ＣＡＤ／ＣＡＭ技術(shù)課程教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

摘要： 文章從分析CAD/CAM技術(shù)課程教學(xué)改革的客觀需求著手，從教師和學(xué)生的角度出發(fā)，針對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、實(shí)踐教學(xué)改革等方面進(jìn)行了深入研究，對應(yīng)用型本科和高職高專類院校開展CAD/CAM技術(shù)課程教學(xué)具有較強(qiáng)的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞： CAD/CAM 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 實(shí)踐教學(xué)

CAD/CAM技術(shù)是隨著信息技術(shù)的發(fā)展而形成的一門新技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空等領(lǐng)域，它的應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國家技術(shù)發(fā)展水平及工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。在我國，“十一五”期間科技部啟動(dòng)了制造業(yè)信息化科技工程，將推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)中小企業(yè)、骨干企業(yè)和集團(tuán)企業(yè)設(shè)計(jì)制造一體化、無紙化的重要戰(zhàn)略措施。［１］因此，對于機(jī)械類應(yīng)用型本科學(xué)生來說，CAD/CAM技術(shù)是他們成為未來工程技術(shù)人員必須掌握的基本工具。同時(shí)也必須看到，CAD/CAM技術(shù)涉及的內(nèi)容十分廣泛，對學(xué)生的基礎(chǔ)也有較高的要求，如要求掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識、計(jì)算機(jī)編程語言、計(jì)算機(jī)輔助繪圖及工藝基本知識，但教學(xué)中普遍存在著課時(shí)少、任務(wù)重的問題，因此學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程確實(shí)存在一些實(shí)際困難。要不斷提高CAD/CAM課程的教學(xué)質(zhì)量，必須將技術(shù)原理與常用工程軟件的應(yīng)用及開發(fā)的介紹相結(jié)合，做到理論與實(shí)踐的融會貫通；同時(shí)要根據(jù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及時(shí)更新授課相關(guān)內(nèi)容，做到推陳出新。根據(jù)以上指導(dǎo)原則，幾年來我們對CAD/CAM課程教學(xué)進(jìn)行了改革實(shí)踐，目前已取得了較明顯的成效。

一、精選和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

1.在內(nèi)容安排上，著重介紹基本概念，并適當(dāng)介紹部分應(yīng)用軟件。

基本概念是系統(tǒng)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用及開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)，如果丟開基本概念，只介紹軟件，就會使學(xué)生只知其然而不知其所以然，無法舉一反三。反之，如果掌握了CAD/CAM的基本概念，就可大大提高學(xué)生自學(xué)相關(guān)軟件的能力，對其今后的發(fā)展大有裨益。因此在內(nèi)容安排上，我們按照產(chǎn)品的開發(fā)過程鏈，逐一介紹計(jì)算機(jī)輔助圖形處理、CAD/CAM建模、計(jì)算機(jī)輔助工程分析、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控自動(dòng)編程及加工過程仿真、CAD/CAM集成技術(shù)等，盡量做到深入淺出，使學(xué)生掌握基本工作原理及算法。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合交互式自動(dòng)繪圖介紹AutoCAD和UG軟件的二次開發(fā)，讓學(xué)生自己動(dòng)手開發(fā)小型的零件庫，在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)課程的深化。

2.在介紹實(shí)施方法時(shí)，突出思路和方法的多樣化，并結(jié)合具體軟件加深印象。

在CAD/CAM技術(shù)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，采用不同的實(shí)施方法。如計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)，我們分別介紹了變異式CAPP系統(tǒng)、創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)、交互式CAPP系統(tǒng)、綜合式CAPP系統(tǒng)及CAPP專家系統(tǒng)，并結(jié)合“大天CAPP軟件”進(jìn)行教學(xué)，努力使學(xué)生掌握各種CAPP系統(tǒng)的工作流程及適用范圍，以提高他們解決實(shí)際工藝問題的能力。

3.在關(guān)鍵技術(shù)中，突出產(chǎn)品建模技術(shù)，以適應(yīng)CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，并結(jié)合相應(yīng)軟件作示范。

