面向工程能力培养的《CAD方法与建模》课程教学改革

朱梅玉，李梦奇

面向工程能力培养的《CAD方法与建模》课程教学改革

朱梅玉，李梦奇

（邵阳学院 机械与能源工程系，湖南 邵阳422004）

结合《CAD方法与建模》课程的教学目标，分析机械专业学生应当具备的工程能力及其在课程教学中存在的问题；从课程教学内容、课堂教学模式、课后作业及考核等方面提出了教学改革思路和措施，达到优化教学过程，提高教学质量，实现培养学生工程能力的目的。

CAD方法与建模；工程能力；培养；教学改革

近年来，CAD技术已成为提高企业创新能力与市场竞争能力的关键所在，企业对CAD技术的依赖程度不断提高，但同时也对CAD技术提出了更高的要求。学校开设的《CAD方法与建模》课程，旨在为社会与企业输送具备一定工程能力的机械工程领域人才，是实现机械类应用型人才培养的重要环节。该课程是一门理论与实践并重的课程：以SOLIDWORKS软件为操作演示平台，通过课堂教学与上机操作，展示 CAD方法和建模的基本概念、基本原理和基本方法，培养学生的CAD技术应用能力及创新意识，为后期毕业设计及从事机械工程领域内相关工作打下坚实基础。

1　机械工程领域学生该具备的工程能力

通过查阅相关文献资料及走访部分企业，结合几年企业工作经验，总结出当前机械工程领域内学生应具备的工程能力，主要包括以下几点：具备扎实的专业理论基础（如工程制图、公差配合，常用金属材料性能等）；熟练掌握机械产品设计的基本知识与技能，能借助CAD方法进行零部件设计；能熟练编制典型零部件的制造加工工艺等；具有批判性思维和创造性思维，能基于现有产品进行优化与创新；有较好的沟通能力与团队合作工作能力。

2　工程能力培养在该课程教学中存在的主要问题

该课程以课堂内原理讲解、实例操作演示为主，并配以少量的上机操作等辅助教学环节。目前，这种教学和相关考核模式已无法实现学生工程能力培养目标及教学质量提升。以下从教材选择、课程教学到考核等各方面简要分析所存在的问题：

（1）教材设计内容太广泛，理论与操作实例分离。《CAD方法与建模》教材涉及内容太多、范围太广，在有限的教学时间内无法系统性地完成课程的讲授，达到教学目的；学生在进行纯理论性教学时易失去兴趣；教材中实例过于陈旧，无法满足课程需求；现有地教材内容千篇一律，缺乏更多创新型案例。

（2）课程教学内容与教学模式。本课程的教学过程可简单归纳为命令解释、命令演示、上机操作三个环节。其中，前两个环节利用多媒体教室开展，学生通过大屏幕来学习，主观能动性不强，学习兴趣无法提高，效果自然不会太好。虽然有上机操作环节但由于课时限制，多数学生仅局限于基本绘图命令的熟悉。在授课过程中，学生对理论的理解不一，且部分理论空洞，学生无法很好理解；在进行实例演示讲解时，学生也仅仅停留在教材上，无法跟上老师的实际操作步伐；学生课后不能抽出足够时间练习，在后续上机操作时，大部分学生还没有入门，教师只能对多数学生进行手把手指导，学生的依赖性较强；使得该课程没法达到培养学生创新、独立设计能力的目的。

（3）课程考核模式。因课程考核是由平时成绩（30%，考勤、平时作业、上机操作各占10%）和最后期末考试成绩（70%）两部分内容组成，期末考试是上机操作考试。这种模式常会导致学生蒙混过关的现象、学习积极性不高，最终达不到课程教学的目的。

（4）教学资源缺乏。这门课程是一门理论联系实践的课程，理论是指导学生进行零部件创建的依据，最终体现在上机操作中。由于我系开设这门课程的班级和人数较多，机房设备数量少。只能安排学生在少量的上机操作课进入机房进行系统练习。

3　改革思路与措施

针对机械工程领域内学生该具备的工程能力及目前该课程在教学中存在的以上问题，通过研究改变传统教学方法，教学模式和手段，建立新的授课模式和制度，以培养学生理论联系实际能力、理论应用和实践操作能力、独立设计和创新能力，提高学生学习主观能动性，提升学习效率。结合学校目前情况，提出如下改革思路与措施。

（1）根据培养目标，重新定位该课程的内容与所选择教材。该课程教学目标是帮助学生培养CAD设计能力、创新能力及理论联系实际能力。细化到具体内容为：以Solidworks软件为讲解平台，通过教学和实际操作帮助学生掌握主要建模工具和基本命令，草图绘制，三维实体及曲面造型，零件装配以及工程图的创建等，让学生在学习过程中养成良好的建模习惯和创造性设计思维。而体现于教材中则要求教材内容应包含两方面：CAD方法与建模相关的理论知识、建模软件的实例操作演示等内容。理论知识可以在操作内容中体现；实例操作应选择当前机械领域中较典型的零部件，涵盖教学目标中的相关内容，并能与具体加工生产过程进行对比学习；该教材不仅可以作为教学内容，还可作为学生自学的教材。

