基于UG的“CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)”項目式課程研究

◎ 梁矗軍

“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”課程是高職機械、機電、模具、數(shù)控等制造類專業(yè)課程體系中的核心課程。 隨著職業(yè)教育課程改革的不斷深入，“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)” 課程大多采用項目式課程進(jìn)行教學(xué)， 但是，“課程項目”設(shè)計成為推進(jìn)課程改革的瓶頸之一。 大量調(diào)研得知， 當(dāng)前眾多制造類企業(yè)使用UG 軟件進(jìn)行設(shè)計與生產(chǎn)，因此，基于UG 軟件的“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”項目式課程設(shè)計更需要探索與實踐。

一、基于UG 的“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”項目式課程的設(shè)計目標(biāo)

UG 軟件(Unigraphics 軟件的簡稱)是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集成的、 面向制造行業(yè)的CAD/CAE/CAM 軟件，使企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。UG 軟件主要用于產(chǎn)品設(shè)計、 工程和制造全范圍的開發(fā)過程， 它不僅在全世界的機械制造行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，而且在機械專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域，特別是“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)中也有著顯著的引導(dǎo)作用。

無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電技術(shù)學(xué)院基于“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”課程多年實踐教學(xué)經(jīng)驗，以項目任務(wù)驅(qū)動為主線、 從行業(yè)工作崗位的實際需要出發(fā)，結(jié)合相關(guān)前導(dǎo)課程和后續(xù)課程的內(nèi)容，設(shè)計和開發(fā)基于UG 的“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”課程的教學(xué)項目。

通過教學(xué)項目的針對性設(shè)計， 使UG 軟件的學(xué)習(xí)與應(yīng)用不再割裂于機械設(shè)計其他課程的教學(xué)，而是更加注重與相關(guān)課程的整體融合。學(xué)生學(xué)習(xí)“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”課程后，能理解產(chǎn)品設(shè)計全生命周期的概念和意義， 更有利于他們構(gòu)建三維實體造型的產(chǎn)品設(shè)計能力、開發(fā)能力、自動編程和數(shù)控加工的應(yīng)用能力。

二、基于UG 的“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”項目式課程改革的實踐研究

1. 構(gòu)建基于UG 的“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”項目化課程理論架構(gòu)

項目式課程改革的理論研究主要包括兩方面內(nèi)容：一方面，通過編制“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”項目化課程教學(xué)內(nèi)容的調(diào)查問卷和訪談提綱，考察相關(guān)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及應(yīng)用能力的整體特征，分析影響其學(xué)習(xí)能力的主要因素，從而厘清“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”項目化課程設(shè)計的目標(biāo)、內(nèi)容、方式和過程。 另一方面，進(jìn)行大量機械設(shè)計企業(yè)行業(yè)調(diào)研，以此作為制訂高職“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”項目化課程核心課程標(biāo)準(zhǔn)的理論基礎(chǔ)。

2. 進(jìn)行基于UG 的“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”項目化課程體系建設(shè)

項目教學(xué)法，以行動為導(dǎo)向，其基本特點是：把整個學(xué)習(xí)過程分解為一個個具體的工程或事件，設(shè)計出一個個項目教學(xué)方案， 按行動回路設(shè)計教學(xué)思路。以項目教學(xué)法實施“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”課程的教學(xué)，除了傳授基礎(chǔ)理論知識和基本操作技能外，還需要培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力，即專業(yè)素養(yǎng)、解決問題的能力、學(xué)習(xí)新知識的能力、與人協(xié)作的能力、完成項目的社會能力等幾個方面， 真正做到全面提高學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)。

項目教學(xué)法一般分為五個階段進(jìn)行： 第一是確定項目任務(wù)，第二是制定計劃，第三是實施方案，第四是檢查評估，第五是歸檔總結(jié)。

（1）強化市場調(diào)研，以崗位能力為出發(fā)點，制訂核心課程標(biāo)準(zhǔn)。 近年來，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化，市場分工愈加細(xì)化，企業(yè)人才需求在類型、數(shù)量和能力層次方面也有較大調(diào)整， 除了對高技能人才重點需求外， 還需要具有組織能力和管理才能的專業(yè)綜合型人才。為此，對相關(guān)企業(yè)調(diào)研，充分分析企業(yè)對各不同層次技術(shù)人員的專業(yè)能力、 職業(yè)素質(zhì)方面的要求，以崗位能力為出發(fā)點，并結(jié)合本校實際，制定合理的課程計劃，以此形成核心課程標(biāo)準(zhǔn)，作為進(jìn)行項目化教學(xué)的理論與實踐依據(jù)。

