任務驅動法在“CAD/CAM課程”教學中的研究與實踐

摘要：“CAD/CAM技術”課程是高校機械類本科相關專業的一門主要專業課。針對傳統“CAD/CAM技術”課程教學中存在的問題，根據課程特點提出了一種將任務驅動法貫穿于課程教學中的教學方法。結果證明，此方法有助于培養學生的學習興趣和主動性，增強其實踐能力，在實際教學過程中取得了良好效果。

關鍵詞：任務驅動法；CAD/CAM；教學；實踐

作者簡介：張紅蕾（1983-），男，山東桓臺人，鹽城工學院機械工程學院，講師，南京航空航天大學機電學院博士研究生；黃曉峰（1973-），男，江蘇東臺人，鹽城工學院機械工程學院，副教授。（江蘇 鹽城 224051）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）34-0086-02

CAD/CAM技術產生于20世紀60年代，經過50年的發展和廣泛應用，已經給機械制造業從產品設計到加工制造整個生產過程帶來了深刻、全面和根本性的變革，被評為當代最杰出貢獻的十項工程技術之一，其應用水平和開發能力已成為衡量一個國家、一個企業技術水平的重要標志之一。[1]在日趨一體化的全球市場和激烈的市場競爭中，CAD/CAM技術已成為衡量企業綜合實力的重要標志。因此，掌握CAD/CAM技術已成為現代企業對工程技術人員的基本要求。在這種背景下，為我國現代制造業培養一大批具備CAD/CAM技術的人才就成為了高校機械類專業人才培養的一項重要任務。如何合理、深入地開展“CAD/CAM技術”課程教學就成為擺在相關教師面前的重要課題。

一、“CAD/CAM技術”課程與任務驅動法

“CAD/CAM技術”課程是機械類本科相關專業的一門主要專業課，其主要目標是通過學習CAD/CAM技術的基本原理、基本方法、基本技能及其在機械行業中的應用，使學生了解CAD/CAM技術的歷史、現狀及發展，掌握CAD/CAM技術的基本理論，了解和熟悉CAD/CAM相關技術及軟件，培養學生分析和解決工程實際問題的能力。[2]目前，“CAD/CAM技術”課程多采用傳統的教學方法，以教師為中心，注重于課堂理論教學而缺乏與實踐之間的聯系。這種教學模式忽視了學生在教學中的主體作用，不利于培養學生的學習興趣和主動性，最終使得學生對課程內容的理解和掌握情況難以達到預期的教學目標。因此，改變傳統教學方法，培養學生的學習興趣和主動性，提升教學效果，是“CAD/CAM技術”課程教學面對的首要問題。[3]本文正是基于此原因，對任務驅動法在“CAD/CAM技術”課程教學過程中的實施進行了研究與實踐。

任務驅動法是在教師的指導下，根據課程教學目標、內容及教學要求，將課程教學過程與任務相結合，通過任務驅動使學生完成整個學習過程。任務驅動法的核心是以學生為主體，以任務為動力，使學生將已有知識和技能運用到實踐中去，從而獲得新的知識和技能。在任務驅動教學過程中，由于創建了真實的學習和實踐環境，學生帶著任務學習，所以能保持很好的學習積極性和興趣，使學生能學以致用、舉一反三。綜上所述，任務驅動法與傳統的教學模式和教學方法相比，其將以教師為中心轉變為以學生為中心；將以課堂理論為主導轉變為以實踐任務為主導；從學生被動接受轉變為學生自我驅動。

二、任務驅動法在“CAD/CAM技術”課程教學中的應用

驅動法應用于“CAD/CAM技術”課程之前，首先要明確課程的教學內容和要求，以便根據相應的教學內容進行任務設計，最終達到課程的教學要求。

1.“CAD/CAM技術”課程的教學內容與要求

CAD/CAM技術涉及的內容十分廣泛，從CAD/CAM技術字面上的含義來看，即表示計算機輔助設計（Computer Aided Design）和計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing）；從具體內容上講，它還涵蓋了計算機輔助工程（Computer Aided Engineering）和計算機輔助工藝設計（Computer Aided Program Planning）等，是一門應用計算機來協助人們進行產品設計、分析到最終制造，從而貫穿產品全生命周期的綜合性技術。“CAD/CAM技術”課程以“工程圖學”、“機械設計基礎”、“計算機應用基礎”、“機械制造技術”、“數控技術”等課程為基礎，具有學科交叉、理論抽象、知識密集和實踐性強的特點。在該課程的教學過程中，由于課程內容具有一定的學科交叉性和抽象性，導致學生只能在課堂上被動的接受，教學效果大打折扣，不能達到鍛煉學生運用理論知識分析和解決工程問題的教學目標。故基于“CAD/CAM技術”課程的內容和特點，在教學過程中應該實現：

