四步教學法在CATIA三維設計課程教學中的應用

陳小亮，劉 晨

（河南工學院，河南 新鄉 453000）

四步教學法在CATIA三維設計課程教學中的應用

陳小亮，劉 晨

（河南工學院，河南 新鄉 453000）

CATIA三維設計是一門具有較強操作性、實踐性和應用性的課程。傳統的CATIA三維設計教學存在重教材、人機分離、實操多為驗證性操作等問題，制約了學生獨立運用CATIA軟件進行產品建模能力的提高。文章通過對CATIA三維設計課程的教學現狀和問題進行研究，探討四步教學法在此專業軟件課程中的應用，從而強化了教學效果，達到理想的教學改革目標。

四步教學法；CATIA三維設計；裝配設計；教學改革

CATIA三維設計課程是汽車類專業的一門重要的職業拓展課，具有較強的操作性、實踐性和應用性。本課程在專業學習中起到承上啟下的作用，是學生由偏重理論學習向結合工程實踐學習的過渡和轉折。通過本課程的學習，可以使學生對先修的汽車機械基礎、機械制圖、AutoCAD、汽車發動機構造、汽車底盤構造等課程的基礎理論知識的理解更加透徹，再結合學生在汽車企業半年的裝配實習經歷，學生可以將自己的構思通過CATIA三維軟件表達出來，從而提高學生解決問題的能力和創新意識。通過本課程的學習，使學生能夠獨立運用CATIA軟件完成簡單、中等復雜程度的產品建模、產品裝配和產品的工程圖設計，從而解決設計過程中出現的各種專業問題。筆者圍繞高職高專院校培養技術應用創新型人才的培養目標，同時結合自身實踐教學經驗，對如何將四步教學法合理運用到CATIA三維設計課程教學中提出了自己的看法。

1 課程現狀及存在的問題

（1）教學內容組織偏重教材，學生對工具條命令的使用模糊。根據教學大綱的要求，CATIA三維設計這門課程主要講解二維草圖設計、三維零件設計、裝配設計和工程圖設計四大模塊的內容，要求學生熟悉掌握三維零部件的繪制過程。傳統教學模式僅僅按照課本內容簡單介紹各個工具條的命令，然后將課本上的實例按照步驟給學生演示，計算機實操課的時候再要求學生按照課本上的步驟操作一遍，這樣會導致：①教學內容單調無趣，學生學習的積極性不高；②理論課堂上教師講解時間過長，學生不能馬上操作練習，容易遺忘，不能將課堂上講解的功能操作熟悉掌握，教學效果差；③教材案例偏重于機械大類的內容，針對性不強，很難讓汽車專業的學生將前期學習的專業知識融會貫通，難以激發學生的積極性和創新意識；④教學內容與實際汽車類零件建模脫節，無法迅速適應汽車零部件建模等技術類的崗位要求。

（2）人機分離。CATIA三維設計課程主要講解二維草圖、三維零件、裝配圖和工程圖模塊中工具條命令，命令多，使用選擇多樣化。很多高校開設的軟件類課程都存在理論課與計算機實操課分離的現象，教師在理論課上只能對著電腦講解，學生在下面聽講，從而使老師講得費力，學生也很難聽懂。即使認真聽課的學生，到計算機實操課的時候也很難記起課堂上講解的所有內容，只能根據教材中的步驟操作，或不停地提問，教學效果不佳。

（3）計算機實操課多為驗證性，不利于創新能力的培養。CATIA三維設計這門課主要應用于工程實踐，學生根據功能設計要求迅速的將零部件設計出來，并建模裝配驗證，最終打印出工程圖進行加工。然而，有限的計算機實操課課時僅僅能讓學生簡單了解主要命令的使用及教材實例的操作步驟，學生難于做到融會貫通的效果，學生在工作中遇到跟教材實例不同的零件就感到不知所措，不能培養學生分析問題和解決問題的能力，更不利于學生創新能力的提高。

2 四步教學法的改革實踐

CATIA三維設計課程是一門重要的專業平臺課程，具有較強的實踐性，與生產設計聯系緊密。在教學過程中，圍繞本校的培養定位目標，以“就業為導向”，以自身工作實際為依據，筆者適當地引入了“四步教學法”，開展了一系列的活動。

四步教學法有四個基本環節：知識引入、講解示范、模仿練習和強化應用。文章以寶馬某款車前左懸架（如圖1所示）的裝配設計為例，來具體闡述一下“四步教學法”在CATIA三維設計課程中的實施過程。

圖1 寶馬某款車前左懸架裝配圖

（1）知識引入。教師結合學生前期所學習的汽車底盤構造專業課程，引入汽車底盤的知識，讓學生進一步回顧掌握汽車懸架的結構和類型，了解汽車懸架與車輪、車身、制動、轉向和車橋的裝配連接關系。這樣，學生不僅可以理論聯系實際，對專業知識進一步熟悉掌握，也可以提高學生的學習興趣和積極性，讓學生對零部件的結構和裝配關系有進一步的了解。

