計算機輔助設計課程教學改革創新研究與實踐

煙承梅

摘 要：在多年教學實踐的基礎上，筆者所在學校老師針對高職院校機電設備維修與管理專業的計算機輔助設計課程，構建了該課程整體設計及單元設計，主要從教學模式、教學項目設計、首次課設計、末次課設計、考核方案等方面出發，設計了這門課程的教學改革實施方案。多年的實踐教學證明，該實施方案能夠增強學生的學習興趣及主動學習的能力，提升教學效果。

關鍵詞：計算機輔助設計 項目教學 課程改革實踐

在多年的實踐教學中，學生們能利用繪圖軟件繪圖，大多是照葫蘆畫瓢，在教師的演示下能完成任務，如果換一張圖紙或者一個實物讓學生們繪制，大部分同學都不知從何入手，可見學生們并不能真正掌握三維造型的能力。在多數高職院校中，三維軟件課程大多采用的是傳統教學方法，即先講解軟件，介紹軟件的各種命令，最后再介紹一個案例，讓學生們照著教師的思路去做一遍，這種傳統的教學方式既不能調動學生的學習積極性，又扼殺了學生們思考建模思路及方法的能力。

為了改變傳統的教學方式，調動學生們的學習積極性，充分發揮學生們的主觀能動性，筆者設計了一套計算機輔助設計課程的教學實施方案。

一、能力訓練項目設計

計算機輔助設計課程主要選擇平行虎鉗各零件模型的設計、工程圖設計與裝配設計（46學時）為本課的貫穿綜合訓練項目，通過平行虎鉗各個零件草圖的繪制、三維模型的造型、工程圖設計和裝配體設計，培養學生的計算機輔助設計（CAD）能力。同時考慮到學生訓練的需要和知識的全面性，增加高腳杯（4學時）、螺旋槳（6學時）、肥皂盒（4學時）等零件模型（項目）作為能力訓練的補充。計算機輔助設計課程的能力訓練項目設計舉例如下：

1.平行虎鉗

一是鉗口板零件建模。

能力目標：能安裝和啟動solidworks，操作基本菜單;掌握文件的建立和調用;能用點、直線、圓弧等草圖繪制實體繪制草圖;能使用拉伸特征建立模型;掌握異型孔的建立方法。

