基于工程實踐的《CAD/CAM技術(shù)-UG》課程教學(xué)改革*

程德蓉 李先明 陳 泉 胡敬佩 盧 艷（重慶工商職業(yè)學(xué)院 重慶 400039）

基于工程實踐的《CAD/CAM技術(shù)-UG》課程教學(xué)改革*

程德蓉 李先明 陳 泉 胡敬佩 盧 艷
（重慶工商職業(yè)學(xué)院 重慶 400039）

分析了《CAD/CAM技術(shù)-UG》課程教學(xué)改革的背景，闡述了教學(xué)改革的目標(biāo)、內(nèi)容、方法、手段和考核評價，通過教學(xué)改革實踐，該課程的教學(xué)體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用，實現(xiàn)了理論與實踐的緊密結(jié)合，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，學(xué)生在理論知識的掌握和實踐技能的提高上均收到了良好的效果。

CAD/CAM技術(shù)-UG；教學(xué)改革；工程實踐

教學(xué)改革背景

隨著對機械設(shè)計、模具設(shè)計質(zhì)量與制造要求的不斷提高，CAD/CAM（計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造）技術(shù)在制造業(yè)中的地位越來越重要，職業(yè)院校選擇的CAD/CAM軟件大都是企業(yè)使用的幾大主流軟件，如UG NX（Siemens NX）、Pro/Engineer、CAXA等。

UG NX是美國Unigraphics Solution（簡稱UGS）公司推出的功能強大的CAD/CAM/CAE一體化集成軟件，目前UG產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機械、造船、通用機械、數(shù)控（NC）加工、模具制造、醫(yī)療器械等諸多領(lǐng)域。由于UG軟件功能強大，功能模塊較多，各模塊功能相對獨立，高職高專院校的UG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，但傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在教學(xué)資源缺乏、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等問題。

教學(xué)改革目標(biāo)

我校本課程的教學(xué)改革主要包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核評價等方面的改革；建立課程教學(xué)網(wǎng)上資源，作為學(xué)生學(xué)習(xí)本課程及后續(xù)課程的參考；探索符合我校學(xué)生實際的教育教學(xué)方式和考核辦法以及能有效提高教學(xué)質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)體系，最終形成比較完善的課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)體系。

教學(xué)改革實踐

（一）教學(xué)內(nèi)容改革

堅持以能力為本位的指導(dǎo)思想，從行業(yè)工作崗位的實際需要出發(fā)，制定課程的教學(xué)內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)，在教學(xué)過程中著眼于學(xué)生實際能力的培養(yǎng)，通過能反映學(xué)生實際能力水平的考核方法加以評價。對應(yīng)企業(yè)中的實際運用，職業(yè)院校中的UG NX的教學(xué)情境大多是按模塊化分為UG NX產(chǎn)品設(shè)計、裝配設(shè)計、工程圖設(shè)計、注塑模設(shè)計、數(shù)控編程等幾部分。

以工程實踐需求為導(dǎo)向，改革傳統(tǒng)的課程知識體系 要以市場需求為導(dǎo)向，以崗位能力為出發(fā)點選定教學(xué)內(nèi)容，確保學(xué)生學(xué)有所用。《CAD/CAM技術(shù)-UG》課程主要對應(yīng)數(shù)控加工工藝員、數(shù)控加工程序員等機械產(chǎn)品的計算機輔助設(shè)計與輔助制造崗位，培養(yǎng)學(xué)生獨立運用UG軟件完成中等復(fù)雜程度零件的造型、模具設(shè)計和自動CNC編程與仿真加工的能力。傳統(tǒng)的UG軟件教學(xué)內(nèi)容往往面面俱到，概念多，難點多，重理論知識的系統(tǒng)性和完整性，針對性不強，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。因此，應(yīng)綜合數(shù)控加工企業(yè)對UG軟件技能的要求、學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)能力三方面因素，以“寬基礎(chǔ)、重應(yīng)用”為原則，建立以工程實踐為基礎(chǔ)的課程內(nèi)容體系，內(nèi)容涵蓋UG軟件造型、零件裝配、二維工程圖創(chuàng)建、注塑模設(shè)計和數(shù)控加工5個功能模塊，通過營造實際工作情境，實現(xiàn)學(xué)校環(huán)境與工作環(huán)境、校園文化與企業(yè)文化的有機融合。例如，在教學(xué)過程中，教師帶領(lǐng)學(xué)生參觀了重慶聚興集團，參觀前布置任務(wù)，參觀時仔細觀察企業(yè)正在生產(chǎn)的某摩托車上的零件——搖臂零件，參觀后要求學(xué)生根據(jù)自己的觀察造型設(shè)計出此搖臂零件，一方面可以提高學(xué)生參觀學(xué)習(xí)的主動性，另一方面可以讓學(xué)生感受到學(xué)有所用，最后根據(jù)企業(yè)零件的造型設(shè)計實例總結(jié)出所學(xué)的知識及其應(yīng)用技巧。