（2）多样化的教学授课方式。教学内容不局限某一本教材，内容应多样化。在教学中以教学为目的，借鉴多本教材，鼓励学生多去图书馆和上网查找相关书籍等资料；还可根据需要选择合适的教学内容，使用机械领域内典型零件如轴类、盘盖类、叉架类及箱体类等零件来讲解基础命令，不定时给学生布置些设计任务，要求学生利用SolidWorks完成一些零件的三维建模及装配。这样使教学内容更具有针对性，既激发学生学习兴趣，又增强课堂实效性。教师的教学内容可以以某一项目为依托，完成原理与实例相结合的项目式教学。即:教师事先设计好一些机械产品来作为教学内容，将相关知识点融入到图形设计和绘制中去，这样既完成了该课程的教学任务，提高了学生的综合实践能力，又能够激发学生的兴趣，培养了学生的相关工程能力。当然，还可以根据这个教学内容来编制相应教材，录制相关视频。在进行该课程教学时，可以类比企业产品开发流程，对学生采取分团队讨论式教学方式。教师作为组织者，在课堂上将学生分为几个团队，把一个或两个典型项目为研究对象，包括读图、拆图、绘图等方面，采取讨论式的教学，教师对学生的思维加以引导和启发，学生则在教师的指导下进行团队讨论和探索活动，这样有助于激发学生的自我参与意识和学习积极性，有利于学生掌握与运用该课程相关方法与技能等，还培养了学生的沟通协作能力与团队合作能力。

（3）课程学习监督管理办法。考虑该课程实际情况，目前的考勤与监督模式无法适应本课程的教学管理。结合实际情况，本课程的成绩组成变更如下：①成绩组成：平时成绩（40）+期末考核（60）=期末总成绩（100分）。②平时成绩：平时成绩（40）=出勤（10）+平时作业（30）。③课堂考核：若无特殊及请假条等情况，对上课出勤情况进行抽查，每一次抽查未到者期末总成绩扣2～5分。为提高课堂互动性，设置课堂积极主动回答一次问题期末总成绩加2～5分。

（4）改变平时作业与期末考核管理办法，开发基于该课程的考核软件平台。为培养学生自觉主动的学习习惯，提升学生学习的积极性和主动性，并确保学生成绩的公平性和公正性，创新地提出了以案例及模型为核心的数据库，开发该课程的练习与考核软件平台。相应的案例及模型要适合该课程的需求，不超出课程范围。该软件平台具有3种角色的登陆管理权限，该平台后台数据库具有机械领域中典型零件以及绘制步骤，学生平时作业的布置则由教师登陆相应权限从该数据库中随机性提取相应模型，交与学生课后完成，并由教师完成平时作业校核和成绩评审，教师权限也可以根据学生提交的模型，上传至该系统平台，根据平台的打分机制，统一性的标准评价分数；期末考核则由学生在计算机上单独完成，并提交该系统，从而完成期末考核工作。该软件平台在前期调研和数据统计中任务量大，后续实施任务重，涉及知识多，费用大。对于该平台的开发和测试，可申请相应项目资助解决费用问题。该平台的使用将有效提升该课程教学和考核管理水平，使学生成绩更公平、公正，从而提升学生的学习积极性，进一步提升教学质量，提高学生的建模能力，有助于实现学生相关工程能力的培养。而且该软件平台还适用于其它课程考核，在高校中具有很大推广价值。

（5）提升该门课程教学的硬件条件。鉴于上述提出的教学改革内容，现有的硬件条件无法满足实际使用的需求，建议从以下两个方面进行改善和提升：①多媒体教室设备配置:用于该课程讲授的多媒体教室，大多设备性能配置比较差，无法满足正常教学要求。建议对现有配置进行逐步优化或更换，以适应对配置性能要求高的该课程及其它相关课程教学。②上机操作设备数量：目前用于上机操作的机房及设备总数，远远满足不了整个系院该课程及其他课程上机操作教学需求。建议在此基础上增加至少2个机房，用于该课程上机操作教学及练习，且能在其它课余时间为学生开放。通过上述两方面的改善，将不会出现因为多媒体教室配置性能差而影响正常教学、机房设备不足造成的上机操作无法进行等问题。为教学及学生的积极学习提供了良好的硬件环境。

4　实施效果

把文章中提出的灵活运用各种教学手段，提升教学硬件环境，优化教学内容，该课程平时作业及期末考核管理创新方法等结合起来，逐步实施，在教学中取得了很好的效果：学生学习积极性明显提高，CAD设计能力及创新思维能力也得到增强，最终现实教学质量提升及学生相关工程能力的培养，提高了学校机械专业学生的市场竞争力。

［1］杨蓉等.CAD课程教学改革实践［J］.中国冶金教育，2012，（2）：35-38.

［2］王凤仙.应用型本科院校《AutoCAD》课程改革的研究与探讨［J］.时代农机，2015，（1）：96-97.

［3］《计算机辅助设计》课程教学改革与实践［J］.科技视界，2015，（6）：18-19.

［4］杨文敏.基于So1idworks的机械CAD/CAM课程教学改革策咯研究［J］.软件导刊，2012，（10）：183-184.

［5］王波.So1idworks三维建模设计课程教学改革模式与实践［J］.长春教育学院学报，2014，（1）：133-134.

Teaching reform of CAD Method and Modeling Course Facing Engineering ability Training

ZHU Mei-YU，LI Meng-qi
（Department of Mechanical and Energy Engineering，Shaoyang University，Shaoyang，Hunan 422004，China）

Combining with the teaching goa1 of CAD Method and Mode1ing course，ana1ysis is made on engineering abi1ity which mechanica1 professiona1 students sha11 possess and the prob1ems existing during the teaching course.Then some teaching reform measures and ideas are presented on teaching content，c1assroom teaching mode，homework and assessment etc.，to achieve the goa1 of optimization of teaching processes，improvement of teaching qua1ity and deve1opment of students'engineering abi1ity.

CAD Method and Mode1ing；engineering abi1ity；training；teaching reform

G642

A

2095-980X（2016）03-0109-02

2016-03-13

朱梅玉（1982-），女，湖南邵阳人，硕士，讲师，主要从事机械加工领域教学及科研工作。