高職SolidWorks軟件應(yīng)用課程的改革與實(shí)踐

周 琦

(江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，江蘇江陰，214400)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)信息化程度的提高，人們?cè)絹?lái)越多地使用三維軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。對(duì)于高職機(jī)械專業(yè)學(xué)生而言，掌握三維機(jī)械CAD軟件的應(yīng)用已成為一項(xiàng)必備的專業(yè)技能。為實(shí)現(xiàn)學(xué)院培養(yǎng)高級(jí)技術(shù)技能應(yīng)用型人才的目標(biāo)，適應(yīng)企業(yè)對(duì)畢業(yè)生CAD軟件運(yùn)用能力的需求，我院機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)開設(shè)了SolidWorks軟件應(yīng)用課程。本文對(duì)SolidWorks軟件應(yīng)用課程教學(xué)改革與實(shí)踐中的一些問題進(jìn)行探討。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀與問題

(一)課程教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的SolidWorks軟件應(yīng)用教學(xué)往往是教師根據(jù)該軟件的基礎(chǔ)模塊內(nèi)容重點(diǎn)講解每個(gè)操作命令的含義，進(jìn)行操作示范，學(xué)生模仿操作。這樣教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)是使學(xué)生充分了解每個(gè)命令的具體運(yùn)用，缺點(diǎn)是學(xué)生僅僅停留在對(duì)軟件操作方法的熟悉上，缺乏對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整體把握和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，容易導(dǎo)致學(xué)生“掌握了軟件卻沒辦法設(shè)計(jì)”的問題。[1]

此外，學(xué)生學(xué)習(xí)的大量時(shí)間花費(fèi)在人機(jī)界面的熟悉與掌握、各種操作命令的死記硬背上，很難有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，影響學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。大部分學(xué)生由于缺乏興趣，對(duì)于該課程的學(xué)習(xí)應(yīng)付了事。少部分學(xué)生雖然對(duì)SolidWorks軟件學(xué)習(xí)感興趣，但認(rèn)為在課堂中學(xué)不到有用的知識(shí)，而選擇從網(wǎng)上下載視頻類教學(xué)資源，或參加社會(huì)組織的短期培訓(xùn)等，以此提升軟件應(yīng)用水平。

(二)存在的問題

SolidWorks是基于Windows系統(tǒng)開發(fā)的易學(xué)易用的三維CAD軟件。該軟件采用基于特征的實(shí)體建模功能，用智能化裝配技術(shù)、智能零件技術(shù)和鏡像部件等技術(shù)來(lái)加快裝配體的總體裝配，可快速生成完整的工程圖紙。[2]隨著SolidWorks軟件不斷更新，其功能日趨復(fù)雜。教師由于缺乏在企業(yè)工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不能將軟件設(shè)計(jì)和行業(yè)需要有效地結(jié)合起來(lái)，教學(xué)時(shí)只能照本宣科。部分教師認(rèn)為作為一門軟件應(yīng)用的課程，對(duì)零件建模、機(jī)構(gòu)裝配和工程圖等知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解示范，輔以一定的操作練習(xí)，學(xué)生完全能夠掌握該課程，不必考慮這門課程與其他專業(yè)課程之間的聯(lián)系。這造成該課程與前置和后續(xù)課程脫節(jié)現(xiàn)象，機(jī)械制圖、機(jī)制工藝等專業(yè)知識(shí)點(diǎn)不能有效融入教學(xué)過程。如在綜合運(yùn)用繪圖命令及編輯命令繪制復(fù)雜零件的工程圖的教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生由于缺乏機(jī)械制圖、加工工藝、裝配工藝等方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)找不到尺寸、忘記標(biāo)注公差或裝配錯(cuò)誤等問題。

二、課程教學(xué)的改革

(一)以職業(yè)能力為本位的教學(xué)內(nèi)容

本課程的設(shè)計(jì)理念和思路是以典型零部件為載體設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生掌握典型零件的三維造型、工程圖繪制，以及典型機(jī)構(gòu)的裝配；具有運(yùn)用SolidWorks軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)裝配的能力；培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、職業(yè)道德，以及對(duì)企業(yè)文化的認(rèn)知和適應(yīng)能力。本課程的教學(xué)內(nèi)容圍繞對(duì)SolidWorks軟件的操作與應(yīng)用全面展開，講授造型命令和編輯命令的使用技巧；同時(shí)緊密聯(lián)系實(shí)際，融入制圖基本知識(shí)和專業(yè)基本技能，將國(guó)標(biāo)規(guī)定和專業(yè)制圖規(guī)則融入教學(xué)過程中，使學(xué)生一開始就在頭腦中形成專業(yè)的概念。訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，掌握軟件使用技巧，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力。[3]

