汽車CAD課程的教學改革與實踐

周 龍 陳俊杰河南理工大學 河南焦作 454000

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汽車CAD課程的教學改革與實踐

周 龍 陳俊杰
河南理工大學 河南焦作 454000

摘 要：汽車CAD課程無論對學生的課程設計和畢業設計，還是對其未來的就業和深造都有著非常重要的作用，而要在有限的時間內提高學生的汽車CAD能力，如何定位課程、如何選用教材以及采用什么教學方式等就顯得尤為重要。針對汽車CAD課程實踐性強的特點，對其教學和成績評定方式進行了一些有益的探索，收到了良好的教學效果。

關鍵詞：汽車CAD；教學；實踐

CAD技術通過將設計人員的精力從煩瑣的繪圖、查手冊等重復性的勞動中解放出來，進而提高產品的設計效率和質量，已成為諸如汽車、船舶、航空航天等現代工業中不可缺少的技術手段[1,2]。

實際上，汽車CAD課程已成為諸如車輛工程、汽車運用、汽車電子、動力機械及工程等汽車類相關專業的專業課，其主要目的在于讓學生在掌握汽車CAD的基本原理和方法的基礎上，深刻把握汽車整車及相關零部件的設計和開發思路，其最終目的是為了切實有效地提高學生的知識結構、專業思維及軟件的應用和開發能力。而傳統的教學大多只停留在軟件功能的介紹及命令的運用上，沒有把汽車CAD課程與汽車類專業背景進行有機結合，也沒有將汽車CAD課程與學生的課程設計和畢業設計等諸多培養環節相結合，也就更談不上與工程項目的結合了。因此，汽車CAD課程必須摒棄以前的單一教學模式，采用多種教學方式和環節，以增強學生的創新思維和專業素養，提高其分析問題和解決問題的能力。筆者所在的車輛工程專業在引入汽車CAD課程(主要學習Pro/E軟件)后，學生在課程設計、畢業設計、就業和深造等方面都取得了良好的效果。本文將從汽車CAD課程的教學定位和內容選取、教材選用、教學方式以及成績評定四方面系統闡述自己近幾年開設汽車CAD課程的教學經驗，為相關課程的教學改革和實踐提供參考。

1 教學定位和內容選取

要教好汽車CAD課程，必須要解決的一個問題是：通過本課程的學習，學生是了解了一個軟件的幾個功能模塊，學會了幾個命令？還是得到了其他方面的知識或能力？這個問題如果解決不好，后面的教學工作也就迷失了方向。眾所周知，汽車行業不但專業性和實踐性非常強，而且涉及的學科面廣和體系豐富，這就要求汽車CAD課程的教學應與相關的課程(如機械制圖)相結合，采用多種教學途徑和方式，以培養學生的專業思維和實踐技能。換句話說，汽車CAD課程的教學定位是：在強化學生專業素養的同時，切實提高學生的分析和解決工程實際問題的能力。影響汽車CAD課程教學效果另一重要問題是：受到學時的限制(我校的教學計劃是32學時，由24學時課堂教學和8學時上機實驗構成)，不可能期望老師講授諸如二維草繪、三維造型、數值仿真和二次開發等方方面面的內容，而只能有針對性地選擇經常用到的諸如二維草繪、實體建模、工程圖繪制、零件裝配和機構運動仿真等內容進行講解。

2 教材選用

目前市面上有關CAD及Pro/E方面的書籍很多[3]，但是與汽車CAD緊密相關的資料卻很少；即使是介紹CAD及Pro/E方面的書籍大多也是走職業培訓的路線，或者注重于理論知識的傳授，或者側重于實踐能力的培養?？紤]到汽車CAD課程理論與實踐并重的特點，在參考有關CAD、Pro/E、汽車CAD及機械制圖等多種類多版本教材的前提下，定制適合車輛工程專業教學需要的手冊，印刷出來發給學生，同時還錄制了相應的視頻文件也一并傳給學生，以便于學生高效地掌握有關汽車CAD方面的理論和實踐知識。同時鼓勵學生一方面到書店和圖書館選擇參考書，另一方面通過QQ群和網上資源(例如野火論壇、中國機械CAD論壇、仿真科技論壇和百度文庫等)查找和學習相關的資料，并經常查看軟件攜帶的手冊和幫助文檔，嘗試自行解決課程學習中遇到的問題。

3 教學方式

傳統CAD課程一般將基礎理論安排在普通教室上課，將軟件操作放在多媒體教室進行，教師在臺上現場示范，學生在臺下全程觀看，而汽車CAD課程實踐性強的這一特點必然導致這樣的教學效果不是很好。因此，汽車CAD課程的教學最好全部在機房進行，教師在臺上做操作示范的同時，穿插講授涉及的操作要點和相關的基礎理論知識，學生則每人一機馬上跟進，遇到問題要及時答疑解惑，使學生不僅要知其然，而且要知其所以然。本校對汽車CAD課程的教學改革主要采用如下幾種方式。

