應用型本科背景下《機械CAD/CAE/CAM》課程建設與實踐

張立新 史衛朝 王麗潔

(西安理工大學，陜西 西安 710082)

課程建設是實現專業培養目標而制定的教學科目及目標、內容、范圍和進程的總和，不僅是保證教學質量的重要手段，還是深化應用型本科教學改革的關鍵。為了體現應用技術型人才的培養特色，圍繞“以評促建，評建結合，重在建設”的原則，結合西安理工大學過程裝備與控制工程專業建設的需要，筆者與陜西法士特齒輪有限公司、陜西漢德車橋有限公司等同行組成課程建設組，依據本校應用型本科人才培養方案，對過程裝備與控制工程專業的《機械CAD/CAE/CAM》課程進行了建設，主要包含課程目標制定、課程標準建設、教學團隊建設、教學設施建設、教學內容與教材、教學方法與手段、教學考核與評價、教學文件與資料和課程網站等方面。

一、課程背景及目標

《機械CAD/CAE/CAM》課程是西安理工大學過程裝備與控制工程專業的核心課，課程內容涉及面廣，對學生理論知識和實踐操作技能要求高。主要培養學生通過計算機進行機械繪圖、設計和仿真加工，使學生具備裝備制造領域現代設計應用能力，掌握CAD/CAE/CAM基礎知識和先進制造技術，擁有CAD/CAE/CAM軟件的實踐操作能力，具備創新意識和團隊意識，了解CAD/CAE/CAM的最新技術及發展趨勢，能在裝備制造領域從事產品設計、分析，加工的高層次應用型技術人才。

在講授本課程過程中，授課教師應注意培養學生的職業道德和職業操作規范，提高學生的自學能力、團隊合作能力和分析解決問題能力。

二、課程建設與實踐

(一)課程標準制定

本課程教學模式采用工作任務驅動式教學方法，以學生為主導，按照“明確設計任務—分析設計方案—任務分配—具體實施—項目評估”的教學流程設計任務，使學生的創新能力和綜合技能水平得到較大提高。

根據陜西省裝備制造業的發展狀況和機械CAD/CAE/CAM技術的應用領域，參考國家職業技能標準，課程設計了“零件三維建模、機構裝配與仿真、產品結構分析和數控加工及仿真”四大項目，每個項目設置若干任務，各任務側重點不同，涵蓋基本技能知識點和綜合技能知識點。

由于本課程實用性強，因此我們對課程的課時進行了以下分配：課堂教學32學時，主要講解基本技能知識點，培養學生CAD/CAE/CAM軟件的基本操作技能，減少復雜曲面設計及分析推理內容等，使學生養成規范化和標準化操作習慣；實訓教學4周，共112學時，加強學生操作CAD/CAE/CAM軟件的熟練度，能進行產品設計分析，提高綜合應用能力，課程設計方案部分內容，見表1。

表1 課程學時安排

(二)教學團隊建設

教學團隊的水平是課程建設的重要因素，直接影響教學質量。結合學校人才培養方案中的“雙聘制”，本課程教學團隊由專業教師和企業工程技術人員組成，學校聘請陜西省裝備制造行業中的高技能工程技術人員來學校講述涉及企業的任務模塊，同時派遣專業教師到企業一線或培訓機構進行學習鍛煉，提高教學團隊的整體水平。

(三)教學設施建設

為滿足項目式教學模式要求，學校對《機械CAD/CAE/CAM》機房進行了重新規劃，按10人一組的方式將計算機位置進行了調整，方便了小組成員之間的溝通，并且對CAD/CAE/CAM軟件進行了更新升級。

(四)課程教學內容的選取

《機械CAD/CAE/CAM》課程內容與過程裝備與控制工程專業其他核心課程聯系緊密，內容繁多，為了突出課程的實用性和實踐性，課程項目組依據以下三方面確定了教學內容，見表2所示。

1.與職業標準對接的內容

職業標準屬于工作標準，是國家對從業人員工作能力水平的規范性要求，將教學內容與職業標準對接，就是將學歷教育與工作標準對接，目的是培養出符合社會需求的應用型人才。在保證課程體系的前提下，我們將職業標準中對機械CAD/CAE/CAM要求的知識點加入課程內容中，增加國家職業技能鑒定題庫中的案例，使課程內容的知識點更加全面，準確。

2.與企業生產對接的內容

為保證課程內容具有針對性和時效性，課程項目組與企業技術人員反復討論研究，提煉出各企業的典型產品及生產工藝，涉及產品裝配、產品結構分析，典型零件的數控加工等方面。根據這些資料，我們發現機械零件中復雜曲面部件較少，結構較為規則，與工業設計專業的產品有較大不同，因此課程內容中可減少曲面建模部分，加強基礎實體建模內容。

