CAD／CAM应用课程“教、学、做”一体化改革探索与实践

（长江工程职业技术学院，武汉 430212）

随着我国制造业由中国制造向中国创造的强力推进，制造业实现转型升级的进程中，信息化是必然选择。作为基础平台的三维数字化建模技术得到迅速发展，三维建模软件在产品设计、机械加工、模具制造等多个工业领域得到越来越广泛的应用，制造企业对技术人员的三维建模能力要求也越来越高。高职院校制造类专业开设CAD／CAM应用课程，是提高高职教育技术含量的重要选择，学生掌握常用三维数字化建模软件的使用方法，建立工业产品的三维数字模型，达到企业相应岗位能力要求，可以为提高就业竞争力、提升高质量就业能力及适应未来岗位晋升要求奠定坚实的基础。

1 问题导向，探索实践，创新教学模式

目前大部分院校设置CAD／CAM应用课程课时量通常在60学时左右，分理论教学和上机实操两部分。在传统“理论主导、实训配合”的教学组织中，一般的教学方法是首先由教师在多媒体教室中，对照教材的章节内容，将软件的操作方法进行讲解和操作示范，然后安排学生到机房进行对应的模仿和练习，通过“理论+上机”的教学方式完成课程教学。随着教学条件的改善，部分院校在传统模式基础上进行了一定的改革创新，将教师教学和学生练习全部安排在机房中完成，通过这种改进，教师教学和学生练习时间连贯，教学效果有了一定的改善。但是，这种在形式上“教”与“学”分离的教学模式，难以激发学生学习兴趣；教学内容上不能结合企业实践，难以培养学生的职业能力；以教师为中心的实施过程，学生的主体作用未能得到发挥，不利于培养学生的创新能力。针对课程实施中存在的问题，进行教学改革实践，探索以培养学生职业能力为目标、注重激发学生创新能力的“教、学、做”一体的教学模式，极大提升了CAD／CAM应用课程的实施效果。

改革实践以工程案例为基础，将整个课程内容全部设定为若干个具体的项目案例。项目设计时，注重与企业合作，聘请企业的技术专家参与教学项目的选取。项目既有用于学习软件基本操作方法的基础项目，也有用于培养学生岗位实践能力的企业真实工程项目。在教学场地及学时安排上，课程全部排在CAD／CAM实训室，4学时为一个教学单元，在一个教学单元里，完成一个或多个教学项目，融教、学、做于一体。

2 四位一体，逐层递进，提升学生学习能力

对于基础案例项目，教学采用“四位一体，逐层递进”教学模式。教学过程创设“演示”、“模仿”、“探索”、“创新”4个环节，这些环节既有前后顺序，又相互交叉，四位一体，逐层递进。以螺母零件的建模教学为例，该案例主要用于训练学生掌握软件的拉伸、旋转、螺旋扫描等工具的应用，整个项目建模分为“拉伸六边形”、“旋转倒圆角”、“螺旋扫描切螺纹”三个步骤。首先由教师利用局域网教学系统演示“拉伸六边形”的操作方法，当教师演示完一步，即让学生按照老师的操作方法模仿一步，当三个步骤都演示完成，学生也相应同步模仿完成。老师的教学演示和学生的模仿学习相互交替，把教师的教与做、学生的学与练融为一体，改变了传统模式中讲一节课练一节课的模式，学生通过一步步模仿，能很快熟悉软件各项工具的操作方法。通过老师“演示”和学生 “模仿”，在学生已经掌握了螺母的建模方法的基础上，教师将要求学生按照相似的方法，独立“探索”完成螺栓零件的建模。通常在这个过程中，教师不需再进行操作示范，大部分学生都可以自己探索建模步骤。“探索”环节对于培养学生的知识迁移能力、提高学生自主学习能力发挥很重要的作用。在此案例中，螺旋扫描工具是相对高级的应用，为了让学生对这个工具有进一步的认识，要求学生自己利用该工具自由“创新”，完成一个任意产品的设计建模，实践中，有不少学生设计完成了螺旋弹簧、螺旋工艺品等产品。优秀的创新作品会在全班进行展示，学生获得了成就感，学习兴趣和动力得到进一步提升。这种教学模式，将学生为主、教师为辅的教学思路贯穿教学始终，改变了传统教学中教学分离、以教为主的局面，这对于培养学生软件基本操作能力、提高学生学习主动性有很大的帮助。

