張東方

摘 要：針對CAD/CAM類課程教學中存在的問題提出了“階段”教學的解決方法。首先對教學過程中存在問題的原因進行了分析，根據(jù)分析結(jié)果提出了新的教學方法，即根據(jù)不同的專業(yè)培養(yǎng)階段，結(jié)合案例教學法來講授不同的CAD/CAM軟件功能模塊，這將有助于提高學生的實際操作能力、學習興趣及綜合專業(yè)素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：CAD/CAM 教學方法 教學改革

中圖分類號：G624 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0165-02

1 CAD/CAM課程

CAD/CAM技術(shù)是先進制造技術(shù)的核心內(nèi)容。對于現(xiàn)今的機械行業(yè)來說，CAD/CAM技術(shù)的熟練掌握已成為相關(guān)從業(yè)人員的基本技術(shù)要求。因此，為我國現(xiàn)代制造業(yè)培養(yǎng)一大批CAD/CAM技術(shù)人才，成為了高校機械類專業(yè)人才培養(yǎng)的重要任務(wù)[1]。

為應(yīng)對目前行業(yè)對應(yīng)用型人才的實際需求，現(xiàn)今高校的機械類或近機械類專業(yè)基本都開設(shè)了CAD/CAM的相關(guān)課程。CAD/CAM課程的實際教學內(nèi)容是各種計算機輔助設(shè)計軟件的應(yīng)用，因此屬于技能型課程。在大多數(shù)高校的專業(yè)培養(yǎng)計劃中，這些課程主要分為兩部分：第一，以AutoCAD軟件為主的二維繪圖軟件的教學，目的是培養(yǎng)學生能夠掌握AutoCAD軟件進行工程圖的繪制；第二，以CATIA， Pro/Engineer， Solid Works， UG等軟件為主的三維設(shè)計軟件的教學，目的是培養(yǎng)學生能夠使用這些軟件進行機械設(shè)計、工程分析及輔助制造的相關(guān)工作。

但現(xiàn)在CAD/CAM課程的實際教學效果仍存在一些問題，主要是學生對軟件的靈活應(yīng)用能力較差。針對這一點，一些高校教師已經(jīng)展開了相關(guān)研究，如唐春華提出了項目教學法在課程教學中的應(yīng)用[2]，寧旺云提出通過趣味圖形的創(chuàng)新教學法提升學生學習的興趣[3]等。但這些已有研究基本只針對教學中的某一環(huán)節(jié)提出解決方法，因此，在汲取之前研究成果的基礎(chǔ)上，針對專業(yè)培養(yǎng)計劃與CAD/CAM類軟件的特性，本文提出了“階段”教學法，旨在有效發(fā)揮CAD/CAM課程在學生專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)中的積極作用。

2 目前教學中存在的主要問題

由于CAD/CAM類課程本身為應(yīng)用性極強的課程，所以課程的教學目標是讓學生在課程結(jié)束后可以掌握并熟練使用一種或多種軟件從事CAD、CAE、CAM方面的基本工作。但這一目標的實現(xiàn)程度卻往往并不理想，原因主要和學生培養(yǎng)計劃中的相關(guān)課程時間設(shè)置及目前相關(guān)教材內(nèi)容的整體結(jié)構(gòu)有關(guān)。

2.1 課程設(shè)置

目前CAD/CAM在大多數(shù)高校的培養(yǎng)計劃中基本都是作為一門課程來設(shè)置進行集中學習。這種設(shè)置方法是造成教學效果無法達到預期的原因之一。主要是因為CAD/CAM類軟件由于自身廣泛的功能模塊，其所涉及的知識面基本貫穿了大部分的專業(yè)核心課程。在集中學習的情況下，如果課程設(shè)置在專業(yè)培養(yǎng)的早期，因為學生還未接觸到更多的專業(yè)知識，會造成一些諸如CAE，CAM類功能模塊課程的學習障礙，如設(shè)置到專業(yè)培養(yǎng)末期的話同樣也會出現(xiàn)學生對一些基礎(chǔ)知識由于學習時間已過太久而不熟悉的情況。所以傳統(tǒng)的教學情況往往是只教授了基本的CAD模塊，由于課時數(shù)的限制（因為課程必須安排大量的上機教學時間，這會導致實際講授的時間大幅度縮?。溆喙δ苣K的學習往往只是介紹性的一帶而過，這樣的話就很難達到CAD/CAM課程教學的初衷。因此，CAD/CAM類課程應(yīng)處于專業(yè)培養(yǎng)計劃的哪個階段也是一個非常重要的問題。