建模技術(shù)是今后CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的方向，學(xué)生有必要了解當(dāng)前流行的各種建模技術(shù)，以利今后使用。因此在教學(xué)中，我們從二維幾何建模開始，逐一介紹二維邊式、面式建模系統(tǒng)，三維線框建模系統(tǒng)，三維曲面建模系統(tǒng)，三維實(shí)體建模系統(tǒng)，更進(jìn)一步引申到三維特征建模系統(tǒng)，同時(shí)以AutoCAD及UG軟件作示范，其中著重介紹實(shí)體建模和特征建模，讓學(xué)生自己動(dòng)手創(chuàng)建簡單模型，從而真正了解各種方法的具體實(shí)施。

4.在CAD/CAM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，以軟件為例介紹數(shù)控自動(dòng)編程及加工過程仿真。

CAD/CAM技術(shù)是數(shù)控機(jī)床等課程的后續(xù)課，學(xué)習(xí)之前，學(xué)生已通過實(shí)驗(yàn)對數(shù)控加工有了一些感性認(rèn)識，但他們對于數(shù)控編程的認(rèn)識還停留在手工編程的階段。因此，我們結(jié)合常用工程軟件UG，向?qū)W生介紹典型零件數(shù)控自動(dòng)編程及加工過程仿真的過程，從而使他們熟悉數(shù)控加工的各個(gè)階段，一旦碰到復(fù)雜零件，手工編程實(shí)現(xiàn)不便時(shí)，就可利用自動(dòng)編程軟件進(jìn)行編程，達(dá)到事半功倍的效果。

5.在教學(xué)中引入最新科研資料，介紹CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向。

作為一門新技術(shù)，CAD/CAM的發(fā)展和應(yīng)用推廣日新月異，因此，教師備課時(shí)有必要查閱最新的學(xué)術(shù)論文及科技報(bào)導(dǎo)，同時(shí)可將教師本人與CAD/CAM技術(shù)相關(guān)的科研成果的介紹引入教學(xué)。如我們在介紹“并行工程”的概念時(shí)，借鑒了最新的國內(nèi)外科技期刊的有關(guān)文獻(xiàn)，詳細(xì)介紹“并行工程”目前的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用實(shí)施進(jìn)展，以及應(yīng)用，實(shí)施中的關(guān)鍵技術(shù)和成功案例，受到了學(xué)生歡迎。再如講解“CAD/CAM軟件的二次開發(fā)技術(shù)”一章時(shí)，引用了教師自主開發(fā)的減速箱三維快速設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)過程作示例，既幫助學(xué)生了解了二次開發(fā)的一般過程，又充分調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性，取得了良好的教學(xué)效果。

二、教學(xué)手段的改革

1.計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)與應(yīng)用。

一直以來，我院的CAD/CAM技術(shù)課程，在各方面的支持下，克服了硬件資源緊缺的困難，始終堅(jiān)持在專業(yè)機(jī)房開設(shè)。主講教師制作了CAI課件，并在每次教學(xué)中不斷更新改善，對于教學(xué)中涉及的相關(guān)工程軟件介紹，由教師現(xiàn)場演示，在講解正確操作方法的同時(shí)，還列舉常見錯(cuò)誤操作的處理方法，一堂課中往往穿插了理論講解和軟件操作實(shí)例，從而真正實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)現(xiàn)。

為了體現(xiàn)現(xiàn)代教學(xué)以學(xué)生為中心的特點(diǎn)，結(jié)合本院實(shí)際，我們在校園網(wǎng)天空教室平臺上自主開發(fā)了CAD/CAM技術(shù)課程網(wǎng)絡(luò)課件，不僅提供了電子教案、程序、軟件應(yīng)用實(shí)例的網(wǎng)上學(xué)習(xí)與下載，還提供了習(xí)題和測試的平臺，更重要的是，通過教師網(wǎng)上信息的發(fā)布，發(fā)起研究性課題討論，學(xué)生隨時(shí)隨地可上網(wǎng)查詢和回答，從而建立了良好的師生互動(dòng)，有效提高了學(xué)生課外學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。

3.課程考核改革。

CAD/CAM技術(shù)課程是我院較早針對應(yīng)用型本科實(shí)現(xiàn)考核方法改革的課程之一，目前采用的考核形式是理論考試和上機(jī)測試相結(jié)合。其中理論考試采用了半開卷的形式，即允許學(xué)生考試時(shí)參考自己復(fù)習(xí)整理的提綱，從而避免死記硬背，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)。上機(jī)測試成績由課程結(jié)束測試和平時(shí)的上機(jī)作業(yè)成績相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生更重視平時(shí)練習(xí)，減少或杜絕作弊。幾年來的綜合測評反映，學(xué)生對這種考核方式是歡迎的，他們認(rèn)為這樣能夠考出真實(shí)水平。