3.1 關聯教學

汽車CAD課程與機械制圖課程關聯性非常強，其中繪圖基礎就是機械制圖里面的投影法、基本立體及其表面交線(截交線和相貫線)、立體的三視圖、機件的表達方式、標準件、零件圖和裝配圖等章節，尤其是學生對平面圖形的畫法和尺寸注法(線段分析和尺寸分析)這一節內容的深刻理解和把握程度會直接影響到其二維平面繪圖和三維立體建模的成敗和效率高低。因此，對于上述的平面圖形的畫法和尺寸標注這一節內容要用一次課的時間輔之以相關的實例進行集中講授，而對機械制圖的其他相關章節通過給學生布置作業的方式進行回顧，以減少對汽車CAD課程有限上課學時的占用。

3.2 糾錯教學

由于汽車CAD課程是將基礎理論融入軟件實踐中的一個典型范例，因此，在基礎理論知識講授清楚的前提下，應該把更多的時間和精力放到軟件的操作上，而軟件的操作需要大量的練習和相應的糾錯能力才能達到較高水平，如何在有限的時間內提高學生的軟件操作能力成為擺在教師面前的一個重要課題？解決上述問題的一個非常有效的方式就是教師在講解相關實例時故意犯一些學生常犯的錯誤，致使出現一些不該有的結果，然后和學生通過努力分析加以解決，以達到既擴大學生的視野又提高其糾錯能力的目的，進而提高學生分析問題和解決問題的能力。

3.3 一題多解

大量實踐證明一題多解是一種提高課堂教學效果的非常有效的方式，在汽車CAD課程的教學中尤為如此。就發動機氣門而言，可以在進入旋轉操控面板后，通過下面幾種方式建立其截面的二維草繪，進而完成其三維立體建模：第一，在草繪模塊內直接建立氣門的二維截面草繪；第二，先在草繪模塊內建立氣門的二維截面草圖，然后退出草繪模塊，進入旋轉操控面板，并通過旋轉操控面板進入草繪界面，以先前建立的氣門截面草圖上的各點為參照點繪制氣門的截面草圖；第三，也是先建立氣門截面草圖，然后退出草繪界面，最后進入旋轉操控面板，并通過旋轉操控面板進入草繪模塊，通過使用邊命令激活先前建立的氣門二維截面草圖的各邊，進而達到建立氣門二維截面草繪的目的。一題多解的有效利用既可以達到強化課程相關知識之間的聯系以發散學生思維的目的，又可以達到寓教于樂以提高學生求知欲的目的。

3.4 項目教學

汽車CAD課程的主要特點是實踐性強而學時少，這就決定了教師除傳統的課堂和實驗教學外，還必須有效利用學生的課余時間才有望達到較好的教學效果，其中行之有效的方式就是項目教學。教師可以在講授到相關章節時，根據需要將若干學生分為一組，每組指定一名組長和一名副組長(負責項目的分工、進度安排、協調和監督等事項，保證各成員都有事情做)，在限定時間內完成老師布置的項目，這樣既彌補了課堂教學時間少的不足，又提高了學生的團隊合作精神。

4 成績評定

汽車CAD是理論性與實踐性非常強的一門課程，采用傳統的試卷方式的考試很難精確反應課程的實際教學效果?？紤]到本課程的特殊性，將上機考試、學生平時成績(包括作業和上課表現)及最后布置的大作業(讓學生自己選擇感興趣的有一定實際意義的題目，利用課余時間完成設計，并根據所給模板給出整個設計制作的思路和設計各階段的視圖，此舉不僅可以將學生的興趣融入課程中，而且可以鍛煉學生的邏輯思維和形象思維能力)按照3:3:4的比例評定學生的最終成績。經過幾年的教學實踐表明，此種成績評定法不僅能較好地反映學生對汽車CAD課程的理解和掌握程度，而且能調動學生的學習積極性和發揮其主觀能動性，學生成績分布較為合理。

5 結束語

考慮到汽車CAD課程理實并重的特殊性，要使學生能從根本上掌握該課程的有關知識，必須在透徹講解相關基礎理論的基礎上，輔之以大量的汽車零部件的案例實踐，并鼓勵學生多看、多練和多思考，以開發學生的創新思維和提高其主觀能動性，最終達到對相關知識的融會貫通；不能只局限于某本教材或者某個專題模塊授課，必須根據實際需要自己編寫相關的教學手冊，靈活機動地安排相應的課堂教學內容；采用平時成績、上機成績以及大作業相結合的方式給定學生的最終成績。

參考文獻

[1] 劉劍飛,王興國. CAD課程教學模式的探討[J].中國現代教育裝備,2008(12):91-93.

[2] 郭榮春.“汽車CAD”課程教學的研究與實踐[J].科技信息,2010(36):496.

[3] 苗秀娟.汽車CAD/CAE/CAM課程教學的改革與實踐[J].科技信息,2012(2):131.

The Teaching Reform and the Practice of Automotive CAD Curriculum

Zhou Long, Chen Junjie
Henan Polytechnic University, Jiaozuo, 454000, China

Abstract:The curriculum of automobile CAD plays a very significant role not only in students’ course and graduation designs, but also in the processes of his/her coming employment and advanced study. Therefore, it is very important that how to location this curriculum, how to choose the corresponding teaching materials as well as the adopting of teaching methods in finite time. In this work, according to characteristics of the strong practice of automobile CAD curriculum, based on some beneficial explorations related to the teaching and the method of achievement evaluation for automobile CAD curriculum, we have obtained good teaching results in practice.

Key words:automotive CAD; teaching; practice

基金項目：國家自然科學基金 (編號：51506048)。

作者簡介：周龍，博士，講師

收稿日期：2015-08-22