高職《機(jī)械CAD/CAM》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革

◇麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院 龍 峰

本文針對《機(jī)械CAD/CAM》教學(xué)實(shí)踐過程中出現(xiàn)的一個問題，從教學(xué)方法、教學(xué)案例及內(nèi)容的編排上進(jìn)行深入分析和反思，在找到問題根源后，分別從建立翻轉(zhuǎn)課堂，精選教學(xué)案例到合理編排授課順序等進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。經(jīng)過兩輪的教學(xué)改革實(shí)踐后，得到了較好的改革成效，學(xué)習(xí)本課程和講授本課堂的同學(xué)和老師的幸福感都明顯提高。

《機(jī)械CAD/CAM（UG）》課程是高職機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門需要大量實(shí)踐的應(yīng)用型課程，同時也是支撐其他相關(guān)課程的基礎(chǔ)技能課程。該課程分別在我校的數(shù)控和模具專業(yè)開設(shè)。課程分兩個學(xué)期，安排在第一學(xué)期和第四學(xué)期，分別上《機(jī)械CAD》和《機(jī)械CAM》兩個模塊的內(nèi)容。為了方便學(xué)生實(shí)操，上課地點(diǎn)安排在實(shí)訓(xùn)機(jī)房。

1 相關(guān)問題

由于大部分高職學(xué)生在校時間只有兩年半，人才培養(yǎng)方案對部分專業(yè)基礎(chǔ)課程進(jìn)行了刪減和優(yōu)化，導(dǎo)致本課程相關(guān)的前置課程沒有或者變成了并行課程。另外本課程原來授課內(nèi)容、編排和授課方式不能吸引90后甚至00后的興趣，導(dǎo)致部分學(xué)生覺得課程難度大且無趣，逐漸喪失學(xué)習(xí)的興趣和積極性。據(jù)調(diào)查，每輪都有近1/3到1/2的學(xué)生在第一學(xué)期掉隊。其主要原因，都是因?yàn)檎n程“難度大”，授課內(nèi)容和形式“沒意思”。基于此，本文主要主要討論第一模塊的《機(jī)械CAD》模塊的課堂教學(xué)改革。

《機(jī)械CAD》模塊的授課內(nèi)容分為三個部分，機(jī)械產(chǎn)品建模，機(jī)械產(chǎn)品裝配及機(jī)械產(chǎn)品工程圖。如果按傳統(tǒng)的建模、裝配、工程圖的順序講授，對于一些基礎(chǔ)差、空間感差，特別是沒有接觸過工程圖的學(xué)生，第一部分（建模）就是一個難點(diǎn)，不僅要學(xué)習(xí)機(jī)械識圖，還要學(xué)習(xí)軟件（UG）相關(guān)命令去造型，跨度太大。

另外，教學(xué)所用的項目、案例也是用教材上設(shè)計好的案例，由于大部分案例都與同學(xué)的生活無關(guān)，不能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

最后，授課形式也相對落后，雖然是理實(shí)一體，且在機(jī)房上課。但還是以老師講授為主，課堂以老師為中心，老師講授和演示占了課堂時間的一半以上。學(xué)生的課堂參與和實(shí)踐度不夠。這將導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐過程中出現(xiàn)的問題不能及時解決。

2 《機(jī)械CAD/CAM》教學(xué)改革方案

2.1 建立翻轉(zhuǎn)課堂

本課程以往的的授課形式主要是教師課堂演示，學(xué)生現(xiàn)場實(shí)操，老師再個別輔導(dǎo)。這樣就勢必導(dǎo)致學(xué)生實(shí)操實(shí)踐實(shí)踐過短，很多課堂任務(wù)不能按時完成。學(xué)生學(xué)生實(shí)踐過程中出現(xiàn)的問題也不能及時解決。

筆者利用超星學(xué)習(xí)通平臺，把各個知識點(diǎn)和任務(wù)錄制成視頻，建立云課堂，如圖1。形成了一個高效的線上線下混合教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂。翻轉(zhuǎn)后的課堂，不再需要老師演示和講解（學(xué)生在課前就可以預(yù)習(xí)和觀看老師布置的視頻內(nèi)容），老師只需全部精力指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐和一對一個性化輔導(dǎo)。學(xué)生實(shí)踐實(shí)操和老師個性化輔導(dǎo)的時間太短的問題就解決了。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程也更加個性化，每個學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度都可以不一樣，大大增加了學(xué)生的課堂關(guān)注和參與度。