2.2 教材

現(xiàn)如今教學中常用到的一些相關(guān)教材，它們的編寫特點有以下幾方面：

（1）教材中軟件內(nèi)容以基本工具的使用為主，實例為輔?；竟ぞ叩慕榻B與實例的聯(lián)系性較差。學生在基本工具的學習過程中會感覺比較乏味，雖然他們按照實例的要求一步步進行操作可以完成圖形的繪制，但卻會出現(xiàn)“知其然卻不知其所以然”的情況，舉一反三的能力較差。

（2）教學內(nèi)容較全面，但系統(tǒng)性不強。由于CAD/CAM類軟件的功能數(shù)量非常強大，教材一般會要求面面俱到，但篇幅數(shù)的限制使得教材對每一方面并不能進行深入，在這一方面，通用教材的教學效果可能比不上一些非教材類的專用軟件教程類書籍。

（3）教材中所涉及到的部分模塊功能可能會出現(xiàn)與現(xiàn)培養(yǎng)階段其他專業(yè)課程脫節(jié)的情況。

3 “階段”教學法應(yīng)用分析

通過之前的分析，可以得知傳統(tǒng)CAD/CAM類課程教學中教學效果難以提升的主要原因在于集中學習的課程設(shè)置與學生其他專業(yè)課程的學習存在一定程度的脫節(jié)現(xiàn)象。這種情況一方面導致學生并不能深入理解所學CAD/CAM課程的內(nèi)容，另一方面會導致學習積極性的下降。針對這兩點主要原因，以提高教學效果為目標，提出了如下的解決方案。

3.1 課程設(shè)置與“階段”教學法的應(yīng)用分析

在課程設(shè)置中所出現(xiàn)的問題，提倡使用“階段”教學法進行解決。所謂CAD/CAM的“階段”教學法，即不同于現(xiàn)今將CAD/CAM課程集中開設(shè)在一個學期進行學習的方法，而是將其分散在不同專業(yè)課程的學習階段進行各種相關(guān)功能模塊的學習。如以PRO/Engineer軟件為例，各階段性功能模塊與專業(yè)課程的學習階段對應(yīng)關(guān)系（如圖1所示）。這種課程設(shè)置雖然是以PRO/Engineer軟件為例，但由于現(xiàn)今大多數(shù)CAD/CAM類軟件在功能模塊的設(shè)置上基本相同，因此也同樣適用于此圖所示的方法。

這種階段式的課程設(shè)置方法有助于解決之前所提到的各種教學問題。這種課程設(shè)置的核心內(nèi)容是將計算機輔助技術(shù)完全滲透到專業(yè)課的學習當中，使CAD/CAM課程和其他專業(yè)課程在學習的進程中進行結(jié)合，起到相互促進的作用。這符合當前對高校機械類人才培養(yǎng)的要求。學生在整個專業(yè)課學習的過程中會持續(xù)性的學習軟件的各種功能模塊，不會產(chǎn)生軟件與專業(yè)課學習脫節(jié)的情況。將CAD/CAM課程的學習分散開，避免了傳統(tǒng)教學中因?qū)W習內(nèi)容的大量灌輸而導致學習效果較差的情況。同時，這也有助于提高學生的軟件使用頻率，進而提高實際操作熟練度，有利于解決各種實際應(yīng)用中遇到的問題，在進入工作崗位之后能更快的投入到工作中去。

另一方面，這種“階段”教學法有利于發(fā)揮CAD/CAM軟件的輔助作用。與專業(yè)課程相對應(yīng)階段的軟件功能模塊學習實際上是給學生一個專業(yè)課知識的虛擬實踐環(huán)境，有助于激發(fā)學生的專業(yè)學習興趣和對所學專業(yè)課知識的理解。

