高校轉型背景下CAD/CAM/CAE實踐課程引入PBL法實踐教學的探討

胡瑞　許春霞

摘 要 CAD/CAM/CAE是一門理論與實踐結合較緊密的課程，以增強機械類學生實踐創新能力為目標。基于機械工程專業教學大綱服務于實踐教學計劃，以PBL（Problem-Based Learning）教學法著手，開展本專業PBL法的教學規劃、思路設計、教學環節、學習方法和效果評定等方面對CAD/CAM/CAE實踐課程中PBL法的教學影響進行了探索。本研究將有助于促進PBL法在轉型背景下工科類高校CAD/CAM/CAE實踐教學中的應用和推廣。

關鍵詞 CAD/CAM/CAE實踐課程 實踐教學 PBL教學法 教學探索

高校轉型背景下，迫切需要應用型本科院校著重以培養應用型、復合型和技能型人才為核心，改變重理論輕實踐、重知識輕能力的現狀。[1]CAD/CAM/CAE（CAD-Computer Aided Design；CAM-Computer Aided Manufacturing；CAE-Computer Aided Engineering）實踐教學是機械類專業實現素質教育和應用型人才培養目標的重要環節。[2]國內很多院校機械類專業成立時間雖然較久，但CAD/CAM/CAE實踐課程教學體系尚不完善。部分專業課程缺少配套CAD/CAM/CAE實踐課程內容引入，同時實踐環節很多僅限于上機練習，使矛盾愈加突出。這不但影響了理論教學效果，還易導致學生產生“重理論，輕實踐”的傾向。[2]基于此，迫切需要一種新型的CAD/CAM/CAE實踐教學體系來改善現狀。

為促進CAD/CAM/CAE實踐教學，本文結合本校師資條件、設備儀器和實踐教學的具體情況，在CAD/CAM/CAE實踐課程中引入了PBL教學法，探討了對PBL教學法適合CAD/CAM/CAE實踐課程教學中的應用研究。

1 CAD/CAM/CAE實踐課程教學的目的與任務

CAD/CAM/CAE實踐課程是機械類學生完成理論與實踐相促進，以增強學生實踐創新能力的訓練課程體系之一。因此，CAD/CAM/CAE實踐教學體系改革需要優化其教學模式、知識體系、課程設置和教學手段等，并提倡學生自主學習，以不斷提升CAD/CAM/CAE實踐教學質量。

2 PBL教學法原理

2.1 教法原理

PBL是Howard Barrow于1969年首創的以問題為導向的教學方法，已成為國際上院校眾多課程中較為流行的教學模式。[3]本文將PBL法應用在CAD/CAM/CAE實踐教學體系改革中，采取“以問題為中心、以學生為主體、以教師為主導”的教學模式，面向CAD/CAM/CAE實踐課程的諸多問題探討，以增強學生自主學習能力和解決問題技能。

2.2 CAD/CAM/CAE實踐課程引入PBL教學法

CAD/CAM/CAE實踐課程教學中的PBL教學法的實施流程：指導教師在課堂講授CAD/CAM/CAE實踐課程有關章節基本概念后，開展問題任務的設置與選取→按學習的目標要求和考核知識點，提出并向學生下達問題任務→學生可多形式分組、組內討論分工、問題任務選擇分組、提交問題任務解決方案→實踐操作可行后，開展成果交流并匯報→總結成功案例與評價模式開展。

3 CAD/CAM/CAE實踐課程教學中的PBL教學法實施

3.1 知識原理講解

在機械類CAD/CAM/CAE實踐課程內容分解和安排中，指導老師首先需要細講課程內容的基本原理和基礎知識，然后將其設置成相關聯的問題任務。PBL教學法要求參與實踐課程的學生應具備了一定的專業基本原理/知識，其目標就應重點應用這些基本原理/知識結合問題任務去拓展和創新課程實踐，而不僅僅是簡單體驗、模仿和驗證所學理論。

3.2 問題任務設計

在實踐課程中，指導老師通過巧設問題情境完成問題任務的設計和布置，并構建各問題任務之間聯系和知識拓展網。PBL教學法的核心是導航作用——讓學生遵循問題任務對學習過程的貫穿作用，這些精心設計的問題任務是保證PBL教學法能夠取得良好教學效果的關鍵。

3.3 自主研討

指導老師應根據問題任務將學生按照多種形式進行分組學習，以方便各分組學生能夠進行相應成員和相應問題進行有效交流。本課程實踐教學采用的分組形式有以下3種：（1）混合分組，即將參與實踐課程教學的學生混合編組，不以成績、能力或性格按差異性進行分組，這將有利于學生之間的相互帶動、相互提高和激發團隊的合作精神；（2）能力分組，即將參與實踐課程教學的學生按能力同一編組，以成績、能力或性格相近學生進行劃分成同一組，這將有利于指導老師因材施教進行分層教學；（3）自由組合：即將參與實踐課程教學的學生按興趣自由組合，以興趣相近、感情相融學生進行劃分成自由組合，這將有利于組內學生培養共同進退和攻堅克難的求實精神。