以項目任務(wù)驅(qū)動為主線，改革傳統(tǒng)教材知識點的序列 傳統(tǒng)教材側(cè)重于知識點在邏輯上的先后順序，先講解每個步驟、概念、知識點及其軟件應(yīng)用，再講解例子。雖然學(xué)生能獲得較系統(tǒng)的知識，但學(xué)習(xí)被動，軟件的綜合運用難度較大。本課程采用以項目為單元的系統(tǒng)化教學(xué)模式，即實施項目時根據(jù)項目需求講解知識點，采用項目驅(qū)動、問題牽引、套路主導(dǎo)的“工學(xué)結(jié)合，行動導(dǎo)向”的學(xué)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)各個知識點，從而讓學(xué)生學(xué)會處理工程實踐問題，將理論與實踐有效地結(jié)合起來。《CAD/CAM技術(shù)-UG》課程的項目教學(xué)包括25個能力訓(xùn)練項目，每個項目都根據(jù)職業(yè)技能目標(biāo)和學(xué)生的認知規(guī)律，難度由簡到繁，逐步遞進，引導(dǎo)學(xué)生逐步達到學(xué)習(xí)目標(biāo)。教學(xué)過程中精心組織講演、訓(xùn)練、深化、綜合訓(xùn)練、總結(jié)、作業(yè)等步驟，做到講、學(xué)、做一體化。以UG NX產(chǎn)品設(shè)計中的草圖設(shè)計為例，要求學(xué)生學(xué)會利用“草圖曲線”工具條進行草圖的創(chuàng)建、繪制、創(chuàng)建編輯尺寸添加和修改約束、參照選擇、投影、鏡像、拉伸特征創(chuàng)建、實體旋轉(zhuǎn)等。為了讓學(xué)生掌握草繪技能，安排2個項目任務(wù)進行課堂講解、演練及練習(xí)，布置1個任務(wù)課堂訓(xùn)練，布置2個任務(wù)課后訓(xùn)練。其中以切割刀具和吊車的掛鉤作為課堂講演及練習(xí)草圖的2個項目任務(wù)，實例中貫穿了要求學(xué)生掌握的各個知識點，使學(xué)生了解和掌握創(chuàng)建草圖的主要方法，由簡入難引導(dǎo)學(xué)生添加尺寸、選擇參照和拉伸套路，創(chuàng)建出逼真的三維實體，使學(xué)生獲得成就感，增加學(xué)習(xí)興趣。

以技能培養(yǎng)為核心，完善實訓(xùn)教學(xué)體系 為項目課程教學(xué)專門編制上機指導(dǎo)書，實訓(xùn)內(nèi)容包括課堂教學(xué)、訓(xùn)練和課后訓(xùn)練三大內(nèi)容。在上機指導(dǎo)中，采用傳、幫、扶的形式教學(xué)，將學(xué)生分成小組，每小組5～6人，首先由教師講授 （即教師講解、演練），在教師講授時沒有跟上的學(xué)生由教師指導(dǎo)，同組優(yōu)秀學(xué)生幫、扶，使學(xué)生參與的機會更多，發(fā)現(xiàn)的問題和學(xué)到的實踐知識也更多，實驗效果較好。制作實踐項目考核表，應(yīng)根據(jù)學(xué)生現(xiàn)場操作的熟練程度、實踐結(jié)果正確性、現(xiàn)場紀(jì)律、安全文明等指標(biāo)，全面考核學(xué)生的實踐情況，督促學(xué)生學(xué)習(xí)，得出學(xué)生平時作業(yè)成績。課程結(jié)束前安排一次綜合實踐課，鞏固所學(xué)知識，提高學(xué)生分析和解決實際問題的能力，達到融會貫通的目的。

根據(jù)職業(yè)技能大賽要求，改革教學(xué)內(nèi)容 職業(yè)技能大賽的要求緊密結(jié)合企業(yè)需求，是課程建設(shè)的風(fēng)向標(biāo)，有利于促進高職院校培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強的應(yīng)用型技術(shù)人才。“復(fù)雜零件造型、多軸聯(lián)動編程與加工”技能大賽的要求使我們看到了不足和差距，也給我們指引了教學(xué)改革和努力的方向，同時也極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)UG軟件的積極性和主動性，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（二）教學(xué)方法與手段改革

