基于應(yīng)用型本科機(jī)械CAD（CAM）的理論與實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)化

陳宇　王玉勤　董慧芳

摘要：“應(yīng)用型本科”是對新型的本科教育模式的探索，文章針對應(yīng)用型高校的辦學(xué)定位，以培養(yǎng)機(jī)械應(yīng)用型人才為目標(biāo)，針對《機(jī)械CAD/CAM》課程的傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行闡述，分析了傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的問題，并結(jié)合課程特點(diǎn)對該課程的理論與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化以提高教學(xué)質(zhì)量，滿足應(yīng)用型本科的人才培養(yǎng)要求。

關(guān)鍵字：機(jī)械CAD/CAM；應(yīng)用型本科；教學(xué)方式；優(yōu)化

應(yīng)用型本科教育屬于較高層次的技術(shù)教育，與普通本科教育的關(guān)系是平行發(fā)展的，區(qū)別在于其獨(dú)特的技術(shù)應(yīng)用性特征。在應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)模式上，以適應(yīng)社會需要為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理等方面的能力，重視學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。

《機(jī)械CAD/CAM》是機(jī)械類專業(yè)大三學(xué)生的一門必修專業(yè)核心課程，通過本課程的學(xué)習(xí)旨在幫助學(xué)生強(qiáng)化知識結(jié)構(gòu)，配合機(jī)械相關(guān)課程的全面培養(yǎng)，為將來學(xué)生走向社會從事機(jī)械加工，機(jī)械CAE仿真、數(shù)控加工等工作打下基礎(chǔ)。該課程在應(yīng)用型本科機(jī)械類專業(yè)的課程體系當(dāng)中具有十分重要的作用，對于機(jī)械專業(yè)大三學(xué)生而言，通過該課程的學(xué)習(xí)，使其對于機(jī)械行業(yè)類的工作內(nèi)容有了一定的了解，為后續(xù)的職業(yè)定位及職業(yè)規(guī)劃打下基礎(chǔ)。

目前，國內(nèi)應(yīng)用型本科《機(jī)械CAD/CAM》的教學(xué)主要以課堂講授為主，教學(xué)模式單一、落后，只注重講解理論性知識，忽略實(shí)踐性教學(xué)，不能與時俱進(jìn)。現(xiàn)在大學(xué)生大多已經(jīng)是“00后”，這種教學(xué)方式已經(jīng)不符合時代特點(diǎn)，抓不住“00后”的學(xué)習(xí)興趣，需要從課程的教學(xué)方式及教學(xué)方法進(jìn)行改革優(yōu)化，使學(xué)生能夠接受和掌握，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到培養(yǎng)高創(chuàng)新性應(yīng)用型機(jī)械人才的目標(biāo)。

1傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的問題

目前應(yīng)用型本科《機(jī)械CAD/CAM》所使用的教材，其知識體系主要為CAD/CAM基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用方法三個方面，介紹了系統(tǒng)工作原理及其支撐技術(shù)、計算機(jī)圖形處理技術(shù)、幾何建模技術(shù)、計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計等。但針對應(yīng)用型機(jī)械本科的教學(xué)而言還存在以下不足：

1.1教學(xué)模式單一，學(xué)生主觀積極性不足

這門課程仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，主要以課堂講授為主，素材及案例陳舊，教學(xué)方式單一，教學(xué)方式以多媒體PPT及板書的形式講授為主，必然會造成內(nèi)容乏沉空洞。比如，在對機(jī)械CAD/CAM幾何建模進(jìn)行講解時，其中幾何建模涉及到的數(shù)學(xué)知識等理論主要以講授為主，但幾何建模過程光靠語言及板書來講授是乏力的，導(dǎo)致學(xué)生對此過程的感知性不強(qiáng)，不足以吸引到學(xué)生的注意力，學(xué)生的主觀學(xué)習(xí)意識不強(qiáng)，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2教學(xué)過程缺乏理論聯(lián)系實(shí)踐，教學(xué)效果不理想

