以競賽為導向的CAD/CAM課程教學改革

段雙雙 張園 史永芳 蔣小輝

摘 要：本文對學院的CAD/CAM課程開展和相關競賽現狀進行分析，提出了以競賽為導向的CAD/CAM課程多層次教學模式，對教學內容、教學層次、教師團隊進行重新設計和組織，將相關競賽和CAD/CAM系列課程的教學融合起來，真正實現“以賽促學，以學促訓”的教學模式，從而提升學生參賽的積極性，提高相關課程的教學質量。

關鍵詞：CAD/CAM;以賽促學;以賽促訓

一、我院機械CAD/CAM課程和相關競賽的現狀分析

我院CAD/CAM系列課程學習專業有機械、電氣、土木等工科專業，主要有CAD和soildworks，UG等軟件實操課程和《機械制圖》《機械設計》等圖學力學設計的理論課程，相對應的系列競賽主要有“全國成圖大賽”“3D打印大賽”“工業設計大賽”“全國機械創新設計大賽”

等[1]。目前在CAD/CAM課程設計和競賽組織過程中存在以下問題。

第一，CAD/CAM課程與競賽分離，CAD/CAM課程是由各個專業的教師進行單獨授課，課程內容有很大部分相同，卻是分專業進行授課;相關競賽是機械專業團隊進行組織;導致專業與專業之間交流不夠，且教學內容是學習軟件的各種指令，并沒有結合競賽需求和學生興趣點進行學習，導致每年投入了很多時間和精力號召學生參與競賽，結果收效入微，很多學生表示對競賽了解甚少而放棄。

第二，CAD/CAM系列課程開展時間與參賽學生時間不匹配。比如《CAD軟件應用》《機械建模與仿真》安排在第4～6學期，學習完此類課程的學生基本為大三學生，他們以考研找工作為主，早已無心競賽，從往年來看，參賽主體逐漸偏向大一和大二學生，他們卻因為沒有進行相關課程的學習，對參賽產生畏懼心理。即使能夠參賽，由于學生的基礎知識和能力不夠，教師需要額外抽出大量時間和精力去對他們進行相關知識培訓

第三，主導相關競賽的是機械專業CAD/CAM系列課程教師，導致培訓隊伍人員過少，知識結構單一，而相關競賽需求是機械設計，建模仿真，產品創新設計，生產實際等綜合知識和經驗，教師團隊在培訓學生時會有一些力不從心。

二、以競賽為導向的CAD/CAM課程多層次教學設計

（一）“競賽為導向”的CAD/CAM課程層次設計

學院一直提倡將競賽和課程結合一起進行教學，以賽促學，以學促賽，大類培養，專業分流，強調不同學科和專業之間的交流，基于前面課程設計和競賽現狀存在的問題，將零散的CAD/CAM系列課程分別設計為通識引導模塊+能力提升模塊+項目導向模塊的多層次教學模式，其構成如表1所示。

（二）“競賽為導向”的CAD/CAM多層次課程內容設計

1.通識引導模塊

此模塊主要是《CAD基礎》《機械建模仿真》等二維和三維軟件入門課程，如soildworks、cad、ug基礎課，教學內容以日常簡單生動的作品作為教學案例來學習產品建模的基礎命令，面向所有工科學生進行選修，機械學生必修模式進行。此類模塊課程主要以興趣為導向，激發學生對CAD/CAM課程的強烈興趣，教學內容簡單，安排在新生的第1學期。

2.能力提升模塊

此模塊分要分先進成圖技術提升系列課程和產品設計理論系列課程。先進成圖技術提升系列課程主要是《先進成圖技術》《建模與仿真》，采用競賽作品和企業生產產品作為案例進一步學習產品三維建模的復雜命令，如曲面建模，裝配與運動仿真等，面向的群體是經過《通識引導模塊》課程學習后想繼續深入的學生，這樣可以進一步篩選出高質量高能動性的學生進行學習。專業理論課程模塊如《工程制圖》《機械設計》等課程，這系列課程部分工科，如機械電氣土木專業都有涉及，可以采用前期混合班教學，后期專業分流教學模式進行，同時要求在理論課講授過程中融入競賽需求點，這樣可以增強不同專業之間的了解，擴大競賽在學生間的影響程度。此模塊課程可以根據課程內容難易安排在第1～4學期。

