案例教学法在汽车CAD/CAE课程中的应用

莫丽蓉 莫德赟 唐学帮

【摘要】高校工科专业的学生在初学三维建模软件时易产生恐惧感和挫败感。为解决此问题，针对以UG NX10.0为载体的汽车CAD/CAE课程，文章介绍了该课程常用的几种教学方法的特点，并结合作者教学实践经历，重点展示了案例教学法在该课程中的应用，并得出了教学方法应不断改革以适应学生的结论。

【关键词】汽车CAD/CAE课程;教学方法;案例教学法

一、引言

汽车CAD/CAE课程是本校面向车辆工程专业开设的一门应用性、实践性很强的专业选修课。该课程以UG NX10.0为载体，将UG绘图知识与汽车零部件的测绘相结合，以UG常a用命令和汽车零件的测绘方法为主要讲授对象，培养学生的工程实践能力，为学习后续课程以及将来从事汽车行业相关领域的产品设计及开发打下一定的基础。

通过本课程的学习，学生对UG技术的发展和应用有了一个全面的了解，能够利用所学知识辅助本课程的学习，学会思考，运用其他学科知识来解决汽车结构上的设计问题。能掌握基本几何图元的绘制和编辑方法;掌握UG软件的草图绘制功能;熟练运用UG软件进行零件的三维造型设计;能够熟练运用UG软件进行零件的装配;熟练运用UG软件进行工程图设计。学会用UG去解决生产设计中的问题，掌握用UG测绘常见的汽车零部件，为学生进入无纸化的测绘作业提供实质性的帮助。使学生具备三维实体造型、建模、装配、制图能力，培养学生独立分析问题、解决问题的能力，培养良好的协作精神，培养实事求是的学风和创新精神。

由于学生学习基础较差，对平面几何和立体几何的知识掌握不足，又缺乏一定的实践经验和感性认识，空间想象能力普遍较差，这就造成很多学生在学习汽车CAD/CAE课程时普遍感觉很难，甚至有些学生有恐惧感。因此在教学过程中，针对不同的授课内容及学生的能力水平，应灵活选择不同的教学方法，如传统教学法、案例教学法和项目教学法等。本文将介绍这几种常用教学方法的特点，并根据自身教学经验举例说明案例教学法在汽车CAD/CAE课程中的实用性。

二、教学方法的比较

（一）传统教学法的特点

传统教学法，即按照课程选定教材设定的章节有顺序地系统讲授每一个命令、功能及操作方法，再解释该命令的适用场合，最后在多个命令讲授完毕后，再进行综合分析及实例训练的一种教学方法。

该方法的优势在于可减少教师的备课时间，对于教学经验不足的新手教师要求不高，只需按部就班地呈现教学内容。另外，该方法的弊端在于教师在讲授知识点的时候，学生难以长时间高度集中注意力，随着时间推移，学生的学习兴趣下降，面对较多新知识时容易遗忘前面所讲授过的内容，在实例操作过程中不能順利地综合运用所学操作命令及技巧，既打击了学生的学习积极性，又影响了教师的预期教学效果，易导致教学效率大打折扣。

该方法要求授课教师熟知教材的内容安排，准确把握每堂课要讲授的新知识量，避免造成学生因对新知识难以消化、无法理解而造成后续实例练习时无从下手的局面。

（二）案例教学法的特点

案例教学法是一种以案例为基础的教学方法，针对本门课程，即依托具体的模型实例，在演示和讲授实例的过程中呈现知识点的一种教学方法。案例的选择极为重要，它是为教学目标服务的，因此应该具有典型性，且应该与所对应的理论知识有直接的联系。在挑选案例时，应注意所选案例要紧扣教学内容，案例分析的目的是使学生加深对所学理论知识的理解和运用理论知识解决实际问题的能力，因此，所选案例必须是针对课程内容的。

该方法与传统教学法相比，更有针对性，学生在绘制模型的同时，对知识点进行实践操作练习，边学边用，边用边学，更利于学生对新知识点的理解、掌握和运用。案例教学法应采用讲练交替的方式进行，分阶段讲解和练习，学生可及时消化知识内容，加深印象。

（三）项目教学法的特点

项目教学法，即将整门课程所要教授的知识内容编制成一个个项目，像工程项目一样贯穿整本教材，教师围绕项目组织开展教学。该教学方法不再把教师掌握的现成知识技能传递给学生作为教学追求的目标，或者说不是简单地让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果，而是在教师的指导下，学生去寻找得到这个结果的途径，最终得到这个结果，并进行展示和自我评价，学习的重点在学习过程而非学习结果，在这个过程中锻炼各种能力。教师已经不再处于教学中的主体地位，而是成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者，学生具有90%的积极性。

这种教学方式更适合有一定基础的学生，对于初学者有可能难以调动其学习积极性，稍有一个环节跟不上，容易掉队，但又不易重新跟上项目，学生极易产生学习挫败感，从而打击学生的自信心。

三、实践教学环节

本课程面对的是车辆工程专业的低年级学生，初次接触三维建模软件，对该类软件的建模流程还未形成。本课程主要讲授四个模块，分别是草图绘制、实体建模、装配建模和工程图绘制。草图绘制是实现参数化建模的基础，是整个课程的重点核心内容。实体建模、装配建模和工程图绘制是草图绘制的延伸，是工程实践中的常用模块，是学生未来从事汽车行业相关领域的产品设计及开发的必备技能。

本人基于多年的教学经验，发现在教学中运用以案例教学法为主、传统教学法为辅的方法，更有利于初学者学习汽车CAD/CAE课程。本文将主要介绍案例教学法在汽车CAD/CAE课程中的应用。案例教学法讲究“教学”与“练习”相结合，同时把涵盖初级、中级、高级练习的题库当作学生的课外训练，便于覆盖不同学习能力的学生。授课过程中，本人时常教导学生要养成良好的绘图习惯，面对模型时不要急于开展画图工作，而是要明白第一步是学会读图识图，要有清晰的建模思路，再开始动手，否则容易导致事倍功半。下面以某个实体建模为例，如图1所示，介绍案例教学法的具体实施过程。

本案例包含的知识点有草图绘制的基础知识点，以及实体建模中的拉伸命令等。整个案例大致分为4个阶段。第一阶段如图2所示，画出一个封闭草图，并选择所需曲线进行拉伸，得到实体。第二阶段如图3所示，画出未封闭的草图截面，需要提醒学生注意草图绘制的原点选取，通过拉伸命令可得到实体模型。对比两种拉伸截面，一个为封闭截面，一个为开放式截面，如何选择才能拉伸出实体模型，这个问题是本案例重点需要学生掌握的，通过实例操作，学生印象得到加深。在做拉伸命令的同时，运行布尔求交运算，便可得到如图3所示的模型。第三阶段，拉伸图2中草图的部分曲线，并与现有模型做布尔求和运算，得到如图4所示的模型。第四阶段，细节特征处理，如倒圆角、倒斜角等，完成建模，如图5所示。

在采用案例教学法后，边讲授边练习，学生既可以巩固之前所学知识，又能消化新知识，更能加深对拉伸命令中进行布尔求交运算的理解和运用，能够触类旁通，更好地运用到其他的模型实例中。

四、结语

教学方法种类繁多，特点各异，教师在教学过程中要总结各类教学方法的特点及适用场合，不仅要提升自己的教学专业知识水平，也要对教学方法有一定的改革和提高，要不断完善，因人而异，因材施教，始终围绕“以学生为主体”这一原则，以“增强学生学习积极性和自信心”为导向，不断探索新方法，以便于更好地实施适合自己、适合学生的教学方法。

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