教學(xué)過程主要強(qiáng)調(diào)教材中知識點(diǎn)的講授，每節(jié)課課堂內(nèi)容信息量有限，而《機(jī)械CAD/CAM》是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)極為重要，目前這門課的實(shí)踐性僅僅體現(xiàn)在上機(jī)教學(xué)，而上機(jī)教學(xué)都是由教師單獨(dú)組織教學(xué)，依然擺脫不了輸送式教學(xué)，學(xué)生的自主性得不到體現(xiàn)，還是被動式學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐能力得不到提升，缺乏自我思考，創(chuàng)新性能力得不到鍛煉，最終并不能利用書本上的理論去驗(yàn)證體會實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容，達(dá)不到高層次應(yīng)用型機(jī)械人才培養(yǎng)目標(biāo)的相關(guān)要求。

1.3教學(xué)過程中學(xué)生的差異性難以統(tǒng)籌

傳統(tǒng)教學(xué)過程中，“教師授課，學(xué)生學(xué)習(xí)”的模式，對于該課程所針對的大三學(xué)生而言，專業(yè)課學(xué)習(xí)積極性較差，教師占據(jù)主動，學(xué)生處于被動的狀態(tài)，無法很好地兼顧學(xué)生個性差異的相關(guān)表現(xiàn)，從而導(dǎo)致學(xué)生對于這門專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)效果不理想。

1.4考核方式不夠細(xì)化

考核是教學(xué)工作過程中檢查教學(xué)效果、鞏固教學(xué)知識和保證教學(xué)質(zhì)量的手段。關(guān)于本課程，以往常用的考核方式為期末考查，以自選題目撰寫論文的形式開展，平時成績（30%）+期末論文（70%）：其中，平時成績主要根據(jù)學(xué)生上課出勤率（10%）、課堂回答問題表現(xiàn)（10%）和作業(yè)完成質(zhì)量（10%）三個指標(biāo)來核定；期末論文成績主要根據(jù)論文格式，結(jié)構(gòu)及語言文字等方面進(jìn)行核定。

2應(yīng)用型背景下教學(xué)方法的優(yōu)化

應(yīng)用型機(jī)械類專業(yè)本科教學(xué)，在教學(xué)理念、教學(xué)思路及教學(xué)定位上要繼承傳統(tǒng)教學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)，其次要突出應(yīng)用型的獨(dú)特性和差異性；在教學(xué)過程中體現(xiàn)出探索性、研究性和理論性；在機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)上要體現(xiàn)出高端性、多樣性和創(chuàng)新性。

2.1結(jié)合工程實(shí)踐實(shí)例，有針對性地優(yōu)化教學(xué)

在設(shè)計教學(xué)方案過程中，立足教材當(dāng)中的知識體系，通過工程實(shí)踐案例及教材當(dāng)中的理論知識體系進(jìn)行結(jié)合。具體方法如下：

在《機(jī)械CAD/CAM》第五章計算機(jī)輔助工程分析講解過程中，以往都是結(jié)合教材當(dāng)中有限元分析簡單實(shí)例進(jìn)行講授，學(xué)生自身感知性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果較差。

本次針對2015級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的兩個班級，每個班各有50人，按照班級學(xué)號進(jìn)行分組，每組5人，每個班級一共10組，在課程進(jìn)行前在黑板上寫出工程實(shí)踐案例分析，如下：在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會利用到增壓器壓縮空氣以提高空氣的密度，增加機(jī)械內(nèi)部進(jìn)氣壓力，分析增壓器葉輪（如圖1所示）在某個轉(zhuǎn)速下的應(yīng)力分布，每個小組選取不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行分析（如下表1所示）。通過進(jìn)行實(shí)際的工程案例分析，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并通過小組內(nèi)的自主討論及知識共享，對每個學(xué)生的案例分析情況進(jìn)行評定，這種方式有效地提高了學(xué)生對課程的興趣，通過實(shí)踐分析操作結(jié)合理論知識，也強(qiáng)化了學(xué)生對課程知識點(diǎn)的掌握情況，進(jìn)而在一定程度上提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.2將教材中理論體系與行業(yè)前沿關(guān)鍵技術(shù)結(jié)合

