CAD/CAM项目式教学法的探索与实践

彭荣利 张四新

（武汉职业技术学院,湖北 武汉，430074）

一、引言

CAD/CAM(Computer Aided Design and Manufacturing)是现代数字化设计与制造技术，它将计算机科学和工程科学相互结合，协助人们进行产品开发，使传统的设计和制造方法以及生产组织模式发生了深刻的变化。随着计算机技术的发展，企业广泛应用三维CADCAM软件进行产品开发。

高等职业教育院校的培养目标为专业知识扎实、实际操作能力强、创新意识浓厚的技能型人才，以就业为办学导向，机械类专业普遍开展了CAD/CAM教学。CAD/CAM课程内容涉及基础设计理论、工程制图、机械制造工艺等学科，综合性和实践性较强。项目式教学将学习目标与工作岗位的需要结合在一起[1] ，以典型项目为依托，以职业素质为目标，培养学生的专业技能、方法能力和职业意识，充分体现了高职教育的特色[2] 。为了更好地满足企业对高素质、高技能人才的需求，切实培养学生的创新能力，结合高职院校的教学特点，武汉职业技术学院对机械CAD/CAM课程进行了改革创新，通过近几年的教学实践，取得了良好的教学效果。

二、CAD/CAM项目式教学法的实践

（一）教学内容的确定

通过广泛深入地到相关企业进行调研，充分听取企业对CAD/CAM技术人员的专业技能、职业素质方面的要求，重新构建专业课程体系，按照职业岗位需要的综合能力来设置课程，制定合理的课程计划。根据高等职业技术教育机电类专业人才培养方案的要求，课程体系包括通识课程、专业课程、拓展课程三大组成部分。CAD/CAM技术属于专业课程中的后期综合课程，课程目标是使学生掌握计算机辅助设计的基础知识，具备使用软件进行3D产品模型设计（CAD）能力，和数控加工编程（CAM）能力，主要内容包括基础零件设计、高级曲面造型设计、二维零件图、产品装配和数控加工编程仿真。

CAD/CAM技术的快速发展也促进了CAD/CAM应用软件的兴起，如 UG、Solidworks、CATIA、CAXA等等，这些软件各有特色。根据企业选择使用CAD/CAM软件的现状，结合本校毕业生的就业地域及行业分布情况，选择Pro/Engineer作为CAD/CAM教学软件。Pro/Engineer软件采用参数化、单一数据库技术，企业应用广泛、功能丰富。

（二）项目载体选择

CAD/CAM项目式教学法采取将理论知识、操作技能融合到企业生产实例中开展教学。

将复杂丰富的知识点、操作技能有序地融入到教学内容，需要设计若干包含不同操作技能的教学项目，形成基本知识、专项技术应用技能与综合实践能力有机结合的CAD/CAM实践教学体系。

市场是产品设计的源泉，项目载体的选择必须充分体现市场发展变化，切实反映企业生产实际状况。为此教师进行了大量企业调研活动，积极参加工业设计研讨会和数字化产品展览会，为CAD/CAM教学项目载体的选择提供了必要的参考资源。同时教学过程必须符合人类认知的基本规律，按照由简单到复杂的顺序逐层次推进。在CAD/CAM项目式教学中，产品3D模型基础设计的项目载体选取机械设计中的典型零部件,如扳手、传动轴、减速器箱体、齿轮和轴承等；高级造型设计的项目载体则来源于日常生活用品，如手机、饮料瓶、茶壶、玩具等；如图1-1所示。这些比较熟悉常见的项目载体提高了学生学习的兴趣和积极性，同时每个项目包含若干知识点和应用技能，引导学生循序渐进地掌握3D建模设计的方法和技巧。项目实施过程中，产品的造型设计不仅要考虑结构、加工工艺的合理可行性，也要满足审美、心理等文化需求，这些综合素质的锻炼对提高学生的职业技能和就业能力起到了重要作用。

图1-1.项目载体示例

（三）教学组织方式

CAD/CAM项目式教学采取单元实训方式在多媒体机房进行，学习时间为4周，时间比较集中，便于强化技能训练。机房配备多媒体网络教学系统、CAD/CAM软件、教师精心编写的教学课件及配套的教学素材等资源。

以“基于曲面建模的手机造型设计”项目为例，具体教学组织方式如下：

(1)确定项目主题：教师首先展示手机实物或图片，引导学生积极思考该项目涉及到哪些建模基本技能，巩固已学习的知识点。

(2)分析发现问题：引导学生进一步分析手机的造型特点，发现已掌握知识难以解决的问题，必须采用新的建模技能。通过问题引入项目所包含的新知识点。

(3)如何解决问题：按学习小组分析讨论手机造型设计思路及方法，教师进行引导归纳，并通过多媒体网络教学系统讲解、演示，重点突出项目所包含的曲面建模技能。

(4)拓展性的项目实践：要求学生结合现实生活进行手机的个性化造型设计，使学生在完成项目的过程中理解CAD/CAM技术的基本知识，掌握3D造型设计技能，并能灵活地应用机械设计及制造工艺等相关专业知识。在此过程中鼓励学生开拓思维，提出个人独特的见解，注重培养学生的创新能力。

在项目实践过程中，教师根据学生学习情况进行分层次指导，期间可以选择思维有代表性的学生做示范，并介绍经验体会，其他同学提出补充或修改意见，教师及时进行点评[3] 。教与学是相互的过程，需要师生间的配合，学生可以向教师提出建议，如进度的快慢、所讲知识的难易度等。教师根据项目实践情况适时调整内容和进度，不断完善项目教学过程。

（四）教学资源及保障

(1)目前，学校建成了校内模具专业实训基地、CADCAM实训中心，为开展项目式教学提供了保障。

(2)成立了项目式教学团队，制订了完整的教学计划及实施方案，组织编写了配套的项目式教学教材。

三、CAD/CAM项目式教学法的思考

在CAD／CAM技术的实训中采用项目式教学法能激发学生的学习兴趣，培养学生的综合能力，近两年的教学实践已取得较好效果。在教学的实践过程中，也有一些问题需要继续深入思考。

(1)项目式教学要求教师有极强的应变能力，在项目实施过程中既要掌握每个学生的学习进展及特点，提供针对性的指导，发挥学生的学习主动性和自主学习能力，又要从宏观上协调项目实施的进度。

(2)项目式课程的评价是多元化的、动态的体系[4] ，在每个项目开展的过程中均对学生表现出的专业技能、社会能力、职业素质、创新精神等给予评价，需要教师加强过程化管理、细化评价指标，结合就业能力的要求，激励维持学生的积极性，指出薄弱环节，为职业能力的提升指明努力的方向。

(3)项目式课程的实施必须与企业深度融合，聘请企业技术人员参与项目课程教学，定期安排教师进入企业实践学习，使项目式教学紧跟企业生产发展步伐，同时促进学校提升产学研能力。

(4)项目式教学要求教师在项目的选择设计、项目实施、教学评价等方面花费更多的时间和精力，以小班制教学能更好地保证教学效果，这就需要学校从资源配置、教学管理等方面给予支持。

[1] 杨文明等．高职项目教学理论与行动研究［M］．北京：科学出版社，2008

[2] 吕忠宝．项目教学与传统教学法的比较［J］．科技信息（9），2007

[3] 李方．课程与教学基本理论［M］．广州：广东高等教育出版社，2002

[4] 潘永庆等．多元评价—创新教育的有效机制［M］．济南：山东教育出版社，2004