圖1 超星云課堂

2.2 精選實(shí)踐案例

以往案例都是直接用教材提供的案例，這些案例大部分是根據(jù)知識點(diǎn)設(shè)置編排，經(jīng)過簡化后的案例，其沒有相關(guān)情境，不鮮活。這些案例吸引不了學(xué)生的興趣，僅僅是為了完成課堂任務(wù)而去練習(xí)。改革后的案例是從學(xué)生的生活和學(xué)習(xí)環(huán)境中提取的產(chǎn)品。比如說臺虎鉗，該案例是從學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境中提取出來的，臺虎鉗是他們遇到的第一個工裝，在機(jī)械類的實(shí)訓(xùn)中經(jīng)常要見。又比如說電風(fēng)扇（見圖2），學(xué)生很熟悉，但是不一定了解其機(jī)械結(jié)構(gòu)和變速轉(zhuǎn)向原理。現(xiàn)在的大學(xué)生基本都要學(xué)車，對車也很感興趣，所以也選用了雨刮器等案例，同時在上課時盡量提供實(shí)物。

圖2 電風(fēng)扇及實(shí)物

2.3 優(yōu)化授課順序

《機(jī)械CAD》以往的授課順序是建模、裝配和制圖。其中，建模是三個部分中的難點(diǎn)，涉及的知識點(diǎn)和命令多。對于還不太適應(yīng)大學(xué)生活且基礎(chǔ)不一的高職學(xué)生而言，難度跨度有點(diǎn)大。

優(yōu)化后，本課程的授課順序?yàn)檠b配、建模和制圖。裝配相對其他兩個部分來說簡單些，牽涉的知識點(diǎn)少，只需要掌握裝配約束關(guān)系和軟件的基本操作。考慮到大部分學(xué)生剛?cè)雽W(xué)，沒有機(jī)械背景也沒有學(xué)習(xí)過相關(guān)課程，通過裝配模塊和運(yùn)動仿真模塊，不僅可以讓學(xué)生對機(jī)械結(jié)構(gòu)及原理有一個直觀的認(rèn)知，還可以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，學(xué)生也熟悉和掌握了軟件的基本操作—鼠標(biāo)和視圖操作，為本課程后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

學(xué)生基本掌握裝配和運(yùn)動仿真后，就進(jìn)入建模模塊。改革后的建模任務(wù)也不是像傳統(tǒng)課堂那樣簡單地提供一個零件的二維圖紙，讓同學(xué)根據(jù)視頻或現(xiàn)場講解演示，利用軟件完成三維模型的造型。而是從前面裝配案例中引申出問題，在老師的幫助和引導(dǎo)下解決問題的過程。例如，臺虎鉗案例，給同學(xué)們的臺虎鉗零件并沒有包括臺虎鉗的扳手。讓同學(xué)自己去查找資料并手繪一個扳手，允許設(shè)計創(chuàng)新。老師進(jìn)行命令講解或同學(xué)自行觀看相關(guān)的視頻。最后，讓學(xué)生完成設(shè)計并裝配到臺虎鉗上。

如此重復(fù)2～3個案例，同學(xué)們不僅熟練掌握了裝配和運(yùn)動仿真的命令和操作，還掌握UG NX建模的幾個核心命令，如拉伸、回轉(zhuǎn)、掃掠等。現(xiàn)在，同學(xué)們對軟件操作和命令基本熟悉了，并行課程《機(jī)械制圖與計算機(jī)繪圖》也基本上把投影原理講完了，就可以開始較復(fù)雜零件的識圖和建模了。現(xiàn)在可以直接給同學(xué)們一些比較復(fù)雜零件的工程圖，讓他們根據(jù)工程圖造型，鍛煉識圖能力的同時鞏固軟件操作能力。

最后，進(jìn)入制圖模塊的學(xué)習(xí)。繼續(xù)從前面的案例中設(shè)置情境。臺虎鉗的某個零件壞了，需要請加工人員幫忙生產(chǎn)一個，怎么去跟加工人員把這個事情說清楚？這樣，不僅引出了新的任務(wù)，也讓同學(xué)們更明確了制圖的目的和意義。當(dāng)然，制圖部分涉及的軟件命令相對簡單，制圖標(biāo)準(zhǔn)的知識更繁復(fù)一些，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂視頻和課堂內(nèi)的一對一輔導(dǎo)，實(shí)踐證明，有了前面的基礎(chǔ)，大部分同學(xué)都能順利掌握本模塊的內(nèi)容。

3 結(jié)語

經(jīng)過兩輪的改革實(shí)踐，本課程改革的成效非常明顯，極大地提高了同學(xué)學(xué)習(xí)本課程的積極性，課堂參與度顯著提高，課堂實(shí)效顯著。老師有更多的個性化指導(dǎo)時間，課堂上同學(xué)們忙著用手機(jī)看講解視頻而不是玩手機(jī)，遇到問題也能及時得到老師的幫助。因?yàn)閮?nèi)容難導(dǎo)致的中途掉隊現(xiàn)象明顯降低。另外，本課程改革的成果也為同學(xué)的第二課堂打下了良好的技能基礎(chǔ)，同學(xué)參與各類學(xué)科競賽的積極性和主動性顯著提高，在各類的模具類競賽中，多次獲得好成績。