比如在學習機械制圖的第一學期安排學習CAD/CAM軟件的二維繪圖及零件特征模塊有助于對學生三維形態(tài)結(jié)構(gòu)和相對位置的鍛煉。在工程類三維輔助設(shè)計軟件的設(shè)計中，所有的三維實體模型都是由各個方向的平面投影截面為基礎(chǔ)生成的，學生在學習和操作軟件進行三維設(shè)計的同時能夠直觀的理解三維實體與二維投影圖之間的關(guān)系。工程圖模塊的核心內(nèi)容則基本是國標中的各種零件的表示及標注標準，學生與第二學期的機械制圖一起學習則有利于對這些國標標準的記憶及理解。CAD/CAM軟件都能夠提供零件的一些諸如密度、質(zhì)量、表面積、慣性力矩等基本信息和有限元分析工具，這些內(nèi)容都同工程力學課程的學習有著緊密的聯(lián)系，所以在工程力學課程開設(shè)的同時學習CAD/CAM軟件的有限元模塊，則有利于學生對所學課程內(nèi)容的直觀理解。同樣，在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程學習的同時學習裝配和運動仿真模塊，能夠讓學生直觀的認知到各種機構(gòu)的運動及傳動關(guān)系。現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的核心內(nèi)容與CAD技術(shù)密不可分，數(shù)控技術(shù)與CAM模塊的關(guān)系本身就是緊密聯(lián)系在一起的。最后學生的課程設(shè)計是對CAD/CAM課程學習的一次綜合應(yīng)用，也可以作為該課程的最終考核標準。

3.2 案例教學法的結(jié)合應(yīng)用

階段教學法和現(xiàn)在大多數(shù)CAD/CAM教材的內(nèi)容有矛盾之處，主要在于大多數(shù)教材由于篇幅的限制，很難將這些內(nèi)容介紹的面面俱到，大多數(shù)教材的主要內(nèi)容都以CAD功能模塊的教學為主，在很多CAE/CAM模塊沒有理想教材的情況下，要發(fā)揮階段教學法的優(yōu)勢會存在一些困難。關(guān)于這一點，可以嘗試合理運用案例教學法來解決。

關(guān)于案例教學法在CAD/CAM課程中的應(yīng)用，已有很多人做過討論[2][7]。在實際的教學中采用案例教學法確實會對學生學習興趣的提高起很大作用。因為與傳統(tǒng)的正向教學相比，即先介紹各種功能定義再具體演示使用方法，采用案例教學這種逆向教學方式更有利于學生對一些功能命令產(chǎn)生深刻印象，尤其在一些功能模塊教材相關(guān)內(nèi)容較少的情況下。

在案例的選擇中需要注意兩點，一是所選案例必須能有效解決典型命令的學習問題，且具有各種命令的綜合應(yīng)用方法；二是案例最好選擇一些實際案例，只有實際案例才具有說服力，引起學生的重視。

在采用案例教學法進行教學的時候應(yīng)注意在案例的示范中向?qū)W生提供最具有效率的操作流程，在CAD/CAM類軟件繁多的命令群中只向?qū)W生講授實際工作中經(jīng)常用到的命令。這有利于學生更快速學會實際的應(yīng)用方法，從而不會因為卡在某個操作流程中而喪失了學習的興趣。這種方法是讓學生在能夠掌握一種基本操作方法，完成一個案例的前提下，再在新案例中學習新的功能命令，是一種有效的學習方法，這能夠避免學生由于學習障礙而造成喪失學習興趣，提高學生自學及解決具體問題的能力。

此外，在案例教學的過程中，要重點向?qū)W生講授案例，分析在工作流程中的邏輯關(guān)系，這有助于學生理解CAD/CAM軟件設(shè)計的理念，如在草繪截面的案例教學中要求學生嚴格按照圖元、約束、尺寸的流程進行繪圖，將有助于學生理解“參數(shù)化”設(shè)計的概念，這對學生學習其他同類軟件是有益處的。

4 結(jié)語

該文針對傳統(tǒng)CAD/CAM課程教學中存在的教學效果問題提出了一種“階段”教學法，這種教學方法的主要特點是將CAD/CAM課程學習分散到培養(yǎng)計劃的各個專業(yè)課程學習階段當中。這種方法能夠解決傳統(tǒng)教學方法中學生實際操作應(yīng)用能力差，對部分模塊功能理解不深入等問題，同時也能起到對其他專業(yè)課程學習的輔助作用，提高學生整體的專業(yè)素養(yǎng)。與傳統(tǒng)的教學方法相比其優(yōu)點主要在于：一、減少一次性知識點學習的數(shù)量；二、軟件相關(guān)功能模塊的學習不會與專業(yè)課知識學習脫節(jié)；三、能有效提高學生的實際操作能力和學習興趣；四、對其他專業(yè)課程的學習同樣能起到輔助作用。

參考文獻

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