“機械CAD/CAM技術”課程教學研究

摘 要:對“機械CAD/CAM技術”課程提出了一種教學實施方法，提高了學生的學習熱情、提高了學生的學習效率。在不同的教學環節中采用了不同的教學方法:通過興趣導向法、特點實例法、情景體驗法、項目分解教學法等方法，取得了較好的教學效果。

關鍵詞:教學方法 機械CAD/CAM技術 興趣導向

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1673-9795(2012)04(a)-0177-02

“機械CAD/CAM技術”課程是一門研究CAD/CAM理論為主，實踐應用為輔的課程[1]，目的是為學生今后進行CAD軟件系統的二次開發打下理論基礎，同時掌握CAD技術在生產中的應用方法。通過多年的探索，我們總結了一套有特色的教學方法，能幫助學生掌握CAD/CAM的基本概念、基本原理，為培養學生的CAD技術應用能力及創新意識，從事CAD/CAM技術的研究、開發及其在工程技術領域中的應用打下堅實基礎[2]。

現在CAD應用已經由二維設計逐步轉向三維設計，其設計規模和設計難度已經有了很大的提高，為了提高設計過程的健壯性和更好掌握CAD軟件的使用特點，我們發現有必要讓學生掌握基礎的圖形軟件理論基礎;為了能讓學生在生產實踐中很好應用CAD技術，就必須讓他們熟悉這種流程，了解各種CAD軟件的特色及相互交換數據的辦法[3]。

機械CAD/CAM技術課程的教學目的是為學生系統掌握圖形學知識奠定基礎，熟悉相關軟件的功能與應用，有效提高學生應用CAD軟件的效率，在大工程制作時，能選取合適的建模方法，規避系統異常問題等;同時為學生在今后CAD軟件的二次開發，自動化事務處理等高端應用奠定基礎。

在理論教學部分，考慮到學生僅有C語言基礎，為了提高學生的學習熱情，減少學生學習的挫折感，在介紹圖形學相關知識的同時我們通過專用軟件如MATLAB或開發平臺OpenCV引入了大量的實例，讓學生看到CAD二次開發的樂趣，激發學習的熱情，給學生展示特征建模、參數化零件等方法。引入工程實際項目，讓學生掌握CAD軟件的應用流程，掌握CAE、CAM在實際生產過程中的應用[4]。在教學范疇內，學生是主體，教師是主導，教師應根據課程的特點和學生的實際去動態選擇教學方法和改進教學手段。調動學生的主動學習、積極思維的能力，改進教學方法與教學手段還應該是培養學生分析、解決問題的能力，實踐動手能力、自主學習能力、創新能力的重要措施[5]。為了達到培養本科應用型專門技術人才的目標，我們在不同教學環節，實施了不同的教學方法。

1 課程教學方法

在理論教學部分，我們在教學中采用了以下幾種教學方法:

1.1 興趣導向法

《機械CAD/CAM技術》中各種圖形理論，如:NURBS、BEZIER提到了大量的數學方法，讓學生覺得很難理解，如介紹曲線與曲面部分，枯燥的數學描述，總讓學生覺得很難理解，我們就可以通過軟件讓學生直觀了解什么是CV曲面，什么是V曲面。(圖1，2)

并且通過拖拽控制點，展示二種曲面的特點;通過設定邊界條件，展示曲線和曲面的平滑連接;對于一些掃成面、回轉面的構造，我們通過Flash做成動畫進行展示，幫助學生通過感性教學加快知識的傳導，讓復雜的數學描述以直觀的圖形方式進行展示。

1.2 特點實例法[6]

通過分析和展示Autodesk公司的常用CAD軟件的二次開發接口程序設計，讓學生掌握特征建模的方法，和特征建模的優勢，下圖展示的是一個廚房用具的三維特征建模界面。(圖3)

設定相關參數后，得到如下實體模型:(圖4)

