朱梅玉，李夢(mèng)奇

面向工程能力培養(yǎng)的《CAD方法與建模》課程教學(xué)改革

朱梅玉，李夢(mèng)奇

（邵陽學(xué)院 機(jī)械與能源工程系，湖南 邵陽422004）

結(jié)合《CAD方法與建模》課程的教學(xué)目標(biāo)，分析機(jī)械專業(yè)學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的工程能力及其在課程教學(xué)中存在的問題；從課程教學(xué)內(nèi)容、課堂教學(xué)模式、課后作業(yè)及考核等方面提出了教學(xué)改革思路和措施，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生工程能力的目的。

CAD方法與建模；工程能力；培養(yǎng)；教學(xué)改革

近年來，CAD技術(shù)已成為提高企業(yè)創(chuàng)新能力與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵所在，企業(yè)對(duì)CAD技術(shù)的依賴程度不斷提高，但同時(shí)也對(duì)CAD技術(shù)提出了更高的要求。學(xué)校開設(shè)的《CAD方法與建模》課程，旨在為社會(huì)與企業(yè)輸送具備一定工程能力的機(jī)械工程領(lǐng)域人才，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。該課程是一門理論與實(shí)踐并重的課程：以SOLIDWORKS軟件為操作演示平臺(tái)，通過課堂教學(xué)與上機(jī)操作，展示 CAD方法和建模的基本概念、基本原理和基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的CAD技術(shù)應(yīng)用能力及創(chuàng)新意識(shí)，為后期畢業(yè)設(shè)計(jì)及從事機(jī)械工程領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1　機(jī)械工程領(lǐng)域?qū)W生該具備的工程能力

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料及走訪部分企業(yè)，結(jié)合幾年企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出當(dāng)前機(jī)械工程領(lǐng)域內(nèi)學(xué)生應(yīng)具備的工程能力，主要包括以下幾點(diǎn)：具備扎實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)（如工程制圖、公差配合，常用金屬材料性能等）；熟練掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本知識(shí)與技能，能借助CAD方法進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)；能熟練編制典型零部件的制造加工工藝等；具有批判性思維和創(chuàng)造性思維，能基于現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新；有較好的溝通能力與團(tuán)隊(duì)合作工作能力。

2　工程能力培養(yǎng)在該課程教學(xué)中存在的主要問題

該課程以課堂內(nèi)原理講解、實(shí)例操作演示為主，并配以少量的上機(jī)操作等輔助教學(xué)環(huán)節(jié)。目前，這種教學(xué)和相關(guān)考核模式已無法實(shí)現(xiàn)學(xué)生工程能力培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)質(zhì)量提升。以下從教材選擇、課程教學(xué)到考核等各方面簡(jiǎn)要分析所存在的問題：

（1）教材設(shè)計(jì)內(nèi)容太廣泛，理論與操作實(shí)例分離?！禖AD方法與建?！方滩纳婕皟?nèi)容太多、范圍太廣，在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)無法系統(tǒng)性地完成課程的講授，達(dá)到教學(xué)目的；學(xué)生在進(jìn)行純理論性教學(xué)時(shí)易失去興趣；教材中實(shí)例過于陳舊，無法滿足課程需求；現(xiàn)有地教材內(nèi)容千篇一律，缺乏更多創(chuàng)新型案例。

（2）課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式。本課程的教學(xué)過程可簡(jiǎn)單歸納為命令解釋、命令演示、上機(jī)操作三個(gè)環(huán)節(jié)。其中，前兩個(gè)環(huán)節(jié)利用多媒體教室開展，學(xué)生通過大屏幕來學(xué)習(xí)，主觀能動(dòng)性不強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣無法提高，效果自然不會(huì)太好。雖然有上機(jī)操作環(huán)節(jié)但由于課時(shí)限制，多數(shù)學(xué)生僅局限于基本繪圖命令的熟悉。在授課過程中，學(xué)生對(duì)理論的理解不一，且部分理論空洞，學(xué)生無法很好理解；在進(jìn)行實(shí)例演示講解時(shí)，學(xué)生也僅僅停留在教材上，無法跟上老師的實(shí)際操作步伐；學(xué)生課后不能抽出足夠時(shí)間練習(xí)，在后續(xù)上機(jī)操作時(shí)，大部分學(xué)生還沒有入門，教師只能對(duì)多數(shù)學(xué)生進(jìn)行手把手指導(dǎo)，學(xué)生的依賴性較強(qiáng)；使得該課程沒法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、獨(dú)立設(shè)計(jì)能力的目的。