通過前懸架三維整體模型的展示，激發學生學習興趣，將注意力引導到裝配設計的學習課題中。引出教學內容：①裝配流程；②裝配關系；③裝配工具的使用。

（2）講解示范。產品通常是由多個零件組成的，這些零件只有裝配成功，并且仿真運動校核合理之后才可以試制生產。裝配設計就是要將設計好的各個零部件組裝起來，在設計過程中協調各零件之間的關系，發現并修正零件設計的缺陷。在講解示范過程中，采用啟發式教學方法，結合汽車零部件的裝配關系，將CATIA軟件中裝配工具條中的命令逐一講解示范。例如，通過輪胎和車輪裝配關系（如圖2所示）的講解，進一步鞏固扎實學生對輪胎和車輪的功用、使用過程中常出現的故障、輪胎的拆裝方法等專業知識內容，在回顧專業知識的同時，對輪胎和車輪裝配關系有更深層次的認識，同時區分CATIA軟件中零部件的裝配關系與實際零部件安裝關系的區別。在講解過程中，啟發學生對裝配順序的思考，不同的裝配順序對產品的影響。

圖2 輪胎和車輪

（3）模仿練習。為了加強學生對CATIA軟件裝配設計工具條中命令的掌握及對裝配關系的熟悉，讓學生按照老師的示范自己動手操作練習。可以通過傳、幫、帶的形式，讓領悟快的學生指導領悟慢的學生，使得他們互相促進，相互協作，互相交流，共同進步，同時在交流協作過程中也可以激發一些新的思路，可以對新的想法進一步驗證，調動學生的學習興趣和創新能力。

（4）強化應用。教師給出汽車發動機、底盤和電器的其他總成零部件，讓學生自己裝配，進行強化應用。在實際教學過程中，很多學生不僅僅局限在教師給出的案例，他們自己對日常生活中的產品或正在進行課程設計的內容，使用CATIA軟件進行零部件建模，然后進行裝配設計，最后進行仿真分析。這樣，學生不再是被動地學習，而是主動地去學習，學生在主動學習操作的過程中會發現問題，并積極思考問題和解決問題，學生縮短了認知的時間并贏得了學習的主動性。

（5）具體實施過程及考核。在采用“四步教學法”的過程中，要做到“以教師為主導,以學生為主體”，需要教師對教學時間進行整體分配：教師教學活動不超過20min，學生活動不少于25min，加大學生操作練習和強化應用的時間。在課程考核方面，以往采用30%平時+70%期末的考核方式已不能客觀而有效地反映學生的真實能力情況，需要改革考試形式，由傳統的筆試改為計算機實操考試，增大學生平時成績的分值，激發學生的學習興趣，提高學生發現問題和解決問題的能力，不斷培養學生的創新意識。

3 結語

通過實際驗證，將四步教學法應用到CATIA三維設計教學中，學生學習積極性非常高，學生通過短短一周的時間，就非常輕松地掌握了本課程需要掌握的大部分內容，學生不僅可以單獨完成課程設計內容，還能結合在汽車企業實習中遇到的裝配和工裝夾具進行結構建模、裝配和仿真優化設計，收到良好的教學效果。

在四步教學的過程中，學生由單純的記憶到深刻印象再到靈活應用，形成質的飛躍。作為教師，在教學過程中，要結合工程實踐，設計合理可行的教學案例，不斷改進教學方法和手段，不斷提高自身的理論和專業知識，努力培養素質高、能力強、有創新能力的市場競爭力強的應用型人才。

［1］劉娜，鄭忠才，顧東明，等.CATIA V5基礎教程［M］.北京：機械工業出版社，2015.

［2］胡海龍.CATIA V5 R18基礎設計［M］.北京：清華大學出版社，2010.

［3］黃富.四部教學法與項目教學法在數控專業CAM課程教學中的應用［J］.教學探蹊，2011，（14）：93-94.

［4］景淑艷，張圓圓，宋長德.“121”“四步教學法”教學模式研究［J］.教育前沿，2015，（34）：266-274.

App lication of the Four-step Teaching M ethod in the Teaching of“CATIA 3D Design”Course

CHEN Xiao-liang，LIU Chen
（Henan Institute of Technology，Xinxiang，Henan 453000，China）

“CATIA 3DDesign”is a coursewith strong operability，practicality and applicability.There are some problems in traditional teachingmethodsofCATIA 3D design，includingover-reliance on textbooks，man-machine separation andmore verification operations，which restricts the students independently using CATIA software for the improvementof productmodeling capabilities.Through the research on the current teaching statusand problemsof the CATIA 3D design course，the paperexplores the application of four-step teachingmethod in the course ofprofessionalsoftware，which achieves a good goal if teaching reform and strengthens the teaching effect.

four-step teachingmethod；CATIA 3D design；assembly design；teaching reform

G642

A

2095-980X（2017）05-0143-02

2017-04-18

陳小亮（1985-），男，河南鶴壁人，碩士，助教，主要從事汽車設計結構設計及優化的研究工作。