(jì)具有較多的指令。傳統(tǒng)的“機(jī)械CAD/CAM”課程教學(xué)主要是，由教師來(lái)講解軟件工具條所具有的一些作用，而學(xué)生則利用模仿來(lái)熟悉此軟件的一些相關(guān)指令。 對(duì)于案例教學(xué)法來(lái)說(shuō)，其重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，提高學(xué)生理論與實(shí)際問(wèn)題結(jié)合的能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，增強(qiáng)思維水平等等。相比于傳統(tǒng)教學(xué)方法，案例教學(xué)法更為突出。在講解“機(jī)械CAD/CAM”課程過(guò)程中，案例教學(xué)法的應(yīng)用，可加入已經(jīng)完成的任務(wù)，為學(xué)生提供實(shí)際鍛煉機(jī)會(huì)，突破傳統(tǒng)的操作方式，實(shí)施案例教學(xué)法可以使學(xué)生充分認(rèn)知和熟悉CAD/CAM軟件中相關(guān)的操作指令和工具條，更深刻、更全面的認(rèn)知軟件設(shè)計(jì)流程和實(shí)例設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而做到融會(huì)貫通、舉一反三的使用CAD/CAM軟件。

3.2 三維設(shè)計(jì)軟件選擇

例如三維造型軟件NX（UG），這種高端計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件具有易于操作、功能強(qiáng)大、界面友好的特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，例如：通用機(jī)械、船舶、航空航天、汽車(chē)等。它可以提供給豐富的功能選項(xiàng)給用戶(hù)，如分析與模擬、機(jī)械加工、機(jī)械設(shè)計(jì)、外形設(shè)計(jì)等。筆者認(rèn)為應(yīng)根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況，學(xué)生能力和特點(diǎn)的要求，來(lái)選擇適宜的軟件作為“機(jī)械CAD/CAM”課程教學(xué)中的三維設(shè)計(jì)軟件。

4 在課程教學(xué)中案例教學(xué)法的應(yīng)用

4.1 案例設(shè)計(jì)

在“機(jī)械CAD/CAM”課程中，教學(xué)案例應(yīng)結(jié)合課程的主要知識(shí)點(diǎn)、基本內(nèi)容，利用實(shí)際操作訓(xùn)練之后，使學(xué)生可以充分了掌握課程內(nèi)容，完成課程教學(xué)。本文中選擇階梯軸總成和直齒漸開(kāi)線齒輪作為課程教學(xué)案例。此案例中主要內(nèi)容有工程制圖、裝配模型和實(shí)體建模等，需要應(yīng)用到所學(xué)的理論知識(shí)點(diǎn)，有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，滿(mǎn)足課程的需求。

4.2 三維造型

在三維造型中，主要模塊有兩個(gè)，一個(gè)是模型裝配，另一個(gè)是實(shí)體建模。實(shí)體建模的時(shí)候，學(xué)生應(yīng)充分掌握操作三維實(shí)體建模的方法，其中包括了繪制維草圖的基本方法，繪制出幾何圖形，如矩形、圓弧、直線等；掌握三維實(shí)體形成方法，如：特征編輯、放樣、旋轉(zhuǎn)以及拉伸等。而在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，模型裝配屬于重要環(huán)節(jié)之一，利用模型裝配根據(jù)一定關(guān)系把各零件裝配成一個(gè)整體，可實(shí)現(xiàn)一些指定的功能。模型裝配模塊的常用工具有裝配件特征、約束創(chuàng)建、移動(dòng)、約束等。

在學(xué)生對(duì)三維實(shí)體造型相對(duì)簡(jiǎn)單的工具條和命令了解之后，每個(gè)小組均需要按照案例來(lái)完成三維造型（見(jiàn)圖1），為了保證每小組完成的模型存在差異性，依照學(xué)生學(xué)號(hào)來(lái)對(duì)案例規(guī)定尺寸進(jìn)行相應(yīng)改變，學(xué)生經(jīng)研究和討論之后，使操作問(wèn)題得以解決。

4.3 工程制圖

盡管未來(lái)發(fā)展方向以圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為主，但在其應(yīng)用未廣泛之前，機(jī)械工程師們?nèi)匀灰怨こ虉D紙來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，工程制圖設(shè)計(jì)屬于其主要構(gòu)成部分之一。在此模塊中，應(yīng)熟練掌握一些常用工具命令，如尺寸生成、尺寸標(biāo)注、繪圖、視圖等，以上一階段為前提下，各組分配組內(nèi)任務(wù)，把先前構(gòu)建的階梯軸工程圖，標(biāo)注好粗糙度、尺寸等（見(jiàn)圖2），將實(shí)際應(yīng)用與理論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步的結(jié)合。

5 結(jié)束語(yǔ)

在傳統(tǒng)教學(xué)模式背景下，案例教學(xué)法作為改革方法之一，不僅可以提高學(xué)生素質(zhì)，還會(huì)對(duì)素質(zhì)教育、教學(xué)改革具有重要意義。由于“機(jī)械CAD/CAM”課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，案例教學(xué)法的應(yīng)用，即在一定程度上維持了學(xué)生們的求知欲望和學(xué)習(xí)信心，也提高了學(xué)生參與度，有效加強(qiáng)了學(xué)生們的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、實(shí)踐與理論知識(shí)結(jié)合的能力，培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新和工程意識(shí)，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用“機(jī)械CAD/CAM”知識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫慧.項(xiàng)目教學(xué)法在機(jī)械CAD/CAM實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中的實(shí)踐[J]. 時(shí)代教育，2016（15）：222-222.

[2]康瑜.基于工程案例的CAD/CAM項(xiàng)目教學(xué)研究[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2015（22）：163-164.

[3]石春娜，王育曉，田敏等.案例教學(xué)法在專(zhuān)業(yè)法規(guī)課程中的探索與實(shí)踐——以“營(yíng)銷(xiāo)專(zhuān)業(yè)法規(guī)”為例[J].求知導(dǎo)刊，2016（04）：144-144.

[4]敖培云.工程案例教學(xué)法在機(jī)械制造基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 中國(guó)管理信息化，2015，18（20）：235-235.

課題：2015山東省職業(yè)教育與成人教育科研課題《工程案例教學(xué)法在“機(jī)械CAD/CAM”課程中的實(shí)踐探索》，編號(hào)2015zcj002

課題：《基于虛擬企業(yè)教學(xué)平臺(tái)的機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生工程能力培養(yǎng)模式研究》編號(hào)：YCXY-X2014001

作者簡(jiǎn)介：孫芹（1979-），女，山東威海人，碩士，副教授，研究方向：機(jī)械制造及自動(dòng)化。