基于SolidWorks的CAD软件应用课程的改革和实践

韩凤 高飞 支则君

【关键词】solidworks 教学案例 课程改革

1. 引言

随着计算机技术的迅速发展，机械设计及制造行业信息化程度的提高，各种三维软件越来越多的应用于产品的设计和制造过程中。因为SolidWorks 简单容易上手，功能比较全面，价格比较便宜等优势，而被越来越多的制造企业广泛应用。为实现学院培养现代制造技术人才的目标，针对企业对毕业生熟练掌握和运用CAD 软件的需求，我院机械设计与制造专业开设了基于SolidWorks 的CAD 软件应用课程。

该课程是机械设计与制造专业专项能力课程，也作为专业拓展选修课中机械设计与制造拓展模块课程，属于机制类专业核心课程。培养面向机械类企业从事产品设计、加工工艺设计等岗位的一线高级工程技术型人才。该课程有利于增强学生机械设计制造基础知识与应用能力，为后续课程学习、顶岗实习和毕业设计等环节打下良好的基础，为学生将来工作提供坚实的软件学习平台。

2. 现状

目前的教学多采用项目式教学。采用项目式教学，旨在激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性，让学生在学习的过程中主动思考，爱上思考，进而找到自信，爱上学习，从而提高学生的自学能力和操作能力，培养学生的自我发展能力和创新意识。

2.1 教学案例

（1）有些项目案例过于简单，包含命令比较单一，没有与专业知识相结合，对学生综合能力的要求较低，最终使学生疲于完成任务，因而学生仅仅掌握了软件命令的孤立使用，而不会综合应用，也没有通过对三维模型的理解达到对专业知识的加深和巩固，更不会对机械模型或机构进行设计、更不会创新。

（2）有些选择的项目案例与专业知识、实际工程相结合，但是较为复杂，忽略了学生的知识储备量比较薄弱而导致的学生看不懂图纸、不理解模型的几何结构的问题，在学习过程仍然是教师讲解分析，操作演示，学生模仿，而学生没有能力去参与思考和分析该如何去操作，为什么要这么操作，以致于学生只会跟着老师的讲解机械的操作，只会操作练习过的模型，对于没见过的模型却无从下手，所以最后使学生对学习产生畏难情绪而失去学习兴趣，甚至是导致基本的软件命令都没有掌握。

2.2 教材

目前常见SolidWorks 软件教材有两种：

（1）类似工具书、手册之类的教材，侧重软件环境和命令的详细介绍，内容繁多而过于细化，但缺少专业理论与实践知识，不能有效结合机械专业背景知识;也没有一些解决看似简单但比较常见问题的方法，导致学生在遇到问题后，查阅教材也找不到解决办法。

（2）类似项目总结报告，以实际项目作为案例，只针对比较关键过程进行讲解，而基本没有基础操作的讲解，所以比较适用于企业工程师，零基础的学生在按照书本进行操作时，会出现因为不会基本操作而进行不下去的现象。

这两种教材都有各自一定的弊端，都不大适合高职院校的教学使用，仅可以用作参考教材使用。

3. 改革内容

针对以上现状和问题，本文从教学案例、教材选用等方面对课程教学进行了相应的课程改革与实践，以期在教学过程和效果上面获得良好的改进。

3.1 教学案例

案例的设计思路是将教学案例和教学过程分为两个阶段：基础能力训练阶段和提升能力训练阶段。

本课程改革思路是以机械制图课程所学的典型机构为载体作为基本能力训练项目，要求学生掌握典型零件的三维建模、工程图生成，以及典型机构的模拟装配;以典型机构减速器为载体作为提升能力的训练项目，要求学生具有使用SolidWorks 软件进行零件结构设计、机构模拟装配能力的同时，培养学生独立思考、团队协作能力。