（3）課程考核模式。因課程考核是由平時(shí)成績(jī)（30%，考勤、平時(shí)作業(yè)、上機(jī)操作各占10%）和最后期末考試成績(jī)（70%）兩部分內(nèi)容組成，期末考試是上機(jī)操作考試。這種模式常會(huì)導(dǎo)致學(xué)生蒙混過關(guān)的現(xiàn)象、學(xué)習(xí)積極性不高，最終達(dá)不到課程教學(xué)的目的。

（4）教學(xué)資源缺乏。這門課程是一門理論聯(lián)系實(shí)踐的課程，理論是指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行零部件創(chuàng)建的依據(jù)，最終體現(xiàn)在上機(jī)操作中。由于我系開設(shè)這門課程的班級(jí)和人數(shù)較多，機(jī)房設(shè)備數(shù)量少。只能安排學(xué)生在少量的上機(jī)操作課進(jìn)入機(jī)房進(jìn)行系統(tǒng)練習(xí)。

3　改革思路與措施

針對(duì)機(jī)械工程領(lǐng)域內(nèi)學(xué)生該具備的工程能力及目前該課程在教學(xué)中存在的以上問題，通過研究改變傳統(tǒng)教學(xué)方法，教學(xué)模式和手段，建立新的授課模式和制度，以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力、理論應(yīng)用和實(shí)踐操作能力、獨(dú)立設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，提升學(xué)習(xí)效率。結(jié)合學(xué)校目前情況，提出如下改革思路與措施。

（1）根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，重新定位該課程的內(nèi)容與所選擇教材。該課程教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)生培養(yǎng)CAD設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力及理論聯(lián)系實(shí)際能力。細(xì)化到具體內(nèi)容為：以Solidworks軟件為講解平臺(tái)，通過教學(xué)和實(shí)際操作幫助學(xué)生掌握主要建模工具和基本命令，草圖繪制，三維實(shí)體及曲面造型，零件裝配以及工程圖的創(chuàng)建等，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成良好的建模習(xí)慣和創(chuàng)造性設(shè)計(jì)思維。而體現(xiàn)于教材中則要求教材內(nèi)容應(yīng)包含兩方面：CAD方法與建模相關(guān)的理論知識(shí)、建模軟件的實(shí)例操作演示等內(nèi)容。理論知識(shí)可以在操作內(nèi)容中體現(xiàn)；實(shí)例操作應(yīng)選擇當(dāng)前機(jī)械領(lǐng)域中較典型的零部件，涵蓋教學(xué)目標(biāo)中的相關(guān)內(nèi)容，并能與具體加工生產(chǎn)過程進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)；該教材不僅可以作為教學(xué)內(nèi)容，還可作為學(xué)生自學(xué)的教材。