3.與技能比賽對接的內容

職業技能比賽代表操作技能水平的高低，與生產實際密切相關，將CAD/CAE/CAM技能比賽的題目納入課程內容中，有利于培養學生的綜合應用能力。在實訓過程中，根據技能比賽要求，增加高強度、高難度的訓練內容，培養學生的職業技能規范和職業素質，養成良好的設計習慣。

表2 課程內容安排

(五)教學方法與手段選擇

課程教學過程中采用項目式教學法為主導，按照“項目、任務、實施”三個層次實施理實一體化教學。課程教學實施過程中，要求學生不僅懂得操作方法，也懂得設計原理，不能因為注重實踐操作能力的培養，而忽視學生基本理論知識的積累，為了能夠更好地實現“校企合作、產教融合”，使教學資源得到合理配置，《機械CAD/CAE/CAM》課程教學中若涉及到企業產品的任務時，可邀請企業相關人員到學校為學生指導，加深學生對企業產品的感性認識，調動學生學習的積極性，同時，在實訓周內教師可帶領學生到企業參觀產品設計及生產流程。加強企業人員與學生交流溝通，不僅能提高學生產品設計分析能力，還能夠幫助學生了解專業，引導就業。

《機械CAD/CAE/CAM》課程內容涉及面廣，學生需要掌握的知識點較多，為保證高水平的教學質量，可采取多樣化的教學方法，激發學生學習興趣，引導學生從“聽”到“講”轉變。為達到良好的教學效果，《機械CAD/CAE/CAM》課程可借助以下教學手段：

1.開展優秀作品欣賞，增加視頻教學內容。課堂教學過程中，教師可在任務開始前，向學生展示往屆學生完成的優秀作品，使學生對任務有感性認識，同時為學生提供課后習題的視頻，幫助學生完成課后練習。

2.增加實習工廠實操機會。教師講述數控加工及仿真項目時，學生可在實習工廠的數控機床上輸入經過CAM后置處理得到的程序，經過數控機床加工，能增強學生對企業生產加工的認識感受，懂得機床操作基本規程。

3.采取激勵式教學方法。本課程的平時成績比重較高，教師可以對任務完成較快的小組給予加分獎勵，調動學生學習的積極性，培養學生團隊意識，增強集體榮譽感。

(六)教學考核與評價

為了科學地對學生的學習過程進行評價，體現“公正、公平和權威性”，課程建設組對課程考核評價采取了以下方式：

1.以平時考核為主導

本課程考核由平時考核和期末考核組成，平時考核占70%，主要包括上課考勤、任務完成結果、獎勵成績等，它影響著學生學習的積極性及教學效果，也體現著公正性和公平性。期末考核占30%，主要針對學生的綜合應用能力進行考試，課程建設組將多年積累的職業資格認證試題進行整理，建立了《機械CAD/CAE/CAM》試題庫。期末考試時，學生通過學號在考試系統平臺上隨機得到考題進行考試，避免了考試過程中出現“復制”“粘貼”現象，保證了考試的權威性。

2.期末考試與軟件資格證書結合

為了落實五個對接中的“職業資格證書與學歷證書對接”，推行“雙證制”，課程建設組將期末考試與職業資格證書結合。期末考試前，教師與認證單位確定考試相關事宜，學生期末成績合格，便可獲得相應資格證書。

(七)教學文件及課程網站建設

課程建設組認真地建立和完善了課程教學文件及資料，先后編寫了《機械CAD/CAE/CAM》課程標準、授課計劃、講課教案、習題庫、試題庫、實訓指導書等，使教學過程規范化、制度化。在2010年教育部教育管理信息中心舉辦的第十屆全國多媒體課件大賽中，本專業教師設計制作的《機械CAD/CAM技術》課件獲得了二等獎的優秀成績。

目前，課題組已經在校園網上建立《機械CAD/CAE/CAM》課程學習網站，提供本課程各個任務的教學視頻及相關資料，幫助學生進行課外學習，加強學生與教師之間的溝通。此外，為了使教學資源課能夠得到充分利用，課程組老師正著手建立“微課”平臺。

三、結束語

本課程對我院14級學生試點后，取得了較好的教學效果，激發了學生學習的積極性，提高了學生實踐應用能力，達到了預期的教學目標。當然，課程在實踐過程中也存在一些問題，例如企業技術人員來校指導時間具有不確定性、學生操作數控機床時間不足等。今后，我們會及時總結經驗，積極解決課程實踐過程中存在的問題，為我院其他專業核心課程的建設提供經驗和參考。