應(yīng)用型本科創(chuàng)新CAD/CAM技術(shù)教學(xué)改革與實(shí)踐

摘 要：本文針對(duì)當(dāng)前CAD/CAM技術(shù)的教學(xué)模式，提出應(yīng)用型本科培養(yǎng)人才的教學(xué)改革思路，提出通過(guò)將案例任務(wù)法、分組教學(xué)法、理論實(shí)踐結(jié)合法結(jié)合的方式，提升學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，提高學(xué)生的綜合能力，提出CAD/CAM技術(shù)的課堂教學(xué)方案。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新;分組教學(xué);CAD/CAM

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)（CAD/CAM技術(shù)）體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化制造的技術(shù)水平，推動(dòng)制造業(yè)的革命。要加快我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，就必須重視CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用。因此，培養(yǎng)具備創(chuàng)新思維與綜合應(yīng)用能力的創(chuàng)新性應(yīng)用型CAD/CAM技術(shù)人才是當(dāng)前工科院校機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的一項(xiàng)迫切任務(wù)。

CAD/CAM技術(shù)是高等工科院校機(jī)械類專業(yè)的一門主干課程，它將機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)原理、材料工程、機(jī)械加工技術(shù)等專業(yè)課程系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)，在整個(gè)專業(yè)課程體系中處于非常重要的地位。

一、創(chuàng)新教學(xué)改革的思路

傳統(tǒng)的CAD/CAM技術(shù)教學(xué)，在教學(xué)內(nèi)容上，有的注重理論教學(xué)、輕實(shí)踐，有的以教授某種軟件為主;在教學(xué)方法和手段上，以簡(jiǎn)單的板書、視屏演示為主;在能力訓(xùn)練上，缺乏有效的組織，其結(jié)果往往是學(xué)生聽(tīng)不懂、不愿聽(tīng)或?qū)W生能夠聽(tīng)懂但不會(huì)用。因此，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，改變當(dāng)前教師“滿堂灌”、學(xué)生“被動(dòng)聽(tīng)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式是本教學(xué)項(xiàng)目研究的重點(diǎn)。

本項(xiàng)目的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)教學(xué)并重，教師既要精講，做到深入淺出，又要指導(dǎo)、引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生做好訓(xùn)練，利用和創(chuàng)造各種有效的方式方法，充分利用課堂每一分鐘，使學(xué)生不但掌握課堂教學(xué)內(nèi)容，還要深刻領(lǐng)悟教學(xué)內(nèi)容的精髓，提高應(yīng)用能力，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

二、創(chuàng)新教學(xué)改革內(nèi)容

1.興趣培養(yǎng)

在人們主動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí)、完成任務(wù)的過(guò)程中，興趣是非常關(guān)鍵的因素。本課堂教學(xué)改革的首要工作就是激發(fā)學(xué)生對(duì)CAD/CAM技術(shù)課程的自主學(xué)習(xí)興趣。在本課程的前兩課時(shí)，通過(guò)多媒體演示和專題演示介紹現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與制造基本過(guò)程，教師在軟件平臺(tái)上演示相關(guān)案例的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，如凸輪單擺機(jī)構(gòu)、減速器機(jī)構(gòu)以及空壓機(jī)等產(chǎn)品，形象地展示出機(jī)械產(chǎn)品如何從無(wú)到有，從平面到立體，從零件到數(shù)字樣機(jī)，從數(shù)字樣機(jī)到實(shí)體機(jī)械裝備;通過(guò)展示往屆學(xué)生設(shè)計(jì)的產(chǎn)品模型，參加機(jī)械設(shè)計(jì)比賽的視頻畫面和獲得的榮譽(yù)、獎(jiǎng)勵(lì)，列舉畢業(yè)學(xué)生在相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域取得的成就，從而激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。

2.知識(shí)學(xué)習(xí)

現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)課程的教學(xué)應(yīng)緊跟現(xiàn)代化制造的潮流，以數(shù)字化設(shè)計(jì)為先驅(qū)，以數(shù)字化制造為根本，培養(yǎng)學(xué)生理論指導(dǎo)實(shí)踐的能力。

在本課程教改中，要求學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用前期所學(xué)理論知識(shí)，如在課程初期訓(xùn)練設(shè)計(jì)與制造單擺凸輪模型中實(shí)現(xiàn)各部件的虛擬設(shè)計(jì)、零部件的裝配、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、關(guān)鍵部件的材料和力學(xué)性能分析、零件的機(jī)械加工工藝分析、數(shù)控加工技能、機(jī)械產(chǎn)品的檢測(cè)等，鞏固已學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、材料工程等專業(yè)理論知識(shí)。