由于本学院学生在机械制图的学习过程中，是以铣刀头作为项目案例，从零件和装配体的结构、图纸规范方面讲解了铣刀头的识图、读图、绘图，学生已经有了很深刻的认识和理解，所以在本课程的基本能力训练过程中，以铣刀头为项目案例，对于模型的分析基本不存在问题，教师在分析模型阶段基本不用太花时间，而直接针对软件操作，通过命令的介绍，建模引导，操作演示等过程，旨在让学生首先掌握软件的操作，同时通过建模过程理解使用solidworks 软件进行建模的一般思路，而不会因为不理解模型结构而卡壳。其次，学生通过建模过程和建模好的模型、图纸的生成与完善等最后的学习成果，能够从三维角度更好的理解铣刀头的结构及组成部分、各种标注及图纸规范，将以前知识更好的融合在一起，互为理解巩固和加深，既学会了使用建模工具，又更好的理解了专业机械知识，从而具备了机械设计和创新的基础能力。

在完成基础能力训练项目的过程中，学生掌握了各软件操作的基本能力和三维建模的思路和过程，巩固和深化了机械结构的组成，并从软件的建模过程对应了解了机械加工的过程，从而能够更好的完成提升能力训练项目。提升能力训练项目是要完成包括草图、零件建模、装配建模、标准工程图出图等一系列连贯且完整工作的综合任务，由于该任务比较复杂，一个人完成起来耗时比较长，所以将学生进行分组，每组同学共同完成从零件的草图、零件建模、装配建模、标准工程图出图整个操作环节。在这个过程中，同学们的任务互相关联又互相独立，同组同学可以独立思考、互相讨论、互相借鉴，同时又需要互相协调，从而锻炼同学对软件的使用能力的同时，锻炼他们独立分析思考、设计的能力、团队协作能力，提前体验工作环境和过程，为参加工作打下基础。

3.2 教材

結合本院专业特点、学生的培养计划，任课组教师编写了适合本专业教学使用的教材。该教材以“项目导入、任务驱动”为理念编写，将各门专业课进行知识共享、贯通、案例共用，按照企业零件产品设计的一般步骤组织教材内容，符合高职机械类专业学生的学习使用要求。

教材内容与课程教学内容匹配，从基本、简单零件到复杂零件的建模，从标准件的建模到调取使用，再到机构或机器的虚拟装配，由简到繁，由易到难，互相关联，逐步深入。

同时在基本命令的操作介绍中，结合多年教学经验和各类零件特点，摒弃过于细小繁琐命令的介绍，进行针对性的介绍。并且在基础能力训练项目和提升能力训练项目中，操作命令的介绍无论从细致程度还是实用程度都有所区分。这样同时提取了操作软件工具书类教材和项目案例报告式教材的优点，去除了他们的缺点，如果学生还在更基本的操作命令上产生困惑或需要技术提升，可以把以上类型教材作为参考和补充。

针对在实际教学过程中，学生遇到了一些以往类型教材中没有给与解决方法的问题，本教材也增加了一些常见问题和实际问题的解决办法，也许问题的难度不是很大，但是如果不解决，就严重影响学生的自信心和学习兴趣。

4. 结语

通过这种教学实施后，起到了一定成效。

4.1 软件操作命令的掌握更为清晰和熟练。在基础能力训练过程中，更专心集中的学习软件的操作命令及建模思路，基本不会有不会操作命令的学生。

4.2 学生的知识更好的融合，融会贯通。在基础能力训练过程中，对以前的机械专业知识有了更好的理解，并通过提升能力训练过程，对软件的使用和所学专业知识都有了综合利用的过程，学习效果进步明显。

4.3 激发了学生学习的主动性。在基础能力训练的过程中，通过对知识的回顾，在软件命令的学习过程中基本无障碍，从而充分调动了学生的学习兴趣，提高了学生主动思考的积极性，在提升能力训练项目的过程中，学生进行思考分析、项目实操，并且参与讨论和评价，学习成果得到验证，充分激发了学生学习的积极性，同时也提高了学生的团队协作能力和精神。