（2）多樣化的教學(xué)授課方式。教學(xué)內(nèi)容不局限某一本教材，內(nèi)容應(yīng)多樣化。在教學(xué)中以教學(xué)為目的，借鑒多本教材，鼓勵(lì)學(xué)生多去圖書館和上網(wǎng)查找相關(guān)書籍等資料；還可根據(jù)需要選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，使用機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)典型零件如軸類、盤蓋類、叉架類及箱體類等零件來講解基礎(chǔ)命令，不定時(shí)給學(xué)生布置些設(shè)計(jì)任務(wù)，要求學(xué)生利用SolidWorks完成一些零件的三維建模及裝配。這樣使教學(xué)內(nèi)容更具有針對(duì)性，既激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又增強(qiáng)課堂實(shí)效性。教師的教學(xué)內(nèi)容可以以某一項(xiàng)目為依托，完成原理與實(shí)例相結(jié)合的項(xiàng)目式教學(xué)。即:教師事先設(shè)計(jì)好一些機(jī)械產(chǎn)品來作為教學(xué)內(nèi)容，將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融入到圖形設(shè)計(jì)和繪制中去，這樣既完成了該課程的教學(xué)任務(wù)，提高了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，又能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的相關(guān)工程能力。當(dāng)然，還可以根據(jù)這個(gè)教學(xué)內(nèi)容來編制相應(yīng)教材，錄制相關(guān)視頻。在進(jìn)行該課程教學(xué)時(shí)，可以類比企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程，對(duì)學(xué)生采取分團(tuán)隊(duì)討論式教學(xué)方式。教師作為組織者，在課堂上將學(xué)生分為幾個(gè)團(tuán)隊(duì)，把一個(gè)或兩個(gè)典型項(xiàng)目為研究對(duì)象，包括讀圖、拆圖、繪圖等方面，采取討論式的教學(xué)，教師對(duì)學(xué)生的思維加以引導(dǎo)和啟發(fā)，學(xué)生則在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行團(tuán)隊(duì)討論和探索活動(dòng)，這樣有助于激發(fā)學(xué)生的自我參與意識(shí)和學(xué)習(xí)積極性，有利于學(xué)生掌握與運(yùn)用該課程相關(guān)方法與技能等，還培養(yǎng)了學(xué)生的溝通協(xié)作能力與團(tuán)隊(duì)合作能力。

（3）課程學(xué)習(xí)監(jiān)督管理辦法?？紤]該課程實(shí)際情況，目前的考勤與監(jiān)督模式無法適應(yīng)本課程的教學(xué)管理。結(jié)合實(shí)際情況，本課程的成績(jī)組成變更如下：①成績(jī)組成：平時(shí)成績(jī)（40）+期末考核（60）=期末總成績(jī)（100分）。②平時(shí)成績(jī)：平時(shí)成績(jī)（40）=出勤（10）+平時(shí)作業(yè)（30）。③課堂考核：若無特殊及請(qǐng)假條等情況，對(duì)上課出勤情況進(jìn)行抽查，每一次抽查未到者期末總成績(jī)扣2～5分。為提高課堂互動(dòng)性，設(shè)置課堂積極主動(dòng)回答一次問題期末總成績(jī)加2～5分。

（4）改變平時(shí)作業(yè)與期末考核管理辦法，開發(fā)基于該課程的考核軟件平臺(tái)。為培養(yǎng)學(xué)生自覺主動(dòng)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，并確保學(xué)生成績(jī)的公平性和公正性，創(chuàng)新地提出了以案例及模型為核心的數(shù)據(jù)庫，開發(fā)該課程的練習(xí)與考核軟件平臺(tái)。相應(yīng)的案例及模型要適合該課程的需求，不超出課程范圍。該軟件平臺(tái)具有3種角色的登陸管理權(quán)限，該平臺(tái)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫具有機(jī)械領(lǐng)域中典型零件以及繪制步驟，學(xué)生平時(shí)作業(yè)的布置則由教師登陸相應(yīng)權(quán)限從該數(shù)據(jù)庫中隨機(jī)性提取相應(yīng)模型，交與學(xué)生課后完成，并由教師完成平時(shí)作業(yè)校核和成績(jī)?cè)u(píng)審，教師權(quán)限也可以根據(jù)學(xué)生提交的模型，上傳至該系統(tǒng)平臺(tái)，根據(jù)平臺(tái)的打分機(jī)制，統(tǒng)一性的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)；期末考核則由學(xué)生在計(jì)算機(jī)上單獨(dú)完成，并提交該系統(tǒng)，從而完成期末考核工作。該軟件平臺(tái)在前期調(diào)研和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中任務(wù)量大，后續(xù)實(shí)施任務(wù)重，涉及知識(shí)多，費(fèi)用大。對(duì)于該平臺(tái)的開發(fā)和測(cè)試，可申請(qǐng)相應(yīng)項(xiàng)目資助解決費(fèi)用問題。該平臺(tái)的使用將有效提升該課程教學(xué)和考核管理水平，使學(xué)生成績(jī)更公平、公正，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的建模能力，有助于實(shí)現(xiàn)學(xué)生相關(guān)工程能力的培養(yǎng)。而且該軟件平臺(tái)還適用于其它課程考核，在高校中具有很大推廣價(jià)值。