在《機(jī)械CAD/CAM》教學(xué)過程中，將教材知識點(diǎn)進(jìn)行分類總結(jié)，將機(jī)械重點(diǎn)領(lǐng)域與課程內(nèi)容及知識結(jié)構(gòu)相融合，在講述知識點(diǎn)的同時融入行業(yè)前沿關(guān)鍵技術(shù)，利用對行業(yè)前沿技術(shù)的介紹使學(xué)生更加生動地認(rèn)知到教材中的知識點(diǎn)，提高學(xué)生對知識點(diǎn)的感知，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，抓住學(xué)生的興趣點(diǎn)，增加學(xué)生的自主積極性。例如，在計算機(jī)輔助數(shù)控加工編程講解時，引入模具CAD/CAM技術(shù)，介紹我國研制模具CAD/CAM軟件的開發(fā)水平及模具CAD/CAM通用性軟件，并利用企業(yè)常用的CAD/CAM集成軟件UG及ANSYS，帶領(lǐng)學(xué)生使用上述軟件模擬仿真加工零配件及相應(yīng)零部件的CAE仿真分析，利用工程實(shí)際的相應(yīng)分析結(jié)合課本知識點(diǎn)，使單純的知識點(diǎn)講解更加具體化，更加容易被學(xué)生接受。

2.3優(yōu)化教學(xué)方式提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

針對2015級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)兩個班進(jìn)行分組，每個班級一共10個小組。根據(jù)機(jī)械CAD/CAM的相關(guān)前沿延伸知識點(diǎn)布置多個自主課題（如下表2所示），讓每組同學(xué)在其中選擇一個課題進(jìn)行組內(nèi)討論，自主完成相關(guān)課題的文獻(xiàn)搜索并進(jìn)行歸納總結(jié)。每個小組共同完成相關(guān)課題PPT的制作，并在組內(nèi)民主選擇一名同學(xué)進(jìn)行匯報演講，在后續(xù)的十節(jié)課，每節(jié)課抽取10分鐘的時間，讓每組同學(xué)進(jìn)行PPT匯報，教師在學(xué)生匯報后加入學(xué)生一起進(jìn)行討論，通過組內(nèi)討論和“共享知識”，以及PPT匯報后的相互點(diǎn)評，調(diào)動學(xué)生的積極性，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

2.4優(yōu)化考核方式

針對以往傳統(tǒng)考核方式進(jìn)行優(yōu)化。降低期末論文成績的比重，由原來的70%降低為50%，將上述工程實(shí)例CAE成績及自主課題的討論成績納入評定范圍，最后成績的評定標(biāo)準(zhǔn)為：出勤率（10%）+課堂表現(xiàn)（10%）+作業(yè)完成質(zhì)量（10%）+期末論文成績（50%）+工程實(shí)例CAE分析（10%）+自主課題討論（10%）。

這種考核方式相比傳統(tǒng)的考核方式更加多元化，更加能體現(xiàn)出來學(xué)生的創(chuàng)新思維及自主學(xué)習(xí)態(tài)度，對學(xué)生綜合能力的評價更為準(zhǔn)確。

3結(jié)論

立足應(yīng)用型本科教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對《機(jī)械CAD/CAM》這門課程傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行了分析，在應(yīng)用背景下對教學(xué)方法及考核方式進(jìn)行相關(guān)優(yōu)化，并在機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的兩個班級進(jìn)行實(shí)踐。

從實(shí)踐效果來看，在這門課程中，增加工程實(shí)例分析及課堂自主課題討論，更加符合這門專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)形式，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和掌握整個課程知識點(diǎn)，符合應(yīng)用型本科機(jī)械類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，取得了一定的效果。

首先，通過對工程實(shí)踐案例分析，提高了學(xué)生對就業(yè)方向的認(rèn)識以及后續(xù)所從事工作的了解，對以后自身的職業(yè)定位及規(guī)劃有了根本性的認(rèn)識。

其次，通過自主課題討論，使學(xué)生自主完成了相關(guān)課題的文獻(xiàn)搜索并歸納總結(jié)，提高了文獻(xiàn)檢索和總結(jié)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及相關(guān)語言表達(dá)能力。

第三，引發(fā)教師對教學(xué)效果的反思，對于教師如何利用多元化的手段提高這門課程的教學(xué)質(zhì)量及后續(xù)課程的教學(xué)改革和完善也提供了必要的幫助。

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編輯/岳鳳