機械三維軟件企業項目式教學研究

李 劍 向延鴻 張 正

（吉首大學物理與機電工程學院，湖南 吉首416000）

隨著機械工業的迅猛發展，計算機輔助制圖在機械制造行業中已舉足輕重，大大提高機械行業的設計和生產效率，企業對CAD/CAM技術人才的需求也日益增加[1]。眾多高校也開設了相關的三維制圖軟件，如Proe、SolidWorks、UG等[2-4]，但大多數軟件教學偏重于理論，上機實驗時間有限且缺乏系統規范性，難以培養學生的創新能力和實踐設計能力。針對這些問題，本文對機械三維軟件的教學提出企業項目式教學模式，即把企業專業人才培養模式和工程項目設計模式帶入課堂，把“企業項目設計過程中的學習”和“課堂上的學習”融合成一個整體，將職業化、個人發展目標和教學設計有效結合，以培養適合現代企業需要的機械方面高技術人才。

1 高校三維軟件的教學現狀與弊端

1.1 高校三維軟件的教學現狀

三維軟件作為一種形象直觀的制圖工具，受到眾多機械企業的青睞，高校機械相關專業也順勢開設了相關的機械三維軟件課程，三維建模設計和傳統教學方式有很大不同，它的應用性和社會實踐性非常強，但目前的課堂教學比較注重理論知識，實驗上機不夠，并且缺乏系統的實踐流程，在應用性、職業性以及技能性很難達到應有的職業要求。

1.2 三維軟件教學的弊端

1.2.1 教學方式單一，針對性練習不夠。學生在課堂上很難對講授的知識進行實時演練，造成學習的斷層，遇到困難容易降低學習積極性。不及時的動手實踐很容易造成知識的遺忘，很難熟練掌握基礎操作知識。

1.2.2 理論渲染過多，實踐設計能力欠缺。軟件學習作為實戰性很強的學科，強調實踐動手能力和理論基礎的結合，目前大部分軟件教學課程都過重于理論課程的學習，沒有真正把握軟件操作的內涵，基本操作熟練程度不夠，理論和實踐沒有真正結合。

1.2.3 實訓項目的盲目性。目前大量教材以及課程安排的實訓演習都集中在單純的模型構建，有些側重于復雜的曲面模型等，沒有考慮到機械行業的專業性，缺乏對設計理念和設計思維的培養，沒有目的性和系統性，和行業設計相背離。

2 三維軟件教學的企業項目模式

2.1 企業項目式的概念和基本思路

軟件教學的企業項目式教學即把企業工程項目設計引入課堂教學，在培訓好基礎知識層次上，利用特定的項目來強化軟件運用的綜合能力。教師一方面應該做好學生對軟件基本操作的針對性培訓，另一方面老師要建立一個系統規范的項目工作任務庫，搭建一個完善系統化的項目實踐教學流程，包括學生項目小組的的成立、任務的分配、任務的進度以及項目的評審工作等，老師起引導作用，對項目方案和關鍵技術點加以指導，實現工作與學習的一體化。整個教學過程側重于職業能力的培養，以熟練軟件操作為基本目的，培養學生的三維設計理念以及和實踐相關聯的設計意識，以工程項目為橋梁，把企業產品設計的職業活動很好地貫穿在課堂教學中。

2.2 企業項目式的流程和實行方式

2.2.1 企業項目式教學模式流程方案

結合學校的特點和企業人才培養及項目設計步驟，我們把企業項目式課堂教學可以流程化，具體的流程模式如圖1所示：

圖1 企業項目式教學流程

2.2.2 針對性培訓

針對性培訓包括軟件操作講解的針對性和練習鞏固的針對性。從機械專業的特點分析，機械設備造型一般比較規則，一臺設備的模型基本上是拉伸、旋轉、孔等基本操作，軟件教學工作應側重基礎。同一特征的實現有很多種方法，教科書一般每種方法都詳盡介紹，缺乏針對性和目的性。課后的針對性訓練非常關鍵，否則容易造成學習的斷層導致知識容易遺忘，教師根據課堂講授的內容制定針對性的練習供學生鞏固，幫助學生把一些模糊的操作具體化，加深對學習內容的理解和熟練。