“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)” 課程對學(xué)生的職業(yè)能力要求主要有以下幾方面：對一般復(fù)雜程度的機械零部件(包括曲面零件)進(jìn)行實體建模的能力、繪制工程圖的能力、裝配建模的能力、簡單機械設(shè)備TopDown 分析與設(shè)計能力、簡單機構(gòu)運動分析能力、一定的鈑金設(shè)計能力等，以及在實際工作中的項目協(xié)調(diào)、合作能力。

（2）以工程實際為導(dǎo)向，設(shè)計典型性和綜合性教學(xué)項目。 在課程標(biāo)準(zhǔn)中， 規(guī)定了基于UG 的“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”課程的性質(zhì)、目標(biāo)、內(nèi)容框架，規(guī)定了學(xué)生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面所應(yīng)達(dá)到的基本要求， 并提出了指導(dǎo)性的教學(xué)原則和評價建議，但是，它不包括教學(xué)重點、難點、時間分配等具體內(nèi)容。 因此要合理適當(dāng)?shù)卦O(shè)計教學(xué)項目，才能很好地實施核心課程標(biāo)準(zhǔn)。

通過對企業(yè)的深度調(diào)研， 及與畢業(yè)生的跟蹤溝通，銜接前后課程，以工程實際為導(dǎo)向，設(shè)計典型性案例項目幫助學(xué)生獲得基本職業(yè)崗位能力， 設(shè)計綜合性案例項目仿真機械產(chǎn)品設(shè)計、制造全過程；將整體學(xué)習(xí)內(nèi)容和過程貫穿起來， 使項目式課程設(shè)計與企業(yè)接軌，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)。 課程項目設(shè)計要具有較強的操作性，以調(diào)動學(xué)生參與項目的積極性，使項目實施易行。

（3）“以項目為基礎(chǔ)、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，實施教學(xué)過程。 在實施教學(xué)過程中，教師要根據(jù)“項目教學(xué)法” 的特點， 并結(jié)合生產(chǎn)實際，“以項目為基礎(chǔ)、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，幫助學(xué)生掌握課程所需的知識與技能， 培養(yǎng)他們分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)他們團(tuán)隊協(xié)作完成項目的職業(yè)能力。

表1、 表2 是項目教學(xué)法在UG 教學(xué)中應(yīng)用實例，表1 為軸套類零件的三維造型項目分析表，表2為軸套類零件齒輪油泵從動軸的三維造型項目分析表。

表1 軸套類零件三維造型項目分析表

表2 齒輪油泵從動軸三維模型造型項目分析表

通過齒輪油泵從動軸三維模型造型這個項目，讓學(xué)生從產(chǎn)品的圖紙分析、模型建立、渲染與表現(xiàn)等方面學(xué)習(xí)軸套類零件結(jié)構(gòu)， 了解到軸套類零件結(jié)構(gòu)各部位的作用及設(shè)計的成因， 以及工藝方案選擇分析等的全過程，綜合了多門學(xué)科的知識。 通過完成該項目，把理論與實踐有機地結(jié)合起來，幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識，同時培養(yǎng)他們合作解決實際問題的能力。

（4） 設(shè)計項目式課程評價體系， 加強過程化管理、細(xì)化評價指標(biāo)，提高項目課程質(zhì)量。 項目式教學(xué)的學(xué)習(xí)評價體系可以包含教師評價、學(xué)生自我評價、學(xué)生互評以及職業(yè)技能鑒定等社會性評價， 實現(xiàn)評價主體多元化。 以評價促動項目的實施，從而提高項目化課程的質(zhì)量。

一方面，對整個課程教學(xué)中學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、表現(xiàn)進(jìn)行“過程評價”。 構(gòu)建量化的評價分值表，將學(xué)生所有的學(xué)習(xí)成果和學(xué)習(xí)全過程的表現(xiàn)作為評價依據(jù)，包括考勤、學(xué)習(xí)知識、完成作業(yè)、實踐操作等四部分，由教師客觀公正地完成，保證和提高教學(xué)質(zhì)量。另一方面， 對學(xué)生在項目實施中表現(xiàn)的職業(yè)能力進(jìn)行職業(yè)素質(zhì)評價，包括工作責(zé)任﹑工作規(guī)范﹑質(zhì)量意識﹑服務(wù)意識﹑溝通能力﹑團(tuán)隊合作意識等評價，由學(xué)生自評和互評完成，可以增強學(xué)生的就業(yè)競爭力，激勵他們增強信心走向成功。

