工程案例教學法在“機械CAD/CAM”課程中的實踐探索

摘 要：為了加強“機械CAD/CAM”課程的教學質量，本文闡述了工程案例教學法的基本含義，分析了在“機械CAD/CAM”課程中應用工程案例教學法需要注意事項，并探究了工程案例教學法的引入以及實踐應用方法。以期望為廣大同行提供參考和借鑒。

關鍵詞：工程案例教學法；機械CAD/CAM；實踐探索

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.110

CAD/CAM技術也稱作計算機輔助設計與制造技術[1]，它是隨著數字化信息技術和計算機技術發展過程中，所產生的一種新技術，主要特點有綜合性強、學科交叉以及知識密集等等。在許多領域中都廣泛應用CAD/CAM技術，例如：建筑、輕工、紡織、船舶、汽車、航天、航空、電子以及機械等領域。CAD/CAM技術不僅是信息化、數字化制造技術的基礎，在對現代化國家工業、科學技術的水平進行衡量時，它也作為衡量標準之一。現階段，CAD/CAM技術人才持續增加，CAD/CAM的技術、方法以及原理的掌握和學習，不僅適應當今形勢發展，也是社會對技術人員提出的要求。

1 案例教學法

在1879年，Christopher Columbus Langdell（克里斯托弗·哥倫姆布斯·朗道爾）教授最早提出了Case Study（案例教學法），當時他在美國哈佛大學擔任法學院院長，他在《合同法案例》這本書中前言部分寫到“原則和原理組成了科學的法律，任何一個原理達到現在這種地步均是經逐漸演化的結果，也就是說，這是一個漫長、經許多案例所獲得的發展道路，此發展通過一系列案例。所以這些原理最快和最好的有效掌握途徑，就是學習這些包含了相關原理的案例[2]。”這里強調案例教學法有助于學生更好的掌握和學習知識，隨后，在哈佛大學的專業教育領域教學中被廣泛的應用，例如：工商管理碩士、法律教學等，并成為了“哈佛模式”的內涵和特色之一。

對于案例教學法來說，在課堂教學之中，編入真實案例。其中，案例背景采用真實情況，綜合性描述幾個或者一個有意義的事件，并通過一系列輔助手段，例如：計算機、照片以及圖表等，可讓人在其中獲得啟示例證。

在案例教學法利用學生充分表達出自己對案例的理解，以是實踐對學習目標的高層次認知。案例教學法就是通過案例的教學媒介來進行教學的一種方式，相比于其它教學法中的案例來說，即便兩者均是采用案例分析來教學，然而案例教學法以“案例—理論—案例”作為課堂教學模式，在課堂教學中，案例不僅出發點，也是落腳點。在理論知識的基礎上去探究案例，為更好的對案例進行探究，應認真學習理論知識，而其它教學方法的課堂教學模式采用“理論——案例——理論”，在課堂教學中，理論知識不僅出發點，也是落腳點。分析案例是為了很好的熟悉理論知識，而掌握理論需要對案例進行分析。案例教學法從本質上來說，可將其看為研究性學習的一種，其主要為探索性、自主性學習，研究專題從社會生活、學生生活中來確定和選擇，采用小組或者個人的形式來進行親身實踐，并獲得切身體會，培養出學生的科學態度與科學精神，使學生掌握科學的基礎方法，將學習到的知識綜合利用，使實際問題得以有效處理。

2 實踐教學環節中案例教學法的注意事項

2.1 采取與處理案例

案例教學法應用的效果好壞取決于如何選取案例，不然只會流于形式。課堂中在對相關基礎知識、概念進行介紹的時候，教學案例一般采用工程設計實例，利用學生自主性對問題進行討論和思考，使學生可以獨立分析和解決問題。對學生如何更好的運用所學到的知識進行培養，提高教學成效。在分解與處理案例過程中，應循序漸進，初始階段教學內容跨度要小，然后教學內容緩慢的擴展和加，達到知識深度、覆蓋面的相關規范需求。案例中需要結合教學內容，符合專業特點，重視案例內容具有的趣味性、代表性以及實用性。在對“機械CAD/CAM”課程教學案例選擇過程中，側重關注實際與理論的密切關系，其具備一定程度的啟發性、典型性，使學生可以感覺到學習的興趣。如；在講解如何二次開發AutoCAD過程中，可在AutoCAD的主界面中以菜單形式插入工程制圖中常常使用到的標注符號，大幅度提高了繪圖效率，具有較強的實用性[3]。

2.2 組織互動教學

在案例教學中，還需要有教學互動。學生對抽象術語、抽象概念的內化和理解皆由課堂討論來鞏固加深，讓學生可以快速把實踐體系、理論知識相結合，使學生可以獨立思考，教師和學生的共同努力是分析案例的關鍵點，把相關理論知識與案例內容相結合，想要滿足此要求，需要教師將引導工作做好，使討論氛圍具有自由性和舒適性的特點。

2.3 上機練習與教學環境

在一定條件下，可將授課選在網絡機房，在講解的同時，授課老師對于相關實例進行演示，并且讓學生根據要求在計算機上進行操作，因為是實例典型，所以學生親自操作過之后，留下的記憶較為深刻。練習、教學兩者交替，提高掌握知識點的程度，防止出現課上聽懂，課下忘光的現象。此外，在計算機上學生可以練習課堂教學內容，在設計中融入計算機操作，這對學生未來學習和工作方面具有重要的指導意義。

2.4 回收作業與總結

在教師布置作業時，可與工程實例相結合，利用系列軟件來收集學生完成的作業，可將作業當作學生平時成績，并且按照學生作業內容縮反饋出來的一些問題和解題思路，教師可以進行總結和歸納，積累更多的教學經驗。

