基于全國CAD 技能等級考證的學生三維建模能力提升

蔡萍，孔松濤，劉娟，王堃

（重慶科技學院 機械與動力工程學院，重慶）

工程圖學是工科學生必修的專業基礎課，傳統教學強調投影理論，基于二維投影及表達進行教學，形成了教師灌輸知識，學生被動接受知識的局面，這與21 世紀培養創新型人才的要求相距甚遠。

以三維參數化實體設計為標志的現代設計、制造技術已被廣泛應用。三維CAD 的應用已成為許多企業提高產品開發能力、縮短產品開發周期、增強企業市場競爭能力的迫切需要。從三維到二維更符合人的認知規律。2016 年教育部高等學校工程圖學課程教學指導委員會制定的《普通高等學校工程圖學課程教學基本要求》中在機械制圖課程任務第4 點明確提出了“培養計算機二維繪圖和三維形體建模的能力”的要求。為適應時代發展，滿足制造業對設計人才能力的需求，更好的挖掘學生的潛能，建立基于三維CAD 為主線的現代設計工程圖學教學模式，強調構形思維，培養學生空間想象力，提升學生利用三維CAD 進行設計和表達的能力，將是機械制圖課程教學改革的必然趨勢。

一 全國CAD 技能等級考證簡介

計算機繪圖與三維建模技能，簡稱CAD 技能。每年6 月、12 月由國家人力資源和社會保障部教育培訓中心與中國圖學學會共同開展“全國CAD 技能等級考試”崗位培訓考證，并按《CAD 技能等級考評大綱》進行考試。分為一級計算機繪圖師（具備二維計算機繪圖能力）、二級三維數字建模師（具備三維幾何建模能力）、三級高級三維數字建模師（具備復雜三維模型制作與處理能力）。每級分為工業產品類、土木與建筑類兩種類型，各等級的考評時間均為180 分鐘，采用現場技能操作方式，成績達到60 分以上（含60 分）者為合格，要求考生具備機械制圖的基本知識和相應報考等級CAD 技能。

我校主要組織學生參加二級工業產品類考試，成績優秀的學生再參加三級考試。二級工業產品類考試內容包括：零部件三維建模環境設置、草圖設計、基于特征的零件實體造型、規則曲面造型、三維裝配建模、生成二維零件圖和裝配圖、圖形文件管理等內容[1]。

二 參加全國CAD 技能等級考證情況

我們組織學生從2008 年第一期開始至今2019年第二十二期每期都參加全國CAD 技能等級考證，每年組織學生千人左右參加，經過逾十年教師和多屆學生的共同努力獲得較好成績，每年考試平均通過率70%以上，培養了一大批三維數字建模師和高級三維數字建模師。通過CAD 技能等級考證激發了學生學習興趣、學習積極性，提升了學生的三維建模能力。我們在組織和指導學生參加全國CAD 技能等級考證積累的經驗和體會對后期進一步提升學生三維建模能力具有一定的參考意義[2]。

三 基于全國CAD 技能等級考證的學生三維建模能力提升

（一） 基于全國CAD 技能等級考證教材編寫

結合CAD 技能等級考證需要，2013 年我們主編出版了“十二五”規劃教材《計算機繪圖輔導書》，該書包括二維和三維CAD 兩部分。三維CAD 以工程界典型實例齒輪油泵為例，詳細介紹了齒輪油泵各零件建模、裝配、在位創建零件、到生成表達視圖（動畫）、生成二維工程圖的完整解題步驟，為學生提供三維CAD 學習和上機指導，當時國內還沒有針對一個部件系統地詳細介紹解題步驟的CAD 教材。該書成為我校理工科學生公選課《機械CAD》教材和CAD 技能等級考證培訓教材，使用至今受到學生和教師的好評，為學生考證帶來了極大的幫助[3]。

根據教育部高等學校工程圖學課程教學指導委員要求，2017 年我們工程圖學教學中心重新編寫出版了《機械制圖》教材，將二維計算機繪圖和三維建模同時編入了新教材，三維建模部分結合CAD 技能等級考證需要，編寫了Inventor 軟件基礎知識、零件三維建模、部件裝配、工程圖四部分，上課16 學時講三維建模，強調三維建模能力的培養，學生自學二維計算機繪圖。