本教學(xué)改革中始終以案例教學(xué)貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，每個(gè)課題組成員4～5人。要求每組學(xué)生對(duì)所布置的教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行小組討論，準(zhǔn)備項(xiàng)目實(shí)施所必需的機(jī)械設(shè)計(jì)、材料學(xué)、力學(xué)、機(jī)械加工工藝等相關(guān)知識(shí)，從而鞏固前期課程知識(shí)點(diǎn);討論案例產(chǎn)品涉及的結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)性能、機(jī)械加工等相關(guān)知識(shí)，制訂項(xiàng)目實(shí)施的方案并組織教學(xué)組教師和全班學(xué)生對(duì)制定的方案進(jìn)行聽(tīng)證;課題組自行組織實(shí)施項(xiàng)目，成員相互配合完成零部件的設(shè)計(jì)、裝配、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能分析、關(guān)鍵部件的力學(xué)性能分析、機(jī)械加工工藝分析等任務(wù);在部件的加工過(guò)程中，小組成員在教師指導(dǎo)下完成部件加工，完成所加工零件的檢測(cè)、樣機(jī)組裝與測(cè)試，并撰寫項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程報(bào)告書。在整個(gè)案例的實(shí)施過(guò)程中，由于課題組每個(gè)成員都有具體的任務(wù)，同時(shí)各個(gè)任務(wù)是保障整個(gè)課題順利完成必不可少的、相互依存的組成部分，因此在課題實(shí)施過(guò)程中課題組成員間將逐漸形成團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，并在課題實(shí)施和問(wèn)題交流過(guò)程中逐步提高專業(yè)知識(shí)和技能。項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施流程如圖1所示。

3.能力培養(yǎng)

綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力是學(xué)生從事工作后能力得以提升的一個(gè)重要因素。

后期教學(xué)，教師引導(dǎo)學(xué)生參觀企業(yè)一些當(dāng)前先進(jìn)的機(jī)械產(chǎn)品，瀏覽各大機(jī)械公司先進(jìn)產(chǎn)品網(wǎng)頁(yè)后，布置案例任務(wù)或由學(xué)生自行設(shè)計(jì)課題任務(wù)，實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中不斷汲取新的知識(shí)，鍛煉創(chuàng)新的思維。同時(shí)，教學(xué)組教師積極引導(dǎo)學(xué)生參加各種與機(jī)械相關(guān)的競(jìng)賽，如全國(guó)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽、信息技術(shù)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、浙江省大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽等相關(guān)賽事，通過(guò)比賽不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、綜合實(shí)踐應(yīng)用能力的提升。同時(shí)，教師積極引導(dǎo)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目及當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與制造項(xiàng)目，使得學(xué)生不斷學(xué)習(xí)和提高機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)際綜合應(yīng)用能力。綜上所述，本課程的教學(xué)改革實(shí)施思路如圖2所示。

圖1 項(xiàng)目實(shí)施流程

四、總結(jié)

通過(guò)上述的針對(duì)CAD/CAM技術(shù)課堂教學(xué)改革，我院經(jīng)過(guò)四年的摸索實(shí)踐，在教學(xué)流程和學(xué)生能力培養(yǎng)上形成了一套有效的方法，極大程度上提高了教學(xué)效率，激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力。

教學(xué)組成員指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽獲全國(guó)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，二等獎(jiǎng)6項(xiàng)，三等獎(jiǎng)16項(xiàng);浙江省挑戰(zhàn)杯創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)6項(xiàng);國(guó)家大學(xué)生訓(xùn)練項(xiàng)目3項(xiàng);省大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)4項(xiàng);省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目10余項(xiàng)等成果。

圖2 教學(xué)改革實(shí)施思路

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：本文系浙江省2013年高等教育課堂教學(xué)改革項(xiàng)目（基于創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)模式的CAD/CAM技術(shù)課堂教學(xué)改革kg2013392）;衢州學(xué)院教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目（JG201310），省級(jí)教育規(guī)劃課題（2015SCG39）。

作者簡(jiǎn)介：王建臣（1980— ），男，江蘇贛榆人，碩士學(xué)歷，講師，研究方向：數(shù)字化制造。