简论机械CAD/CAM课程改革与实践*

刘玉山 韩 柳 戚厚军

（天津职业技术师范大学机械工程学院 天津 300222）

简论机械CAD/CAM课程改革与实践*

刘玉山 韩 柳 戚厚军

（天津职业技术师范大学机械工程学院 天津 300222）

机械CAD/CAM是普通高等学校机械类专业的一门重要的专业课，其目的在于使学生掌握CAD/CAM系统的软硬件组成及其基本原理，为今后使用CAD/CAM软件或通过二次开发解决生产中实际问题奠定基础。本文针对目前机械CAD/CAM课程中存在的问题，提出了以项目任务作为教学主线的改革方案，并通过实践证明了改革的有效性。

机械CAD/CAM；项目教学法；教学改革

课程存在的问题

机械CAD/CAM课程是普通高等学校机械类专业一门必修专业课，主要讲述CAD/CAM系统的组成、原理以及CAD/CAM在机械设计、制造中的应用。通过该课程的学习，学生应掌握常用CAD/CAM软件的应用，并能根据CAD/CAM的基本原理，通过二次开发扩充商用CAD/CAM软件的功能，解决机械产品设计、制造中的实际问题。然而在教学过程中，笔者却发现了一些与教学目标不符的一些问题。

教学内容老化 机械CAD/CAM教材大多取材于上世纪90年代末期的内容体系，由于我国CAD/CAM技术起步较晚，当时二维CAD系统刚刚开始推广普及，三维CAD系统还属于凤毛麟角，教材大多是针对那时CAD/CAM系统开发和应用的经验总结，在当时具有很高的实用价值。然而，CAD/CAM技术的发展日新月异，许多优秀的CAD、CAE和CAM软件不断推出，昔日在小型机上运行的CAD/CAM系统已经在普通微机上得到了普及，随着CAD/CAM软件功能的日趋强大，多数的CAD/CAM系统都提供了方便的二次开发接口。这就使部分教材内容难以跟上主流技术的发展，因此，有必要优化整合教学内容，将过时的、陈旧的内容剔除，补充随着CAD/CAM发展而出现的新技术。

教学方式单一 机械CAD/CAM课程的教学方式主要还是以教师的“填鸭式”为主，缺少学生自主学习并自己发现问题、解决问题的环节，学生主动学习的兴趣不高。学生普遍认为课程理论较多且抽象、不好理解，学习完成后也不知如何应用。因此，迫切需要寻找一种新的教学方式，将课堂教学、实践教学及学生自主学习有机地结合起来，并充分调动学生学习的积极性。

教学手段不丰富 虽然多媒体教学已成为我校普遍应用的教学手段，但笔者认为其最大的功能就是替代板书，虽然可以图文并茂，但并没有充分发挥其作用。在教学环节上除了理论教学外，也配有一定的实验学时，但整体感觉理论教学与实验教学有一定的时间间隔，结合不够紧密。因此，如何充分利用多种教学手段，并将理论教学、实践教学以及课后作业有机地结合起来成为机械CAD/CAM课程教学中迫切需要解决的问题。

课程改革与实施

教学内容优化 原“机械CAD/CAM”课程中的教学内容及知识结构如表1所示。从知识结构上来看，各章节的层次结构还是比较清晰的，因此，在整体知识结构上可不做大的调整，可以根据各个章节的教学内容，去掉或压缩各章节中不太实用或对实现教学目标作用不大的内容，增加一些与新技术密切相关的内容。如第2章去掉数据结构相关内容，保留工程数据的程序化方法，并增加目前商用软件的二次开发内容。再如第7章中的CAPP技术，由于商用CAPP系统目前并不是很普及，大纲中介绍的内容多以若干年前科研人员的研究成果为基础，与现实中的商用CAPP系统关系不是很密切，因此，对这一章内容应进行压缩，仅介绍相关基本概念，不做深入展开。