三、實(shí)踐教學(xué)的拓展

目前各高等院校機(jī)械學(xué)科在CAD/CAM技術(shù)的課程安排中一般均包含了部分實(shí)踐學(xué)時(shí)，目的是幫助學(xué)生在掌握CAD/CAM原理的基礎(chǔ)上了解常用工程軟件，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和就業(yè)打好基礎(chǔ)。如何充分利用課程安排的有限學(xué)時(shí)，選取恰當(dāng)?shù)墓こ誊浖椭鷮W(xué)生從了解直到熟練掌握相關(guān)軟件的操作方法，已經(jīng)成為CAD/CAM技術(shù)課程開設(shè)取得成功的關(guān)鍵之一。

由于目前市場上CAD/CAM軟件比較豐富，從AutoCAD到Solidworks、Solidedge、UG、Pro/E、Catia等，還有國產(chǎn)軟件CAXA、開目CAD等，讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握每一種軟件顯然是不現(xiàn)實(shí)的。仔細(xì)分析這些軟件，其各有優(yōu)缺點(diǎn)，但軟件本身的結(jié)構(gòu)形式與功用基本大同小異。教師只有通過剖析CAD/CAM軟件的共性，并在此基礎(chǔ)上幫助學(xué)生了解軟件開發(fā)的基礎(chǔ)知識，才能讓他們真正掌握軟件本身的內(nèi)涵，達(dá)到融會貫通的目的。因此，我們在教學(xué)中安排了用AutoLisp開發(fā)AutoCAD零件庫和編制UG/NX用戶化菜單和對話框的內(nèi)容，并布置了作業(yè)以強(qiáng)化對二次開發(fā)內(nèi)容的教學(xué)與應(yīng)用，大大提高了學(xué)生的編程能力和應(yīng)用其它相關(guān)軟件的能力。

當(dāng)然，如果僅靠教師在CAD/CAM技術(shù)課程上的軟件操作演示和學(xué)生的課外上機(jī)，就要求所有學(xué)生都能夠熟練掌握工程軟件，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。要使學(xué)生熟練掌握工程軟件，就要在培養(yǎng)計(jì)劃中安排必要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，提供硬件和時(shí)間，讓學(xué)生自己動(dòng)手強(qiáng)化。本著這一原則，我院安排了CAD/CAM實(shí)訓(xùn)。在實(shí)訓(xùn)中，教師指導(dǎo)學(xué)生選定一個(gè)實(shí)物零件，通過自定的測繪方法得到實(shí)物零件的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用集成功能型CAD/CAM軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行零件的CAD造型，再確定零件的加工工藝進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM），接著進(jìn)行后置處理得到指定機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的NC加工程序，條件許可的情況下還可到機(jī)床上進(jìn)行零件加工，并與所測繪的零件進(jìn)行比較，最終整理完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告。這一教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生切身體驗(yàn)了集成功能型CAD/CAM軟件的基本功能，深入了解了CAD/CAM過程鏈。

四、結(jié)語

綜上所述，對于CAD/CAM這門新技術(shù)的授課，我們認(rèn)為既要綜合介紹原理及基本概念，又要針對學(xué)生實(shí)際和重點(diǎn)內(nèi)容，結(jié)合相應(yīng)軟件介紹實(shí)施方法，循序漸進(jìn)，深入淺出，提高學(xué)生的感性和理性認(rèn)識。學(xué)生只有真正做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，才能把握科技發(fā)展的脈搏，才能學(xué)以致用，課程的教學(xué)質(zhì)量才會不斷提高。

我院機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，通過CAD/CAM技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握機(jī)械CAD/CAM的基本理論及相關(guān)技術(shù)，熟悉常用的CAD/CAM軟件工具，并能培養(yǎng)自主開發(fā)或二次開發(fā)CAD/CAM軟件的實(shí)踐創(chuàng)新能力。學(xué)生通過將CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)等綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高了軟件應(yīng)用和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，這使我院機(jī)械類畢業(yè)生能盡快適應(yīng)工作崗位，更好地滿足用人企業(yè)的需求。

參考文獻(xiàn)：

［1］中共中央辦公廳，國務(wù)院辦公廳.2006—2020年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略［N］.新華日報(bào)，2006.5.8.