在進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容的具體安排時(shí)，按照“項(xiàng)目導(dǎo)入，任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)模式，以企業(yè)崗位工作中的各項(xiàng)任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)代產(chǎn)品CAD過程為標(biāo)準(zhǔn)，將各模塊劃分為若干個(gè)具體應(yīng)用項(xiàng)目。以某個(gè)典型機(jī)構(gòu)作為項(xiàng)目任務(wù)的載體，將教學(xué)內(nèi)容分為軟件應(yīng)用基礎(chǔ)、零件的三維造型與工程圖、機(jī)構(gòu)虛擬裝配三個(gè)模塊，如表1所示。其中，每個(gè)模塊的教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，都是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，能使學(xué)生接受全過程訓(xùn)練，將企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的內(nèi)容與技能融入教學(xué)過程中，使學(xué)生在完成課程學(xué)習(xí)后可直接進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)造型。

表1 SolidWorks軟件應(yīng)用課程模塊任務(wù)分配

(二)以典型范例為重點(diǎn)的教材建設(shè)

教材建設(shè)是課程改革的重要組成部分。當(dāng)前可供選擇的SolidWorks軟件教材分為兩種類型：1.幫助文檔型。內(nèi)容幾乎是軟件的使用幫助文檔，詳細(xì)介紹和強(qiáng)調(diào)命令及軟件環(huán)境，編寫者是軟件開發(fā)人員而非機(jī)械專業(yè)人員，缺乏專業(yè)理論與實(shí)踐知識(shí)，不能有效結(jié)合機(jī)械專業(yè)背景知識(shí)。2.行業(yè)專家型。所編寫的教材適合于企業(yè)工程師使用，教材大多以實(shí)際項(xiàng)目作為案例，缺乏基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，學(xué)生照書進(jìn)行操作會(huì)出現(xiàn)“掉步”現(xiàn)象。這兩種教材均不適合高職院校在教學(xué)中使用。我院教師結(jié)合機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)編寫了適合本專業(yè)使用的教材，該教材依據(jù)“項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的理念編寫，按照現(xiàn)代企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程組織教材內(nèi)容，符合高職機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的使用要求。

在編寫教材時(shí)，教師通過對(duì)機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)崗位群的分析，依據(jù)企業(yè)中相關(guān)工作崗位所需從事的工作任務(wù)，有計(jì)劃地從企業(yè)引進(jìn)各種產(chǎn)品的零、部件工程圖紙作為教學(xué)素材，作為課程的教學(xué)內(nèi)容。我們特別注意了零部件選擇的實(shí)用性和典型性，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)處理，然后作為素材編寫進(jìn)教材。整個(gè)教材內(nèi)容的安排與課程教學(xué)內(nèi)容相呼應(yīng)，從基本零件到復(fù)雜零件再到機(jī)構(gòu)或機(jī)器的裝配，由簡(jiǎn)到繁，由易到難，逐步深入。

(三)以項(xiàng)目教學(xué)為主體的課堂教學(xué)

SolidWorks軟件應(yīng)用課程涉及內(nèi)容廣泛，學(xué)生接受過程緩慢且很難達(dá)到靈活應(yīng)用的程度，不能體現(xiàn)高職院校技能型人才培養(yǎng)目標(biāo)。以項(xiàng)目式教學(xué)為主的課堂教學(xué)，通過教師在課堂中對(duì)大量精選項(xiàng)目實(shí)例的講解與操作示范，輔以有針對(duì)性的課后練習(xí)，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高高職學(xué)生專業(yè)技能操作水平和應(yīng)用能力。[4]

本課程以真實(shí)工作任務(wù)及工作過程為依據(jù)，以學(xué)生為主體、教師主導(dǎo)、師生互動(dòng)、小組協(xié)作與討論等開展教學(xué)。在課堂教學(xué)中廣泛采用多媒體技術(shù)，教師利用多媒體課件等講授基礎(chǔ)理論知識(shí)，學(xué)生模擬企業(yè)實(shí)際工作流程，在CAD機(jī)房進(jìn)行零件或機(jī)構(gòu)的造型設(shè)計(jì)。整個(gè)教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)了教師“教”理論、學(xué)生“學(xué)”技能、課外“練”能力一體化。在教學(xué)過程中，教師采用項(xiàng)目教學(xué)法、案例教學(xué)法等多種教學(xué)方法，突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