2.5 網絡教學平臺

以動畫形式來制作各種教學案例，可以達到案例自動操作演示的目的，通過學校進行網絡教學平臺的相關構建，學生可隨時隨地在網絡教學平臺上將所需要學習的相關課件以及動畫形式的案例下載下來，并可展示個人作品，按時提交作業，這樣一來不但為學生提供消化課堂知識的條件，還減少了課堂筆記，有助于培養學生求知欲，增加學生自主學習能力[4]。通過網絡教學平臺使教師無法為若干個班級同時解決疑難問題得意解決，利用主題討論，提供了學生之間、師生之間開展技術交流、探究性學習以及技術溝通的條件。

3 引入案例教學法

3.1 案例教學法重要性

“機械CAD/CAM”課程教學關鍵點是講授所學的工具條和軟件命令，從初學者的角度來看，三維設計具有較多的指令。傳統的“機械CAD/CAM”課程教學主要是，由教師來講解軟件工具條所具有的一些作用，而學生則利用模仿來熟悉此軟件的一些相關指令。 對于案例教學法來說，其重點是培養學生實踐能力，提高學生理論與實際問題結合的能力，培養團隊協作精神，增強思維水平等等。相比于傳統教學方法，案例教學法更為突出。在講解“機械CAD/CAM”課程過程中，案例教學法的應用，可加入已經完成的任務，為學生提供實際鍛煉機會，突破傳統的操作方式，實施案例教學法可以使學生充分認知和熟悉CAD/CAM軟件中相關的操作指令和工具條，更深刻、更全面的認知軟件設計流程和實例設計方案，進而做到融會貫通、舉一反三的使用CAD/CAM軟件。

3.2 三維設計軟件選擇

例如三維造型軟件NX（UG），這種高端計算機輔助設計軟件具有易于操作、功能強大、界面友好的特點，在許多領域中應用廣泛，例如：通用機械、船舶、航空航天、汽車等。它可以提供給豐富的功能選項給用戶，如分析與模擬、機械加工、機械設計、外形設計等。筆者認為應根據學校實際情況，學生能力和特點的要求，來選擇適宜的軟件作為“機械CAD/CAM”課程教學中的三維設計軟件。

4 在課程教學中案例教學法的應用

4.1 案例設計

在“機械CAD/CAM”課程中，教學案例應結合課程的主要知識點、基本內容，利用實際操作訓練之后，使學生可以充分了掌握課程內容，完成課程教學。本文中選擇階梯軸總成和直齒漸開線齒輪作為課程教學案例。此案例中主要內容有工程制圖、裝配模型和實體建模等，需要應用到所學的理論知識點，有助于學生對所學知識點進行梳理，滿足課程的需求。

4.2 三維造型

在三維造型中，主要模塊有兩個，一個是模型裝配，另一個是實體建模。實體建模的時候，學生應充分掌握操作三維實體建模的方法，其中包括了繪制維草圖的基本方法，繪制出幾何圖形，如矩形、圓弧、直線等；掌握三維實體形成方法，如：特征編輯、放樣、旋轉以及拉伸等。而在計算機輔助設計中，模型裝配屬于重要環節之一，利用模型裝配根據一定關系把各零件裝配成一個整體，可實現一些指定的功能。模型裝配模塊的常用工具有裝配件特征、約束創建、移動、約束等。

在學生對三維實體造型相對簡單的工具條和命令了解之后，每個小組均需要按照案例來完成三維造型（見圖1），為了保證每小組完成的模型存在差異性，依照學生學號來對案例規定尺寸進行相應改變，學生經研究和討論之后，使操作問題得以解決。

4.3 工程制圖

盡管未來發展方向以圖紙設計為主，但在其應用未廣泛之前，機械工程師們仍然以工程圖紙來進行設計，所以在計算機輔助設計中，工程制圖設計屬于其主要構成部分之一。在此模塊中，應熟練掌握一些常用工具命令，如尺寸生成、尺寸標注、繪圖、視圖等，以上一階段為前提下，各組分配組內任務，把先前構建的階梯軸工程圖，標注好粗糙度、尺寸等（見圖2），將實際應用與理論知識點進一步的結合。

5 結束語

在傳統教學模式背景下，案例教學法作為改革方法之一，不僅可以提高學生素質，還會對素質教育、教學改革具有重要意義。由于“機械CAD/CAM”課程具有較強的實踐性，案例教學法的應用，即在一定程度上維持了學生們的求知欲望和學習信心，也提高了學生參與度，有效加強了學生們的分析問題、解決問題、實踐與理論知識結合的能力，培養學生們的創新和工程意識，有利于學生學習和運用“機械CAD/CAM”知識。

參考文獻：

[1]孫慧.項目教學法在機械CAD/CAM實訓課程教學中的實踐[J]. 時代教育，2016（15）：222-222.

[2]康瑜.基于工程案例的CAD/CAM項目教學研究[J].中國教育技術裝備，2015（22）：163-164.

[3]石春娜，王育曉，田敏等.案例教學法在專業法規課程中的探索與實踐——以“營銷專業法規”為例[J].求知導刊，2016（04）：144-144.

[4]敖培云.工程案例教學法在機械制造基礎教學中的應用研究[J]. 中國管理信息化，2015，18（20）：235-235.

課題：2015山東省職業教育與成人教育科研課題《工程案例教學法在“機械CAD/CAM”課程中的實踐探索》，編號2015zcj002

課題：《基于虛擬企業教學平臺的機械專業學生工程能力培養模式研究》編號：YCXY-X2014001

作者簡介：孫芹（1979-），女，山東威海人，碩士，副教授，研究方向：機械制造及自動化。