上述3種教學分組形式可以互為補充、統籌兼顧，并在一段時間后各分組學生可以協作調整，以促使各分組內、組間伙伴教學或指導的實踐機會最優化。

3.4 PBL教學法的動態評價

評價是PBL教學法過程中非常重要的環節，通過評價能反映學生的學習情況，向學生提供及時、恰當的反饋。CAD/CAM/CAE實踐課程引入PBL教學法采用發展性的動態評價分析方法，其組成：（1）評價內容：本實踐課程采用多種評價并行的方式。PBL教學法評價應基于學生個人和整個小組成員開展該課程前后的多方面變化及反饋效果為依據，而不是僅僅依靠學生成績的高低來判斷。（2）評價主體：為了使CAD/CAM/CAE實踐課程引入PBL教學法效果的評價是多元化，其評價主體除了指導教師評價、組內成員評價和組員自我評價外，還應有參與學生對指導老師的評價。（3）評價范圍：組內評價與組間評價相結合。組內評價可參考實踐教學中學生研討中其發言的次數、解決問題任務的貢獻、資料有效收集程度和書面報告質量等進行綜合動態評估；組間評價可根據每次分組討論會中各組組員之間的合作解決問題次數、方案討論參與度和結果匯報貢獻度等方面考查。

3.5 實施效果對比研究

為驗證應用PBL法的新型CAD/CAM/CAE實踐教學模式的效果，以南昌工程學院機械與電氣學院的機械工程專業為試點。在機械設計制造及其自動化專業2015年級和2016年級中各抽取2個班級作為試點班級，對其開展PBL法的新型CAD/CAM/CAE實踐課程教學，并在學期末對該年級學生進行訪談調查、理論成績、綜合解決實踐成果、創新類比賽成績進行對比分析，把PBL法的CAD/CAM/CAE實踐教學模式的效果與舊實踐教學模式的效果進行對比研究；基于數據分析與結果討論，開展PBL法的教學效果和注意事項的總結與歸納等。

4 CAD/CAM/CAE實踐課程教學中PBL法的影響因素

4.1 課程的問題任務

設計的課程問題任務主要來源于兩個方面：（1）學生所在學科專業領域中可拓展知識相關聯的其他學科，其可能涉及到的學習問題、拓展及困擾所在。（2）機械類企業實踐作業過程中常常出現的問題。高質量的問題任務設計有利于培養學生的發散思維訓練和橫向思維拓展，以促進學生通過實踐加深理論知識的理解和深化，這是該環節設計的初始目的。

4.2 教師的隱性作用

PBL教學法是以學生為主并激發其自主探究問題任務的開放式模式，指導老師作用從表面看像是弱化了，但其引導和意見反饋為主的隱性作用卻加強了。[4]PBL教學法在實踐教學過程中對指導老師綜合素質提升有相應的嚴格要求，指導老師不但需要熟練掌握各章節涉及本專業的知識體系和CAD/CAM/CAE實踐課程的詳細內容，還需要具備相關學科知識、較好的邏輯思維能力、熟練的實踐操作能力、靈活的知識應用能力和提出問題與分享解決方案的能力、善于激發參與實踐課程學生的學習熱情，以實現寓教于樂和把握課堂進度等技巧。

4.3 學生的參與度

PBL教學法在CAD/CAM/CAE實踐課程中的成功實施，除了指導老師積極引導和幫助外，參與實踐學習的學生也應主動配合，其首先要積極查找相關問題任務的資料、在各分組內應主動開展與其他組員的交流溝通，并通過有效研討獲得這些問題任務的最佳方案，并經多次驗證與意見反饋，直到實踐教學問題任務真正圓滿解決。

5 結論

PBL教學法引入CAD/CAM/CAE實踐課程中，是將問題任務貫穿于實踐課程的教學中，以驅動學生自主學習、合作學習、鍛煉創新思維和提升自我實踐動手能力的教學模式，其可激發實踐過程中參與學生的學習熱情，以提高學生對本專業及課程的熟悉程度。與此同時，也增強了教師自我學習、設計適宜問題任務的能力，以提升自己的教學水平。因此，PBL教學法在高校轉型背景下可廣泛應用在應用型高校CAD/CAM/CAE實踐課程教學中。

參考文獻

[1] 高雪春.轉型背景下地方高校教師實踐教學能力的提升策略研究[J].銅仁學院學報，2015.17（6）：111-115.

[2] 張德強，張曉光，王海洋.機械CAD/CAM理論與實踐融會教學研究[J].遼寧工業大學學報（社會科學版），2011.13（1）：126-128.

[3] 葉樹江，袁海燕.適應認證要求推進工程教育問題學習（PBL）教學模式實施[J].黑龍江高教研究，2016.2：171-173.

[4] 滿喜，鄭松玲.基于PBL模式下的運動生物力學實驗課程建設[J].內蒙古師范太學學報（教育科學版），2013.26（3）：68-70.