本課程在教學(xué)方法與教學(xué)手段上進行了大量的改革，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

采用講練結(jié)合教學(xué) 本課程采取教、學(xué)、練（邊教、邊學(xué)、邊練）三結(jié)合的項目訓(xùn)練法，教師先操作演示，學(xué)生跟著學(xué)習(xí)，遇到教學(xué)重點、難點，教師重復(fù)演示，直到學(xué)生掌握為止。然后布置實例讓學(xué)生訓(xùn)練，教師及時解決學(xué)生訓(xùn)練中存在的問題。教師講解時間、概念闡述時間雖然相對較少，但學(xué)生的操作能力卻大幅提高。

采用工程實例教學(xué) 采用企業(yè)的工程實際例子進行教學(xué)，在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，使學(xué)生了解UG軟件的應(yīng)用并不是簡單的畫圖，而是綜合知識的運用，學(xué)生采用UG軟件所完成的設(shè)計和加工是有工程背景的，是能應(yīng)用于實際工作的，以此增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

采用體驗教學(xué) 帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)參觀，鍛煉識圖能力、加工工藝編制能力等，要求學(xué)生分析在課堂上進行的造型和加工工藝參數(shù)的選取與實際生產(chǎn)所采用的方法有什么不同，通過分析找出正確的答案，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。

教學(xué)手段多樣化 多媒體教學(xué)與上機操作相結(jié)合，采用工程項目教學(xué)視頻、電子教案、光盤、多媒體課件等手段充實教學(xué)，利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段（QQ、電子信箱、極域等）輔導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

（三）考核評價改革

為了讓更多的學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，探索有效的考核評價方法，本課程采用了以下一些考核評價方式，取得了一定的成效。

明確考核評價目標(biāo) 通過考核檢驗學(xué)生的職業(yè)崗位能力的掌握情況。該課程的職業(yè)崗位能力包括計算機輔助設(shè)計（利用UG軟件進行機械產(chǎn)品設(shè)計與造型、模具設(shè)計等）和計算機輔助制造（對機械產(chǎn)品、模具零件等進行數(shù)控加工工藝分析后，利用UG軟件進行仿真加工，生成數(shù)控加工程序等）。

改革考核評價標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)職業(yè)崗位所需的能力標(biāo)準(zhǔn)制定考核評價標(biāo)準(zhǔn)。

改革考核內(nèi)容 依據(jù)職業(yè)崗位能力的要求和提高學(xué)生就業(yè)能力的需要，根據(jù)任務(wù)或項目等實際內(nèi)容安排考核評價的內(nèi)容，將考核重點向注重實踐技能的掌握和個人創(chuàng)新精神的培養(yǎng)等方面傾斜。

考核評價手段多樣化，減少標(biāo)準(zhǔn)化考試 本課程考核采用的方式是：60%的平時成績＋40%的期末考核成績。其中，平時成績＝課堂表現(xiàn)（20%）＋平時單元作業(yè)（CAD部分25%＋CAM部分20%＋模具設(shè)計部分 15%）＋課程綜合作業(yè)（20%）。

本課程的教學(xué)改革實踐證明，以工程實踐項目任務(wù)為驅(qū)動、以技能培養(yǎng)為核心的教學(xué)內(nèi)容改革，綜合運用多種教學(xué)方法與手段，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用，實現(xiàn)了理論與實踐的緊密結(jié)合，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生既可以學(xué)到理論知識，也能夠掌握實踐技能，收到了良好的效果。

[1]呂超.項目教學(xué)法在《UG實訓(xùn)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].模具制造，2007，（12）.

[2]張鑒隆，等.基于工程實踐構(gòu)建《UG NX產(chǎn)品設(shè)計綜合訓(xùn)練》課程體系[J].中國科技信息，2009，（13）.

[3]張琴.基于工作過程的《Pro/Engineer軟件應(yīng)用》課程教學(xué)改革[J].職業(yè)技術(shù)教育，2009，（20）.

（本文責(zé)任編輯：王恒）

G712

A

1672-5727（2011）10-0075-02

程德蓉（1974—），女，四川廣安人，碩士，重慶工商職業(yè)學(xué)院機電工程系副教授，主要從事計算機輔助設(shè)計方向教學(xué)研究。

*本文系重慶工商職業(yè)學(xué)院課程教學(xué)改革立項課題《基于案例推理的CAD/CAM技術(shù)課程教學(xué)改革研究與實踐》（課題編號：20101）的成果，主持人：程德蓉