教材對學生參加CAD 技能等級考證起到了主導作用，結合CAD 技能等級考證的教學能激發學生的學習興趣、學習積極性，提升學生三維建模能力，真正提高教學質量，培養出適應現代社會需求的創新型人才。

（二） 培養學生自主學習能力

用人單位的要求，以及證書資格的審查，學生普遍對CAD 技能等級證書很感興趣，興趣就是最好的動力，促進了學生學習積極性、主動學習，課內學習時間有限、考證培訓時間也有限，學生必須課后自主學習，練習的歷屆考題，熟悉三維CAD 軟件的操作，練習過程中遇到問題，主動詢問老師、同學解決問題。教師通過布置任務并按時檢查任務的形式來約束學生自主學習，自主學習能力培養不僅能提升學生三維建模能力，對學生后續學習、科研工作都非常有益[4]。

（三） 利用中國大學MOOC 資源

推薦學生上“中國大學MOOC”這個沒有圍墻的好大學，學習《現代工程制圖》講授的三維CAD，該課程也使用Inventor 軟件，《現代工程制圖》分上下兩學期，三維CADInventor 實踐貫穿兩個學期始終，兩個學期第零周集中發布了Inventor 實踐視頻，可從零開始學習，掌握零件建模、裝配、工程圖、表達視圖、部件工作原理動畫。學生在這里學到的是全國名師的教導，站在巨人的肩膀上豐富了知識、開闊了眼界，充分利用中國大學MOOC 資源，促進學生自主學習，達到掌握三維CAD 的目的。

（四） 提高教師綜合素質，發揮教師主導作用

教師的宣傳和組織影響學生報考積極性，考證不僅僅滿足合格證書，是為了真正熟練掌握三維CAD，為后續學習、畢業設計、科研工作打下良好的基礎，同時鼓勵他們去爭取優秀證書，至少拿到良好證書。教師的鼓勵對學生有很大的激勵作用。

學生在學習三維CAD 過程中會遇到很多各種各樣的問題，需要教師答疑解惑，這就要求教師具有足夠的專業知識、豐富的實踐經驗、良好的與人溝通相處的能力。教師要注重自身綜合素質的不斷提高，不斷更新知識，積極參與科研項目，科研中應用三維CAD 軟件進行設計的過程中不斷積累實踐經驗，同時教師之間相互交流、總結提高。這樣的教師才能吸引更多的學生對三維CAD 的學習感興趣，才能激發學生的學習主動性和積極性，在有限的時間內最高效率的熟練掌握三維CAD。

考證培訓提供了更多教師與學生交流的時間，教師要與學生成為好朋友，營造一個輕松和諧的學習環境，以學生為中心，教師為主導，這樣的環境才利于學生發揮聰明才智。學生缺乏自制力，在考證學習過程遇到困難，容易放棄考證，我每次課都考勤，一定親自電話通知到缺勤同學，教師的關心對學生有很大的鼓勵作用，是他們堅持下來的動力。提高教師綜合素質是提升學生三維建模能力的保障。

（五） 應用助教模式

每一期培訓我都請我上幾屆考證優秀的學生來當輔導老師，這些經歷過考證的學生具備熟練的CAD操作技能、靈活的解題技巧、豐富的實戰經驗，讓培訓學生接觸榜樣、學習榜樣，學生之間本來就有一種天然的親切感，他們很喜歡與這些優秀學長交流請教，進步提高較快[5]。應用助教模式輔助提升學生三維建模能力。

四 結語

學生通過全國CAD 技能考證激發了學習興趣、變被動學習為主動學習，提高了學習效率、學習成績，熟練的掌握了三維CAD，同時提高了綜合素質，為學生今后科研工作以及學生進一步的深造發展打下了良好的基礎，加強了競爭意識、拓寬將來的就業面。

教師通過組織、指導學生考證，積累了教學經驗，改革教學方法，改革教學理念，真正提高了教學質量，促進制圖教學的改革發展。

我們將不斷總結經驗教訓，組織更多的學生參加全國CAD 技能等級考證，提升學生三維建模能力，為國家培養出更多適應現代社會需求的創新型人才。