還可以考慮專業(yè)研究人員參與及引入社會力量，以提高機械類專業(yè)學(xué)生的職業(yè)能力為導(dǎo)向，力求更規(guī)范、更細(xì)致、更系統(tǒng)。

3.開發(fā)校本教材，建立課程資源庫，完善項目化課程

UG 軟件功能強大，功能模塊較多，各模塊功能相對獨立，當(dāng)前國內(nèi)各個高職高專院校中“CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)” 課程采用的教材主要是針對UG 的各功能模塊按知識體系獨立編寫的教材。 即使采用了項目式教學(xué)法， 還存在教學(xué)案例與生產(chǎn)實際項目聯(lián)系不夠、 對工程上產(chǎn)品設(shè)計的方法思路及理念了解不夠、 教學(xué)項目設(shè)計與該課程的前后相關(guān)課程內(nèi)容設(shè)置吻合度不高等問題。 因此，可以在整合基于UG 的“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”課程實踐教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，結(jié)合該課程的前導(dǎo)課程“機械制圖”“機械設(shè)計”、后續(xù)課程“數(shù)控編程”（數(shù)控方向）“模具設(shè)計”（模具方向）具體教學(xué)內(nèi)容，針對不同的專業(yè)方向，設(shè)計典型性和綜合性的案例教學(xué)項目， 從而形成適應(yīng)本校教學(xué)實際的基于UG 的“CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)”項目化課程校本教材，以及項目化課程資源庫，使項目化課程真正得到完善。

三、實施項目化教學(xué)的幾點思考

1.項目式教學(xué)過程中，以學(xué)生為主體，教師起引導(dǎo)作用，但在某些基礎(chǔ)性項目實施過程中，還需要適當(dāng)合理使用傳統(tǒng)教學(xué)方法，確定任務(wù)目標(biāo)， 讓學(xué)生加強練習(xí)，幫助學(xué)生熟練掌握基本職業(yè)技能。

2.項目式教學(xué)通常安排學(xué)生分團(tuán)隊完成，此時可以讓其按項目靈活搭配團(tuán)隊，利用學(xué)生之間的技術(shù)交流，相互提高學(xué)生技能水平。

3.項目式課程仿真企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、制造全過程，但學(xué)校配套的實訓(xùn)基地還存在學(xué)生多、 設(shè)備少的問題，只有解決這一矛盾才能保證項目課程有效開展。

4.項目式課程的實施必須與企業(yè)接軌，從課程設(shè)計、項目確定、課堂教學(xué)到評價系統(tǒng)等都可以聘請企業(yè)技術(shù)人員參與，從而保證項目式課程的職業(yè)性、時效性和配套性，使學(xué)生從業(yè)時能迅速上手。 而企業(yè)也免去了培訓(xùn)新員工的麻煩，學(xué)校和企業(yè)達(dá)到雙贏。

5.項目課程的評價體系尚有待進(jìn)一步研究：①合理細(xì)化過程評價標(biāo)準(zhǔn)， 保證學(xué)生參加項目學(xué)習(xí)評價時的公正公平性，才能夯實學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)基礎(chǔ)，避免項目化課程實施流于形式。 ②對學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的綜合評價，可以從學(xué)生的團(tuán)隊合作意識，企業(yè)對學(xué)生完成項目所體現(xiàn)的職業(yè)素養(yǎng)， 教師對學(xué)生項目答辯等方面進(jìn)行。 但是如何來配比這些評價因素的比重也需要進(jìn)一步研究。

[1]陳容.基于項目教學(xué)法的機械CAD/CAM 課程改革初探［J］.陜西廣播電視大學(xué)學(xué)報，2011，(2).

[2]楊文明.高職項目教學(xué)理論與行動研究［M］.科學(xué)出版社，2008.

[3]周麗萍，朱和軍，陳俊，沈春根.基于項目化教學(xué)法CAD/CAM/CNC 一體化案例開發(fā)和運用[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2013，(11).

[4]程德蓉，李先明，陳泉，胡敬佩，盧艷.基于工程實踐的CAD/CAM 技術(shù)-UG 課程教學(xué)改革[J].職業(yè)教育研究，2010，(10).

[5]蔣東敏.“UG 計算機輔助設(shè)計與制造”課程項目設(shè)計與開發(fā)研究[J].江蘇教育，2013，(9).