3.項目導向模塊

此模塊為已經學完能力提升模塊課程有意向參加省賽國賽的學生進行專題培訓，此階段教師根據競賽深層次能力需求，選擇優質的生活和企業產品案例和學生一起討論分析其優缺點，進而設計更優方案，中間進行產品設計的理論知識模塊培訓，此模塊安排在第4學期期末，除了提升學生產品建模的綜合能力和速度外，著重加強學生創新能力培養[2]。

通識引導模塊教學在新生開學第一學期開展CAD，soildworks，ug等興趣課程，教學內容以生動有趣為主，第一時間就吸引學生的注意力，為后續課程和相關競賽打好群眾基礎，增大課程的普及面;能力提升模塊教學以生活和機械專業作品為案例進行教學，搭配相關的專業理論課程教學，產品建模課程和專業理論課程相輔相成，對經過通識引導模塊篩選出來的學生進行更加系統化、專業化培養;項目導向模塊以優質的企業產品項目+競賽經典作品為案例進行師生討論式學習，此階段的學生經過第二階段能力提升模塊學習已經掌握了相關理論課程和CAD/CAM課程的所有能力，在此階段主要是進行產品設計和建模的創新思維訓練，使學生由入門學習-專業能力掌握層次提升到自主創新設計層次，讓學生真正把課本的知識轉換為自己的能力。

以“競賽為導向”安排的階梯式課程學習，將競賽需求和信息貫穿整個教學模式中，而且根據參賽的學生主體特點將整個課程根據內容難易程度安排在第1～4學期，確保參賽主體學生在競賽前就已經掌握了相關的知識能力，提高了學生的整體參賽質量和人數，大大減少了后期教師團隊單獨投入培訓精力和時間，同時也大大提升了整體課程的教學效果。

（三）構建多學科交叉混合型教師團隊

以“競賽為導向”的CAD/CAM多層次教學模式，以前每門課程教師獨立授課的模式已經不再適應，必須引進一支交叉學科混合型教師團隊，教師團隊成員之間獨立但是相互聯系、相互依存，每間隔一段時間進行一次教學之間的探討和改善，教師團隊始終圍繞著“競賽-課程-項目”這條中心，以培養適應社會需求的應用型人才為目標，以學科競賽和企業生產項目為輔助去開展日常課程教學內容，教學過程適當穿插相關課程和不同專業的內容，真正實現大類培養，專業分流的人才培養模式，同時實現競賽輔助課程，課程促進競賽相輔相成的教學模式。

這支多學科交叉混合型教師團隊包括熟練操作CAD，PROE，UG，Soildworks等CAD/CAM軟件教師外，還有《機械設計》《機械制圖》等理論課教師對學生進行專題培訓，企業實習團隊帶隊教師提供企業產品的項目案例，進行項目式驅動產品教學;電氣，土木等專業負責教師交叉學科知識的學習。團隊成員之間獨立又相互依存，根據每年的社會需求和競賽需求以及專業前沿知識更迭，去調整各自的教學內容和教學模式，共同為以“競賽為導向”的CAD/CAM多層次教學模式服務[3]。

三、結語

以“競賽為導向”的CAD/CAM多層次課程設計，將相關競賽與CAD/CAM系列課程與相關理論課程充分融合在一起，以“興趣為起點，以專業能力為基礎，以創新為目標”理念設計層層遞進的階梯式模塊學習，充分考慮了學生第一次學習的畏懼心理，由易入難，由淺入深的規律設計學習內容，更大程度地激發了學生學習的積極性，將他們以前被動式學習模式，調整為現在的興趣主動式學習。同時將學科競賽、企業生產需求融入課程教學過程中，真正實現“以賽促學，以學促訓”目的，很大程度上提高了我們日常教學質量。同時，在部分興趣和引導課程教學中，倡導專業混合教學，可以更好地促進不同專業之間的交流和融合，真正實現“大類培養，專業分流”培養模式，為現代社會培養復合型的應用型人才。

參考文獻：

[1]張園，史永芳，蔣小輝，鄭曉東.競賽激勵下的圖學課程項目驅動一體化教學創新研究[J].科技資訊，2018，16（6）：157-158.

[2]陳守東，劉曉娜，孫建.應用型高校機械CAD/CAM基礎課程教學探討[J].教育教學論壇，2019（28）：198-199.

[3]莊錦亮，錢波，余明東，游潘麗.基于應用型本科人才培養水利工程CAD課程改革研究[J].西昌學院學報（自然科學版），2019，33（4）：113-115.