如何在机械CAD实习中培养学生的创新能力

［摘要］学生创新能力的培养是工程教育的重点和难点。机械CAD实习是机械类学科的重要实践课程，在教学过程中培养学生的创新思维具有重要的意义。在教学过程中努力为学生创造有利条件，提供创新思维空间，激发他们的创新意识和创新思维。基于项目向导的探究式教学模式不仅体现了“重能力、求个性”的应用型人才培养特点，而且更符合学生的认知规律，能更好地帮助学生理解典型产品设计及创新设计的含义。

［关键词］机械CAD实习创新能力培养

［中图分类号］TP391.72［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）11-0155-03一、引言

我国《高等教育法》第5条规定：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”。这是我国第一次以法律条文的形式明确了大学培养创新人才的任务。大学生创新能力的培养是高校实施创新人才培养的重要举措，是社会需求反映在学校人才培养中的必然行动。机械CAD 实习的主要目的除了让学生掌握主流的机械CAD软件操作技能外，如何结合机械CAD 实习教学特点，有意识、有目的、有成效地培养学生的创新能力，提高学生思维品质，已成为应用型本科院校机械类专业所关注的话题。以下将结合多年来的教学经验，在机械CAD 实习教学中围绕这一主题进行一些有益的探索和实践。

二、激发学生兴趣，提升创新动力

兴趣是激发学生主动、积极学习的催化剂，是调动学生学习自觉性和提升创新力的内在动力。有了兴趣，学生才会带着积极的、主动的、愉快的心情参与，从而促进学生去思考，去探索，去尝试，去创新。因此，在教学中应有意识地加强兴趣教学, 提升学生学习的成就感和快乐感，培养学生“奇动手、动生趣、趣养学”的良好习惯，从而提高创新欲望。

（一）在机械制图课程中融入CAD

机械CAD实习课程一般安排在机械制图课程后开设，笔者将SOLIDWORKS软件应用到工程图学的实践教学中去［如图1所示］，充分利用三维软件参数化建模、运动仿真、尺寸驱动等功能，不仅丰富了教学手段，避免了传统教具表现力不足的缺点，而且降低了学生学习难度，提高了学生对课程和三维软件的兴趣，拓展了学生知识面和创新思维，为学生在后续的机械CAD实习课程中产生兴趣奠定了基础。

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图1利用三维软件进行《工程图学》辅助教学

（二）精心组织好第一堂课

为了更好激发学生的课程学习兴趣，组织好第一堂课尤为重要。在开始机械CAD实习这门课的教学前，先浏览往届学生参加国赛和省赛的部分获奖作品，根据当时指导比赛作品的情况加以评析作品，并且鼓励学生：“只要认真地学习, 不用几周时间，你们将做得更好! ”这样可以增强学生学习的信心。然后，拿出部分企业技术研发部门设计图纸和三维模型，简要剖析企业中是如何利用三维软件工具进行辅助设计、分析和优化的。接着，用三维软件简单现场完成一个日常生活用品的三维模型造型，并通过演示了解参数化建模特点，学生往往被软件的强大功能所吸引。最后布置学期的课外作品，题材不限，结合自身知识掌握的情况和兴趣爱好选择作品难易度，给学生充分的时间去构思、完成，这样既可以让学生个性化发挥创新思维，也大大降低了作业抄袭的情况。

三、改革教学手段，培养创新能力

（一）实习课程内容设计

机械CAD实习课程共34学时，考虑本课程内容要求及与其他专业课的有效衔接，把课程内容分为四个部分［如图2所示］：第一部分是草图设计，草图设计是构建三维实体的基础，共6学时；第二部分是零件建模，延伸了草图设计的概念，通过草图中建立的二维轮廓，建立三维实体，该部分是基础也是重点，占16学时；第三部分是工程装配，该部分是机械设计的一个重要平台，用于对设计完成的零件实体进行组装以得到部件和产品，该部分占6 学时；第四部分是二维工程图，此部分可很好地与学过的AUTOCAD软件互补讲解，该部分占6学时。机械CAD实习有效地将二维、三维和现代计算机技术三者有机结合，更新了设计手段和设计方法，提高了学生实践能力和工程素养。

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图2机械CAD实习内容设计

（二）项目向导的探究式教学模式

项目向导的探究式教学是指在课堂上通过对典型的、能给人以启迪的问题进行分析、探讨，寻求解决问题的方法与技巧，把老师的教学重心从“教什么，怎么教”的教法转变到研究学生“学什么，怎么学”的学法上，以达到培养学生思维能力和工程分析能力。机械CAD实习是在CAD/CAM机房里完成的，所以传统的“粉笔+黑板+教案+PPT”的传道授业解惑模式已经不再适合了。近几年来，笔者在实习过程中运用了“项目向导”来设置教学任务的教学模式，引导学生行为，反思教学评价，取得了满意的效果。确定项目应该根据教学大纲要求掌握的知识技能和学生现有的知识状况与企业岗位需要精心设计。如在实习初期选用的实习项目是水晶座笔筒［如图3（a）所示］，该项目难度简单，又可兼顾到所学的知识点；而到了中期，掌握了足够的特征命令后，可选用难度适中的一些项目，如图3（b）所示的手机，学生对教学内容既熟悉又感兴趣；到了后期可选择综合性强的项目，如典型的一级减速器、球阀、柱塞泵［如图3（c）所示］等项目，对以前所学的知识进一步巩固，又渗透新的知识，很好地培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的工程素养。