知識目標：機械CAD/CAM的基本概念;點、直線繪制選項;拉伸特征選項;異型孔特征選項。

訓練方式、手段及步驟：界面熟悉;文件存取;直線圖形的繪制;矩形的繪制;尺寸標注;拉伸特征的建立;異型孔的建立。

二是活動鉗身零件建模。

能力目標：能通過圖紙分析活動鉗身的建模步驟;能獨立繪制各特征的草圖，并能完全定義草圖;能利用基本特征建立模型;鞏固和掌握異型孔的建立方法。

知識目標：實體建模方法——草圖共享法;拉伸特征各選項;理解原點在草圖中的定位;繪制基本幾何圖形;草圖添加約束;草圖繪制平面的選擇。

訓練方式、手段及步驟：草圖的完全定義;提示零件建模的步驟;分析每步建模中如何選擇草圖繪制平面;活動鉗身的模型建立。

三是環零件建模。

能力目標：能通過圖紙分析環零件建模的步驟;能繪制出旋轉特征的草圖，并完全定義草圖;能使用旋轉特征建立模型;能使用拉伸切除特征建立孔。

知識目標：草圖的繪制與尺寸的標注;旋轉特征各選項;拉伸切除各選項。

訓練方式、手段及步驟：提示零件建模的思路;草圖的繪制;旋轉特征的應用;拉伸切除特征的應用;環零件模型的建立。

四是螺母零件建模。

能力目標：通過螺母工程圖紙分析最優建模步驟;理清各特征的草圖繪制平面之間的關系;綜合運用拉伸和旋轉特征;能正確建立螺紋孔。

知識目標：螺母各草圖的繪制;草圖繪制平面的選擇;螺紋孔選項。

訓練方式、手段及步驟：分析螺母建模的思路;螺母各部分所用的特征;選擇每個特征的草圖繪制平面;建立螺紋孔;螺母零件的建模。

五是固定鉗身零件建模。

能力目標：通過固定鉗身工程圖紙分析最優建模步驟;確定零件各部分的尺寸;能綜合運用各特征繪制模型;能對模型進行相應的檢查與修復。

知識目標：固定鉗身零件各草圖的繪制;鞏固各個特征的應用;鞏固草圖繪制平面的選擇。

訓練方式、手段及步驟：分析固定鉗身建模的思路;分析固定鉗身各部分的關系及尺寸;選擇每個特征的草圖繪制平面;固定鉗身零件建模。

2.高腳杯

能力目標：掌握掃描特征的建立方法;能正確地添加穿透幾何關系;能正確地選擇輪廓與路徑的草圖繪制平面。

知識目標：掃描特征的各選項;穿透幾何關系;掃描特征必備的條件。

訓練方式、手段及步驟：分析高腳杯模型;確定高腳杯需要幾個草圖;確定高腳杯輪廓、路徑、引導線的草圖繪制平面;繪制輪廓、路徑、引導線草圖;利用掃描特征建立高腳杯模型。

3.螺旋槳

能力目標：理解建模思路;能正確地添加穿透幾何關系;能正確地選擇輪廓的草圖繪制平面。

知識目標：放樣命令的操作方法;穿透幾何關系;放樣特征必備的條件。

訓練方式、手段及步驟：分析螺旋槳零件建模的思路;繪制放樣特征的輪廓草圖;實現面到面的放樣;螺旋槳零件模型的設計。

4.肥皂盒

能力目標：理解零件建模思路;能正確繪制變半徑圓角;正確繪制筋特征的草圖。

知識目標：筋的建立方法;圓角的建立方法;抽殼的建立方法。

訓練方式、手段及步驟：分析肥皂盒零件建模的思路;繪制肥皂盒的基體;等半徑、變半徑圓角的繪制;抽殼特征;筋特征;肥皂盒零件模型的設計。

二、首次課教學設計

1.本課程基本情況介紹（10分鐘）

安排上機位置，講解上機紀律。

教師自我介紹、學生自我介紹。

介紹Solidworks軟件的安裝與啟動。

講明本課程的知識、能力目標。

講明考核方式。

介紹教材、相關參考資料。

2.導入教學主題（75分鐘）

一是通過壓力盤模型的演示，激發學生們的學習興趣。（20分鐘）

二是讓學生根據自己喜歡的模型建立相應的三維模型，并且列舉幾個往屆學生建立的模型。（55分鐘）

這里列出的作品是在班級中做得比較好的作品，雖然有的學生做的比較簡單，但是能全身心地去做，能調動學生們的積極性。

3.總結（5分鐘）

本課主要讓同學們熟悉solidworks基本界面和簡單零件模型的建立思路，三視圖的靈活運用是基礎。

三、末次課教學設計

1.讓同學們從U盤中尋找本學期所建的所有模型（10分鐘）

學生按要求尋找。

2.教師列舉所有的模型。（30分鐘）

平行虎鉗裝配圖及相應的零件圖。

補充的模型圖。

相應零件的工程圖。

3.讓學生向大家展示完成的本課程以外的一些任務與建模（45分鐘）

例如：17級機電設備一、二、三班各有20%的同學利用課外時間建立磨床虎鉗，還有許多學生課余時間完成的一些模型，如步槍、米老鼠等等。

4.總結（5分鐘）

本課程主要通過平行虎鉗這個大的項目學習了建模、工程圖、裝配體三大模塊，另通過高腳杯、螺旋槳、肥皂盒這幾個小項目對整個課程的知識點進行了補充。學生們在本課程的學習過程中表現出了很高的積極性，有的學生利用課余時間建了許多模型，這一點值得表揚和肯定。雖然本學期課程結束了，但是這門課程永無止境，希望學生們利用課余時間加強練習，以取得更好的成績。

四、考核方案設計

考核依據培養目標，注重培養學生的動手能力，把知識考核作為補充，力求能測試出學生的真實

水平。

本課程的考核分為三個模塊。

1.平時成績（20%）

課堂上的表現、到課情況、課上遵守紀律以及上課積極參與活動等情況。

2.階段性考核（30%）

每節課上傳所有單元任務，隨堂評分，最終計算總成績，學生當場能看到自己的成績，既能體現公平又能激勵學生。

評分標準：每個項目滿分10分，根據每位同學完成項目的情況給分，最后取總分折算成30分。

每個上課的班級都會有階段性考核的隨堂考核表。

3.期末考試（50%）

參加全國信息化工程師認證考試，以考證成績作為期末考試成績，60分以上者可以申請獲得全國信息化工程師證書。

評分標準：根據學生們考試的數據，數據庫自動給評分，滿分100分，折算成50分作為期末考試的成績。

參考文獻：

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（作者單位：山東輕工職業學院）