2.2.3 建立項目庫

建立一個以企業工程實踐為基礎的項目設計庫，根據學生的實際能力和工程項目的特征，遴選20-30個與軟件建模相關的工程項目，項目應以軟件建模學習等為基礎，融合工程圖、零件圖以及裝配圖等知識點，項目的選擇要讓學生形成一種職業設計思維。同時項目任務的建立要分難易等級，滿足不同層次學生的學習，既要樹立學生學習的信心，又要有一定的拓展性，培養學生的創新和能動性。

2.2.4 教學實踐流程化

建立一個系統化的項目實踐教學流程，包括學生項目小組的成立、項目任務的分配、項目任務的評審以及項目的改進等。老師在設計過程中起到引導作用，對項目進行督促和指導，對項目方案和關鍵技術點進行指導，讓學生在工作任務中學習，實現工作和學的一體化。

（1）項目組成立

教學過程中以團隊的形式組建項目組，學生可以自由組隊，與企業項目工作方式相匹配。通過團隊合作，不僅可以鍛煉學生相互合作相互協調的能力，也能發揮在自身獨立設計的能力。

（2）項目分配制度

項目組可自主從項目庫里面選擇項目任務，譬如設計庫選擇該項目，廠房里需搭建一個鋼結構橋，給定廠房布置二維圖以及具體要求，設計模型如圖2所示。項目組選擇任務后，根據項目本身的情況以及成員的層次來分配任務，共同完成建模、裝配以及工程圖。成員可以分別負責欄桿、支撐、橋身、樓梯等任務分工，共同完成最后的裝配圖建立，寫出設計說明書。這種項目難易程度適中，知識綜合性較強，包括整體方案布局、裝配、工程圖等，通過明確的分工合作大家可以負責獨立的設計，同時最終結果又需要大家共同協調完成，這樣既可以提高學生對軟件基礎知識的熟練程度和實踐設計能力，還可以鍛煉團隊的共同協作能力。

圖2 鋼結構橋項目模型

（3）項目評審和改進

階段性的設計成果要進行及時的評審，對方案和設計思路進行討論，這是項目制教學的一個重要環節。教師指導要注重兩個方面，一是建模的規范性，從提高設計效率以及便于后期的修改出發，讓學生樹立比較正確的設計思路；二是要注重設計過程中的專業素養，對結構設計中的力學計算、結構布置、材料選擇等要有適當涉及，貫穿一定的職業素養。學生根據評審意見課后進行修改，在反復的修改過程中發現并改進存在的問題，融合評審中的設計思路過程，熟練掌握軟件操作技能和必要的設計能力。

2.2.5 成績考核制度

很多學校在三維軟件考核方面采取比較傳統的理論考試或者通過上機考核完成某個模型的建立，這對學生的技能及思維理念沒有太多強化。企業項目式教學模式考核分成兩部分，一是平時項目設計過程考核，重點考察學生設計思維以及建模能力；二是對最終產品的考核，綜合模型的準確度和規范度，以及設計的合理性。這樣的考核制度不僅給學生學習提供動力，而且有一個參與實際產品設計的環境，加深學生對機械三維軟件設計的理解和熟練程度。

3 結束語

本文針對高校軟件教學存在的一些弊端，立足于機械專業的三維建模課堂教學，提出一種綜合課堂教學和企業項目設計相結合的教學模式，把職業化過程穿梭于課堂教學中，使得學生在課堂學習中能夠切身體驗企業的項目設計模式。從專業針對性的培訓式教學，到項目化實踐設計和項目過程評審制度，理論和實踐有效結合，不僅有利于調動學生學習的積極性和能動性，而且使他們能夠獲得一定的職業素養和設計經驗。

［1］李德寶,孟超.三維機械制圖探索[J].現代機械,2005（06）.

［2］張憲立.基于Inventor三維設計在教學中的應用[J].機電產品開發與創新.2013,26(3)：174-175.

［3］米麗萍.三維Proe在機械課程設計中的應用[J].課程教育研究,2013(19)：191-192.

［4］景暉,李聰,周祖鵬.高等工科院校機械類專業《工程制圖》實驗教學改革探討[J].科技信息,2012(32)：123.