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图3 机械CAD实习项目设计

整个实习过程，学生的主体地位得以突出，学生能真正参与实习，成为课的主人。笔者就任教的2008级和2010级机械设计制造及自动化（1）班级进行对比教学，对2008级学生在教学过程中基本采用传统的讲练结合模式，学生在教学过程中基本处于知识被动接受者的角色，老师处于课堂的主要角色；而在2010级的教学过程中，采用了项目向导的探究式教学模式，布置训练任务和项目时，明确任务目标和要求，而具体的思路、方法和步骤由学生独立思考或者小组共同讨论，并让基础较好的同学上讲台演示操作，讲解他们的思路、方法和步骤及存在的问题，最后师生共同讨论、分析、解决存在的问题。这样，学生的主体性得以发挥，独立探究意识和创新能力得以锻炼和发展。从学生的评教来看，大部分学生喜欢师生互动式教学，而不喜欢老师在课堂上独自滔滔不绝的讲授。从表1可以看出，教学效果也有显著提高，尤其是高分段人数比例和平均分人数均有明显提升。

表12008级、2010级及其自动化机械CAD实习课程成绩分析

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（三）在后续教学中加强对机械CAD的应用

机械CAD实习并非一门独立的课程，在后期要注意对实习内容加以正确应用，培养学生综合应用CAD技术解决工程实际问题能力。例如在机械设计课程设计、毕业设计等课程让学生充分采用三维零部件设计、装配和CAD图纸手段完成所布置的任务，培养了学生简单工程设计能力，突出对工程问题的设计、分析、计算、仿真，以解决该课程传统设计中不能解决的复杂产品结构、装配干涉和运动干涉的问题。另外，鼓励学生热情参与各种CAD竞赛及相关职业资格认证，以赛促教，以赛促学，以赛促用。近4年来，一些学生参加了全国三维数字化创新设计比赛、全国信息技术应用水平大赛等比赛和全国CAD技能等级考试，共获得29项国家级奖项及421人次相应职业资格证书。作为机械CAD实习后续应用，学生通过参加竞赛和职业技能鉴定，不仅给学生提供了较大的自主学习时间和空间，易于调动学习的主观能动性，而且培养了他们的学习兴趣和创造性思维能力，同时也增加了职业竞争力。

（四）拓展校企合作，深化创新内涵

搭建校企合作平台，校企协同育人，既有利于专业建设和实践教学改革，也使办学更贴近市场，学生把学到的知识转化为实用技能，实现“以就业为导向”的目标。因此，在整个课程实习过程中，只有紧紧依托行业，加强与对口企业合作，才能深化创新内涵。为此，对现有的合作单位，如厦门金龙旅行车有限公司和西门子自动化有限公司等，通过企业提供的项目、课题、跟班实习等开放式实践，使实训内容紧密结合课题和项目的训练，很好地培养学生的创新意识和创造能力。经过半年的实践，已有十几位毕业生在就业的企业中成为技术骨干、项目主管或“十佳优秀员工”。实践证明，学生到企业里实践，将学校学习和参加企业工作相结合，知识学习与技能操作相结合，使得学生将来很快适应岗位工作的需求，也有利于学生个性、特长的发展和实践创新综合技能的培养，择业空间得到扩展。

四、结语

机械CAD实习是机械类学科的重要实践课程，在教学过程中培养学生的创新思维具有重要的意义。通过近几年机械CAD实习教学实践看出，在教学过程中应努力为学生创造有利条件，提供创新思维空间，激发他们的创新意识和创新思维。基于项目向导的探究式教学模式不仅体现了“重能力、求个性”的应用型人才培养特点，而且更符合学生的认知规律，能更好地帮助学生理解典型产品设计及创新设计的含义。

［参考文献］

［1］窦忠强，张苏华，庞永军.高校的CAD教学应从三维开始［J］.工程图学学报，2001（4）.

［2］于源,雷文.CAD/CAM课程的教学改革实践与探索［J］.北京化工大学学报，2009（4）.

［3］陆丽芳,郑蓉.高校“三维建模”课程改革的探索［J］.计算机教育，2010（6）.

［4］陈松平,林育兹.机电类本科应用型人才培养的探索与实践［C］.厦门大学嘉庚学院教学研究论文专辑，2011（2）.

［5］李发荣,吴臻,何志学.在实验课教学中加强学生能力培养的探索和思考［J］.高等理科教育，2006（6）.

［6］逄启寿.高样机械专业教学改革反思［J］.大学教育，2012（11）：115.

［责任编辑：钟岚］