基于SolidWorks的CAD軟件應用課程的改革和實踐

韓鳳 高飛 支則君

【關鍵詞】solidworks 教學案例 課程改革

1. 引言

隨著計算機技術的迅速發展，機械設計及制造行業信息化程度的提高，各種三維軟件越來越多的應用于產品的設計和制造過程中。因為SolidWorks 簡單容易上手，功能比較全面，價格比較便宜等優勢，而被越來越多的制造企業廣泛應用。為實現學院培養現代制造技術人才的目標，針對企業對畢業生熟練掌握和運用CAD 軟件的需求，我院機械設計與制造專業開設了基于SolidWorks 的CAD 軟件應用課程。

該課程是機械設計與制造專業專項能力課程，也作為專業拓展選修課中機械設計與制造拓展模塊課程，屬于機制類專業核心課程。培養面向機械類企業從事產品設計、加工工藝設計等崗位的一線高級工程技術型人才。該課程有利于增強學生機械設計制造基礎知識與應用能力，為后續課程學習、頂崗實習和畢業設計等環節打下良好的基礎，為學生將來工作提供堅實的軟件學習平臺。

2. 現狀

目前的教學多采用項目式教學。采用項目式教學，旨在激發學生的學習興趣，提高學生的學習積極性，讓學生在學習的過程中主動思考，愛上思考，進而找到自信，愛上學習，從而提高學生的自學能力和操作能力，培養學生的自我發展能力和創新意識。

2.1 教學案例

（1）有些項目案例過于簡單，包含命令比較單一，沒有與專業知識相結合，對學生綜合能力的要求較低，最終使學生疲于完成任務，因而學生僅僅掌握了軟件命令的孤立使用，而不會綜合應用，也沒有通過對三維模型的理解達到對專業知識的加深和鞏固，更不會對機械模型或機構進行設計、更不會創新。

（2）有些選擇的項目案例與專業知識、實際工程相結合，但是較為復雜，忽略了學生的知識儲備量比較薄弱而導致的學生看不懂圖紙、不理解模型的幾何結構的問題，在學習過程仍然是教師講解分析，操作演示，學生模仿，而學生沒有能力去參與思考和分析該如何去操作，為什么要這么操作，以致于學生只會跟著老師的講解機械的操作，只會操作練習過的模型，對于沒見過的模型卻無從下手，所以最后使學生對學習產生畏難情緒而失去學習興趣，甚至是導致基本的軟件命令都沒有掌握。

2.2 教材

目前常見SolidWorks 軟件教材有兩種：

（1）類似工具書、手冊之類的教材，側重軟件環境和命令的詳細介紹，內容繁多而過于細化，但缺少專業理論與實踐知識，不能有效結合機械專業背景知識;也沒有一些解決看似簡單但比較常見問題的方法，導致學生在遇到問題后，查閱教材也找不到解決辦法。

（2）類似項目總結報告，以實際項目作為案例，只針對比較關鍵過程進行講解，而基本沒有基礎操作的講解，所以比較適用于企業工程師，零基礎的學生在按照書本進行操作時，會出現因為不會基本操作而進行不下去的現象。

這兩種教材都有各自一定的弊端，都不大適合高職院校的教學使用，僅可以用作參考教材使用。

3. 改革內容

針對以上現狀和問題，本文從教學案例、教材選用等方面對課程教學進行了相應的課程改革與實踐，以期在教學過程和效果上面獲得良好的改進。

3.1 教學案例

案例的設計思路是將教學案例和教學過程分為兩個階段：基礎能力訓練階段和提升能力訓練階段。

本課程改革思路是以機械制圖課程所學的典型機構為載體作為基本能力訓練項目，要求學生掌握典型零件的三維建模、工程圖生成，以及典型機構的模擬裝配;以典型機構減速器為載體作為提升能力的訓練項目，要求學生具有使用SolidWorks 軟件進行零件結構設計、機構模擬裝配能力的同時，培養學生獨立思考、團隊協作能力。