在教學中我們通過使用或開發比較有特點的軟件平臺或軟件開發包進行建模學習，讓學生體會掌握特征建模、體素建模的特點。

1.3 情景體驗法

介紹一種常用零件的CAD設計，從三維設計到NC代碼生成的過程。盡量模擬企業CAD設計的工作環境和氛圍，使學生感受到企業設計的真實情況，體驗到企業的設計氛圍，更好地學以致用。

2 在實踐教學部分，我們采用的教學方法

2.1 任務驅動法

《機械CAD/CAM技術》以零件設計和加工為課程的最終目標任務，使得學生在實訓的過程中目標明晰，從而能調動其學習的積極和主動性。為達成任務，每個人都要發揮其個人的能動作用與協助精神，學生分組管理，層層負責，讓學生有企業工作的真實情景感;同時要求學生對相關技術提出技改方案，模擬學校到工廠的角色轉換，提高學生CAM實踐技術的能力。

2.2 項目分解教學法

《機械CAD/CAM技術》實訓中，知識點很多。在具體實訓時，根據學生接受能力，反復訓練講解實訓難點，將整個CAM內容以分解為合理的階段性工作并以工藝卡的形式表達，詳細輔導學生編制加工程序，選擇加工參數，幫助學生分析加工的零件的質量等，鼓勵同學們能夠通過交流或相互輔導的方法解決的問題。

2.3 自主型學習法

在理論教學中注重由淺入深有意識地留下一些內容給學生在課堂上或課后自主學習，并且讓學生思考將CAD應用到機加工的過程。在實踐過程中，教師主要提出關鍵性工作和錯誤修正，整個過程由學生自主把握，每個階段工作完成后，要求學生歸納總結，逐步提高同學的自主學習能力[7]。

3 課程實施特色

開發了與課程緊密相關的教學軟件平臺，利用了虛擬展示、多媒體展示等很多現代教學方法，與學校的省示范實驗室緊密配合，以目標化管理為導向，模擬了工廠的CAM過程;以典型機械類零件為工作任務進行模塊化項目教學，教學過程基于產品的工作流程:產品的設計(CAD造型)→分析(CAE)→裝配→加工(CAM);采用“理論－實踐－創作”一體化的教學模式，結合企業產品實例，提高了學生的創造性與工程職業素質;將三種業界流行的CAD/CAE/CAM軟件進行有機結合，充分發揮了它們在設計生產領域內的最大優勢;提出了CIMS和CAPP等先進理念，為學生今后進入高端的企業管理奠定了基礎。

為適應新科技、經濟與社會的飛速發展和日趨激烈的競爭，適應高等教育改革形勢和寬口徑機械專業人才培養模式及建立新的課程體系的需求，對于機械類專業，我們本著“重基礎、精內容、寬適應”的指導思想，我們關注機械制造學科理論與現代制造技術的新發展，形成了《機械CAD/CAM技術》課程。在理論教學課時大量削減的同時，針對我校人才培養模式的特點，注重實踐教學環節，培養應用型人才，引入了新的教學理念，加強了實踐教學環節的自主學習能力培養，體現了面向全國，服務區域經濟的教學目的。

參考文獻

[1]金寧，焦麗，劉雨搏.CAD/CAM技術課程教學的現狀與改革[J].遼寧工程技術大學學報(自然科學版)，2010(S1):203～204.

[2]田文彤.“模具CAD/CAM”課程改革探索[J].中國科教創新導刊，2009(4):46，48.

[3]肖乾.機械CAD/CAM教學改革初探[J].華東交通大學學報，2007(S1):106～108.

[4]鄺衛華，夏軍英.CAD/CAM/CAE課程教學改革探討[J].成都教育學院學報，2006(8):76～78.

[5]孫誠，牟信妮，魏娜，等.包裝結構與模切版設計課程改革與創新實踐[J].湖南工業大學學報(社會科學版)，2009(5):87～89.

[6]易法敏，張日新.電子商務專業實踐教學體系探討[J].湖南工業大學學報(社會科學版)，2008(3):111～113.

[7]宋海燕，黃利強.運輸包裝課程教學改革研究[J].湖南工業大學學報(社會科學版)，2009(5):126～127.