（5）提升該門課程教學(xué)的硬件條件。鑒于上述提出的教學(xué)改革內(nèi)容，現(xiàn)有的硬件條件無法滿足實(shí)際使用的需求，建議從以下兩個(gè)方面進(jìn)行改善和提升：①多媒體教室設(shè)備配置:用于該課程講授的多媒體教室，大多設(shè)備性能配置比較差，無法滿足正常教學(xué)要求。建議對(duì)現(xiàn)有配置進(jìn)行逐步優(yōu)化或更換，以適應(yīng)對(duì)配置性能要求高的該課程及其它相關(guān)課程教學(xué)。②上機(jī)操作設(shè)備數(shù)量：目前用于上機(jī)操作的機(jī)房及設(shè)備總數(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了整個(gè)系院該課程及其他課程上機(jī)操作教學(xué)需求。建議在此基礎(chǔ)上增加至少2個(gè)機(jī)房，用于該課程上機(jī)操作教學(xué)及練習(xí)，且能在其它課余時(shí)間為學(xué)生開放。通過上述兩方面的改善，將不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槎嗝襟w教室配置性能差而影響正常教學(xué)、機(jī)房設(shè)備不足造成的上機(jī)操作無法進(jìn)行等問題。為教學(xué)及學(xué)生的積極學(xué)習(xí)提供了良好的硬件環(huán)境。

4　實(shí)施效果

把文章中提出的靈活運(yùn)用各種教學(xué)手段，提升教學(xué)硬件環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，該課程平時(shí)作業(yè)及期末考核管理創(chuàng)新方法等結(jié)合起來，逐步實(shí)施，在教學(xué)中取得了很好的效果：學(xué)生學(xué)習(xí)積極性明顯提高，CAD設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新思維能力也得到增強(qiáng)，最終現(xiàn)實(shí)教學(xué)質(zhì)量提升及學(xué)生相關(guān)工程能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)校機(jī)械專業(yè)學(xué)生的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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［2］王鳳仙.應(yīng)用型本科院?！禔utoCAD》課程改革的研究與探討［J］.時(shí)代農(nóng)機(jī)，2015，（1）：96-97.

［3］《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.科技視界，2015，（6）：18-19.

［4］楊文敏.基于So1idworks的機(jī)械CAD/CAM課程教學(xué)改革策咯研究［J］.軟件導(dǎo)刊，2012，（10）：183-184.

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Teaching reform of CAD Method and Modeling Course Facing Engineering ability Training

ZHU Mei-YU，LI Meng-qi
（Department of Mechanical and Energy Engineering，Shaoyang University，Shaoyang，Hunan 422004，China）

Combining with the teaching goa1 of CAD Method and Mode1ing course，ana1ysis is made on engineering abi1ity which mechanica1 professiona1 students sha11 possess and the prob1ems existing during the teaching course.Then some teaching reform measures and ideas are presented on teaching content，c1assroom teaching mode，homework and assessment etc.，to achieve the goa1 of optimization of teaching processes，improvement of teaching qua1ity and deve1opment of students'engineering abi1ity.

CAD Method and Mode1ing；engineering abi1ity；training；teaching reform

G642

A

2095-980X（2016）03-0109-02

2016-03-13

朱梅玉（1982-），女，湖南邵陽人，碩士，講師，主要從事機(jī)械加工領(lǐng)域教學(xué)及科研工作。