由于本學院學生在機械制圖的學習過程中，是以銑刀頭作為項目案例，從零件和裝配體的結構、圖紙規范方面講解了銑刀頭的識圖、讀圖、繪圖，學生已經有了很深刻的認識和理解，所以在本課程的基本能力訓練過程中，以銑刀頭為項目案例，對于模型的分析基本不存在問題，教師在分析模型階段基本不用太花時間，而直接針對軟件操作，通過命令的介紹，建模引導，操作演示等過程，旨在讓學生首先掌握軟件的操作，同時通過建模過程理解使用solidworks 軟件進行建模的一般思路，而不會因為不理解模型結構而卡殼。其次，學生通過建模過程和建模好的模型、圖紙的生成與完善等最后的學習成果，能夠從三維角度更好的理解銑刀頭的結構及組成部分、各種標注及圖紙規范，將以前知識更好的融合在一起，互為理解鞏固和加深，既學會了使用建模工具，又更好的理解了專業機械知識，從而具備了機械設計和創新的基礎能力。

在完成基礎能力訓練項目的過程中，學生掌握了各軟件操作的基本能力和三維建模的思路和過程，鞏固和深化了機械結構的組成，并從軟件的建模過程對應了解了機械加工的過程，從而能夠更好的完成提升能力訓練項目。提升能力訓練項目是要完成包括草圖、零件建模、裝配建模、標準工程圖出圖等一系列連貫且完整工作的綜合任務，由于該任務比較復雜，一個人完成起來耗時比較長，所以將學生進行分組，每組同學共同完成從零件的草圖、零件建模、裝配建模、標準工程圖出圖整個操作環節。在這個過程中，同學們的任務互相關聯又互相獨立，同組同學可以獨立思考、互相討論、互相借鑒，同時又需要互相協調，從而鍛煉同學對軟件的使用能力的同時，鍛煉他們獨立分析思考、設計的能力、團隊協作能力，提前體驗工作環境和過程，為參加工作打下基礎。

3.2 教材

結合本院專業特點、學生的培養計劃，任課組教師編寫了適合本專業教學使用的教材。該教材以“項目導入、任務驅動”為理念編寫，將各門專業課進行知識共享、貫通、案例共用，按照企業零件產品設計的一般步驟組織教材內容，符合高職機械類專業學生的學習使用要求。

教材內容與課程教學內容匹配，從基本、簡單零件到復雜零件的建模，從標準件的建模到調取使用，再到機構或機器的虛擬裝配，由簡到繁，由易到難，互相關聯，逐步深入。

同時在基本命令的操作介紹中，結合多年教學經驗和各類零件特點，摒棄過于細小繁瑣命令的介紹，進行針對性的介紹。并且在基礎能力訓練項目和提升能力訓練項目中，操作命令的介紹無論從細致程度還是實用程度都有所區分。這樣同時提取了操作軟件工具書類教材和項目案例報告式教材的優點，去除了他們的缺點，如果學生還在更基本的操作命令上產生困惑或需要技術提升，可以把以上類型教材作為參考和補充。

針對在實際教學過程中，學生遇到了一些以往類型教材中沒有給與解決方法的問題，本教材也增加了一些常見問題和實際問題的解決辦法，也許問題的難度不是很大，但是如果不解決，就嚴重影響學生的自信心和學習興趣。

4. 結語

通過這種教學實施后，起到了一定成效。

4.1 軟件操作命令的掌握更為清晰和熟練。在基礎能力訓練過程中，更專心集中的學習軟件的操作命令及建模思路，基本不會有不會操作命令的學生。

4.2 學生的知識更好的融合，融會貫通。在基礎能力訓練過程中，對以前的機械專業知識有了更好的理解，并通過提升能力訓練過程，對軟件的使用和所學專業知識都有了綜合利用的過程，學習效果進步明顯。

4.3 激發了學生學習的主動性。在基礎能力訓練的過程中，通過對知識的回顧，在軟件命令的學習過程中基本無障礙，從而充分調動了學生的學習興趣，提高了學生主動思考的積極性，在提升能力訓練項目的過程中，學生進行思考分析、項目實操，并且參與討論和評價，學習成果得到驗證，充分激發了學生學習的積極性，同時也提高了學生的團隊協作能力和精神。