在進(jìn)行課程教學(xué)時(shí)，模塊中的項(xiàng)目任務(wù)按照引入、分析、實(shí)施、總結(jié)、評(píng)價(jià)五個(gè)環(huán)節(jié)組織教學(xué)。現(xiàn)以該課程模塊2中的項(xiàng)目3中的“任務(wù)1 建立叉架零件的三維造型”為例，來(lái)說(shuō)明每個(gè)項(xiàng)目任務(wù)的具體教學(xué)過程。

1.項(xiàng)目引入。本次課以某企業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的球閥裝配視頻作為項(xiàng)目引入，在學(xué)生觀看視頻的同時(shí)讓學(xué)生思考，如何實(shí)現(xiàn)該扳手的造型，已有的方法能否完成？若不能，該怎么辦？

2.項(xiàng)目分析。分析零件圖紙，細(xì)分球閥扳手的結(jié)構(gòu)組成及其造型方法，并由此提出新的特征建模方法——掃描。充分利用多媒體資源，說(shuō)明掃描特征建模的原理及步驟，并進(jìn)行操作示范，讓學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí)初步了解掃描特征建模的方法。

3.項(xiàng)目實(shí)施。該環(huán)節(jié)在課前教師需錄制扳手造型的操作錄像，并將班級(jí)學(xué)生按機(jī)房桌椅的位置進(jìn)行分組。在實(shí)施過程中采用分層次的教學(xué)模式，即領(lǐng)悟力強(qiáng)的學(xué)生通過知識(shí)點(diǎn)的講解，獨(dú)立思考直接完成造型；一般的學(xué)生可通過觀看教師分發(fā)的操作視頻后完成造型，其中少部分學(xué)生在造型過程中會(huì)出現(xiàn)一些問題，則由小組討論，幫助其完成造型，整個(gè)過程體現(xiàn)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)。

4.項(xiàng)目總結(jié)。在絕大多數(shù)學(xué)生完成后，可將出錯(cuò)的截屏圖片上傳、廣播，學(xué)生按組討論錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因及解決的方法，并由此總結(jié)掃描的特征要素操作。最后，教師總結(jié)在掃描操作中的注意事項(xiàng)。整個(gè)過程充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主導(dǎo)化、教師教學(xué)的輔導(dǎo)化。

5.項(xiàng)目評(píng)價(jià)。在每個(gè)項(xiàng)目的具體任務(wù)完成后，以學(xué)生完成的設(shè)計(jì)作品為依據(jù)，參考學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中的表現(xiàn)，進(jìn)行本次任務(wù)實(shí)施效果的評(píng)價(jià)。課堂任務(wù)實(shí)施的評(píng)價(jià)注重學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)，包括學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)三個(gè)部分，各部分的比例為1∶4∶5。

三、結(jié)語(yǔ)

在我院機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)體系中，SolidWorks軟件應(yīng)用課程的設(shè)置符合本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和企業(yè)對(duì)學(xué)生職業(yè)技能的要求。通過對(duì)本課程進(jìn)行改革，確定以職業(yè)能力為本位，按照“項(xiàng)目導(dǎo)入，任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式設(shè)置課程教學(xué)內(nèi)容，從企業(yè)選擇教學(xué)處理后的典型范例編寫對(duì)應(yīng)的課程教材，采用以項(xiàng)目教學(xué)為主體的課堂教學(xué)方法，模擬現(xiàn)代企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程開展教學(xué)。學(xué)生在完成課程的學(xué)習(xí)后，可直接從事企業(yè)一線的產(chǎn)品造型、圖紙繪制及機(jī)構(gòu)的裝配測(cè)試等工作，縮短了學(xué)生掌握的技能與企業(yè)實(shí)際需求的差距，促進(jìn)了學(xué)生職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)能力的提高。

[1] 肖蘇華，李俊松，陳建環(huán).高職機(jī)械類專業(yè)Pro/Engineer軟件課程教學(xué)改革探索和實(shí)踐[J].廣州城市職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(3)：81-84.

[2] 楊國(guó)新，王定標(biāo).基于SolidWorks的機(jī)械零部件虛擬裝配體設(shè)計(jì)技術(shù)[J].煤礦機(jī)械，2007(7)：75-77.

[3] 閆文平，肖亞慧.基于職業(yè)能力本位的高職CAD教學(xué)改革[J].職業(yè)技術(shù)教育，2008(32)：31-32.

[4] 鄭金輝.高職機(jī)械類CAD軟件應(yīng)用的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(3)：19-21.

[5] 劉亞納，田輝.SolidWorks課程的教學(xué)探討[J].科技信息，2011(5)：136.