表1 机械CAD/CAM课程理论教学内容表

任务驱动的引入 针对学生对所学知识点应用模糊的问题，课程改革小组决定：改变原来各章节的知识组织模式，以项目任务作为展开各章知识点的主线。通过对项目任务的逐步完成，连带引出相应的知识点。项目教学法是一种开放式的教学法，采用项目教学法进行教学，可使学生在学习过程中，不再盲目被动地接受知识，而是在解决问题的过程中，逐步主动地、积极地掌握知识。在项目教学的过程中，项目的设计至关重要，一般在项目设计时，要考虑以下几个方面内容：（1）实用性。项目要具有一定的实用价值，最好是对实际工程项目的精简；（2）典型性。项目要尽可能多地涵盖相关章节的知识点；（3）操作性。项目难度不能太大，初学者通过一定的努力即可实现，尽量避免涉及过多的外延知识。理清了思路，整合后的教学内容设计了八个工程项目，涵盖了第2～6章和第8章的相关知识点。相关知识点涵盖情况见表2。

教学环节融合 原有机械CAD/CAM”课程的教学环节中主要包括理论教学和实验教学，一般情况下都是在相应章节理论课讲述完成后，在教师指导下学生完成实验，在内容上大多是验证性实验，学生发挥的空间很小，这就在很大程度上禁锢了学生的创造性和学习的积极性。为此，课程改革小组决定：改进理论教学和实验教学，使二者相互融通，即在理论课上布置相应章节的项目任务，并讲授相关的知识点和任务实现的总体思路，然后，由学生在实验课上完成，教师只是提供相应的指导。这样，理论课与实验课通过项目的桥梁作用被紧密地结合在一起。

教学方法改革 在教学方法上，课程改革小组充分利用现有的多媒体教学条件，以项目任务作为教学主线，通过对项目“引出→展开→实现→评价”完成章节的教学。“引出”就是引出项目任务的内容，通过项目任务的引出，让学生带着任务，带着疑问完成章节的学习，变学生被动听课为主动获取知识；“展开”是在项目的基础上展开章节的知识点教学，使讲授的知识点不但能够帮助学生完成项目任务，还能使学生构建一个较完整的体系。“实现”是让学生通过课上学习和课下查阅相关资料实现项目内容，对应工作量较多的项目，也可由几个学生分组完成。“评价”是由学生和教师共同对完成的项目进行总结，总结的过程包括自评、互评和教师的点评。通过评价环节学生可以分析项目实施过程中的得失，不但可加深对相关知识点的理解，也可增强在项目实现过程中的团队协作精神。

表2 项目任务对各章节知识点的涵盖情况表

考核方式的多样化 由于整个教学过程以项目为中心，项目的完成质量也就成了课程考核的主体，为了更全面地体现学生对于知识的掌握情况，课程组在期末增加理论考核和上机考核两部分内容来评价学生对基本理论和基本操作的掌握情况，一般以50%项目考核+30%理论考核+20%上机考核作为期末总评成绩。

项目教学法的实施大大提高了学生的学习兴趣，同时也锻炼了学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。此时，教师已不再是传递知识、高高在上的说教者，而是变成了为学生提供解决问题方法的导师与顾问；同时，教学活动也不再是教师对学生的单向过程，而是变成了教学相长的实践活动。

我校机械CAD/CAM课程是天津市市级精品课程，实施项目教学法是市级精品课程的后续建设，同时也是机械CAD/CAM课程教学改革中的一次有益尝试，在实践中取得了满意的教学效果。

[1]王刚.工科教育模式的改革和实践[J].高等工程教育研究，2011，（1）.

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G712

A

1672-5727（2011）12-0094-02

*本文受教育部“高等学校特色专业建设点”项目资助（项目编号：TS2104）

刘玉山（1975—），男，硕士，天津职业技术师范大学机械工程学院副教授，研究方向为CAD/CAM/CAE。