3 分组竞技，协同实战，提升学生职业能力

通过基础案例项目的学习，学生已经掌握了软件的基本操作方法，并能对简单通用零部件进行建模，但是由于学生没有接触过企业实际生产项目，对企业工作方式也不熟悉，所以学生对真实的工程项目还不能胜任。为此，通过对企业专家提供的真实工程项目案例的实践练习，可以使学生与实际工作岗位进行对接，按照企业的工作方式和要求进行开发设计，从而有效地提高学生的职业能力。在使用企业生产案例教学过程中，采用“分组竞技，协同实战”的教学模式。例如，针对某品牌电脑机箱面板的真实建模项目，在项目实施前，教师将全班学生分成若干工作组，并在每个工作组中挑选一名学生作为组长。教师按照企业的技术要求和标准将项目以工作任务的形式下达给所有工作组，每个工作组在组长带领下，对项目进行分析讨论，制定建模方案，并将项目分解成若干子项目，同时做好人员分工，人人参与，共同完成项目。整个项目的设计开发过程完全模拟企业真实工作环境，教师只负责疑难解答和技术支持，建模过程完全由各工作组独立完成。这种模式让学生体验到真实工作岗位的工作方式，通过小组间竞技让学生感受到工作的竞争和压力，通过分工合作，让学生感受到团队协作的重要性，从而提升学生的职业能力。

4 创新设计，学赛结合，提升学生创新能力

课内的基础案例项目和企业案例项目教学，主要培养学生对软件的基本操作技能，并使其具有一定的岗位实践能力，但是作为一个优秀的产品三维设计人员，还需要具备产品创新设计能力。为培养学生对软件的综合应用能力和创新设计能力，课程引入“创新设计，学赛结合”教学模式，将学生参加各级技能竞赛作为教学过程的一部分，把教学和竞赛融为一体。技能竞赛首先在班级内开展，在课程学习之初，同步启动班级三维创新设计大赛，要求人人参加，每个学生的参赛情况及最后的评比情况将作为课程考核评分依据之一。比赛要求每位学生必须利用课余时间自主设计并完成一个产品的三维数字建模，要求必须要有创新性，不能简单模仿已有产品，教师提供参赛指导和技术支持。技能竞赛贯穿在学习全过程中，在课程学习结束时对全班所有参赛作品进行公开评比打分，排名前列的学生不仅在课程成绩上得到加分，同时还将代表学校参加省级及国家大赛，比如“全国三维创新设计大赛”、“全国职业学校创新创效创业大赛”等赛事。学生参加竞赛的全过程也是学生完成课程学习的全过程，通过引入技能竞赛，学生对课程的学习有了具体的目标，从而增强了学习的主动性和自觉性。技能竞赛既是对教学效果的一种检验，更是一种具体的教学形式。通过对具体产品的设计建模，不仅锻炼了学生对软件的实践应用能力，又促使学生在课外对软件的高级功能进一步探索和钻研，更重要的是培养了学生的创新能力，实现以赛促学。

5 考核导学，评价促学，提升课程改革实效

考核评价模式改革是本课程教学改革的一项重要内容，该课程改变了传统教学的期末考试一张试卷定成绩的考核评价模式，更加注重学生的平时练习和创新能力，将成绩评定贯穿在整个教学过程中。整个成绩评定分为过程考评和期末考试两大部分。过程考评又包括纪律考评、阶段性项目考评、创新能力及综合能力考评三部分，其中纪律考评占总评成绩10%，教师根据学生的平时出勤、上课纪律情况进行考评；阶段性项目考评占总评成绩40%，要求学生在课内独立完成若干个阶段性考核项目的建模任务，达到符合图纸规定的尺寸、形状等要求，教师根据学生各阶段性考核项目的完成情况进行考评；创新能力及综合能力考评占总评成绩10%，要求学生在课余时间设计一个生产或生活中的创新性产品，并完成其数字建模，要求注重产品的完整性、合理性和创新性，教师对学生课外自主设计产品进行考评，过程考评共计占总评成绩的60%。此外，课程结束后组织期末考试，实行项目建模实操考试，要求学生在考试时间内独立完成规定的零件或产品的三维数字建模，教师根据建模结果评定成绩，期末考试成绩占总评成绩的40%。整个考评方式重在平时，重在学习过程，重在考查学生解决实际问题的能力。多种方式相结合的考评模式，既能准确地评判学生学习的效果，又能促进学生主动学习，激发学生学习的动力和兴趣，把学生的关注度从只重视期末考试引导到更重视平时的学习过程上来，对改善课堂教学效果，提高教学质量起到积极的推动作用。

6 结束语

CAD／CAM应用课程教学模式改革，从项目设计到考核评价，以学生为中心的教学组织与实施，遵从学生学习规律，注重培养学生职业能力和创新能力，使学生摆脱了传统的简单被动学习，促进了学生主动探索新知识、主动思考问题，主动创新思路，将知识的被动接受转变为能力的主动提升。通过多年的实践对比发现，本课程学生学习积极性和课堂教学效果有了明显提升，考核成绩达到良好和优秀的学生多了，学生的团队意识得到了加强，创新能力得到了锻炼，职业能力有了很大提高，学生对本课程的认可度和对教师的教学评价度也相应提高。当然，如何更好地发挥学生的主观能动性，将知识的学习、技能的获取、综合素质的提升内化为学生的自觉行为，在今后该课程的教学改革中还有许多需要改进和探索的地方。

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