（1）理論與實踐的緊密結合。將基本理論與軟件應用相協調，以理論指導實踐，用實踐驗證理論，以此加深學生對理論知識的理解。

（2）突出工程概念。在教學中突出CAD/CAM技術的工程內涵和功能，貫穿工程實例，使學生掌握利用計算機輔助解決工程實踐問題的能力。下面結合“CAD/CAM技術”課程的內容與教學要求，將任務驅動法應用于該課程的教學過程中。

2.“CAD/CAM技術”課程任務驅動法的實施

（1）任務驅動法的實施流程。任務驅動法已經在很多課程中有所實施。本文借鑒英國語言學家Jane Willis提出的任務學習法的理論框架。即將任務驅動法在課程教學過程中的實施流程分為前、中、后三個階段。[4]

1）前任務階段。教師引入設計好的任務，介紹任務實施的要求、步驟以及所需要學習的知識，為任務的開展做準備。在實際教學過程中，任務驅動法要以某個任務為載體，引導學生完成任務，使其掌握知識。在設計任務時，應盡量涵蓋教學目標的各個知識點，形成種類多樣、循序漸進的任務體。實踐證明，建立合適的任務在整個任務驅動教學過程中起著事半功倍的效果，這就要求在“CAD/CAM技術”課程教學環節中，應充分重視任務的設計。根據前文所述，可以將“CAD/CAM技術”課程任務分為CAD任務、CAE任務、CAPP任務和CAM任務等多個模塊。各個任務模塊相對獨立且又相互聯系，有利于在不同的教學階段實施相應的任務。前一模塊任務的完成為后面任務的實施奠定基礎。

2）任務環階段。學生以個人或分組的形式執行所接收的相應任務，并及時對任務執行中和完成時的情況進行匯報。“CAD/CAM技術”課程任務多以工程技術和軟件應用為主，要求學生應用三維設計軟件，如Pro/E、UG等對機械零部件完成計算機輔助建模、分析、加工仿真和裝配等多項任務。在實際任務驅動教學中，貫穿“個人”和“團隊”兩種形式的任務。每章課程教學開始前，學生接到“個人任務”，本章教學結束后提交相應任務成果。“個人任務”要求獨立完成，主要鍛煉學生運用理論知識完成實踐任務的能力。每一模塊教學開始前，給予學生“團隊任務”，模塊教學結束后匯報實施和完成情況。“團隊任務”采用工程實例，需相互協作完成，主要培養學生通過團隊合作完成工程實踐的能力。

3）后任務階段。在學生完成自我分析后，由教師進行指導、總結，對任務執行過程中的問題進行后期針對性強化練習。通過上述實施過程可以看出，任務驅動教學法貫穿了整個“CAD/CAM技術”課程教學過程，使得課程理論與實踐緊密結合起來，并通過工程實例對工程概念進行強化，與本課的教學內容和要求相符。下面以一個減速器設計團隊任務為例，說明任務驅動教學法的具體實施過程。

（2）任務驅動法的實施實例。減速器設計是機械類專業常見的課程設計任務之一，在學習“CAD/CAM技術”課程之前，學生對此類設計任務已有所了解。在“CAD/CAM技術”課程學習中，實施的減速器設計任務和所要求的成果，不再是以手工繪圖的形式完成，而是通過計算機輔助完成。在任務驅動實施過程中，可以根據不同的工作目的和條件等要求建立不同的任務。學生每三人為一組完成一個任務。例如，根據設計目的和工作條件，提出建立一個用于帶式運輸機傳動系統的單級圓柱直齒輪減速器任務。設計任務要求完成減速器軸、齒輪等零件設計、分析和加工以及減速器的裝配，如圖1所示。隨著教學過程的進行，學生可以依次完成CAD建模任務、CAE分析任務和CAM加工任務。同組學生可將設計任務分解，每人負責同類零件的設計、分析和輔助加工，通過合作完成減速器整體的分析和裝配。

三、結束語

“CAD/CAM技術”課程是一門與工程實踐密切聯系的機械類專業課。任務驅動法教學以任務為動力、教師為向導、學生為主體，改變了傳統的“教師講，學生聽”，以教定學的被動教學模式，創造了學生主動參與、團隊協作、實踐創新，以學定教的新型模式。本文將任務驅動法應用于“CAD/CAM技術”課程教學，通過實踐發現任務驅動法有利于激發學生的學習積極性，提高學生獨立分析問題、解決問題的能力，強化學生團隊協作的工程實踐能力。

參考文獻：

[1]王隆太，朱燈林，戴國洪，等.機械CAD/CAM技術[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]葛友華.機械CAD/CAM[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.

[3]吳鳳和，陳錦江，李金良，等.目標教學在CAD/CAM課程教學中的應用[J].教學研究，2009，32（1）：64-66.

[4]Dave Willis，Jane Willis.Doing Task-based Teaching[M].Oxford ：Oxford University Press，2007.

（責任編輯：孫晴）