机械CAD/CAM 课程分段式项目化教学改革与实践

魏冠义，齐晓华，刘海娥

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052)

分段式项目化教学法，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。在项目化教学具体实践中，教师成为一名指导者，辅助学生独立思考问题，找到解决问题的方法，通过独立完成项目把理论与实践有机地结合起来。目前，项目化教学的研究主要集中于职业教育领域，是职业教育研究的重点和难点，也是职业教育改革的方向。通过“项目化”教学实施，不仅对教师素质提出了更高要求，同时也给学生提供了更多表现自我、展示自我的机会，学生的专业知识应用能力、专业技能水平、与人交流合作沟通的能力、分析问题解决问题的能力等也会在实施的过程中一步步得到提高。

一、机械CAD/CAM 课程的特点

机械CAD/CAM 课程是机电技术、数控技术等专业的核心课程，主要包含计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)两大模块，侧重于二维图形及三维图形的建模、加工模型的刀具轨迹生成、数控加工的后置处理及程序的自动生成。目前，机械CAD/CAM 课程主要采用软件教学，常用的软件有CAXA、Solidworks、UG、PRO/E 及Mastercam 等，虽然软件使用方法及处理方式不同，但教学方法和最终达到的目的一致，学生通过学习、训练达到掌握数控加工建模(CAD)及数控加工(CAM)的一体化操作的方法及技巧，具备一定的专业素质和职业能力。

二、机械CAD/CAM 课程教学现状

该课程目前主要采取软件教学方式，通过不同的训练项目实现学生的教、学、做一体化。由于硬件设施有限，传统的教学模式是在多媒体教室理论讲授后，再到机房练习相关命令或实例。当机房条件具备时，实施项目化教学，边讲边练习。但是课程安排往往同其他理论课程相似，时间相对分散，经常出现学生一个例子做不完就下课的情况。学生在学习过程中存在由于间隔时间长而导致学习效率大幅下降的现象。教学实施中的项目一般需要6～10 学时，甚至需要一周到两周时间才可以完成。基于本课程实践性较强的特点，考虑到数控技术行业的发展趋势，结合我院特色专业的设置特点，有必要对课程实施方法及时间做出必要的调整。

三、分段式项目化教学改革及实施

机械CAD/CAM 课程设置项目化就是打破原有课程体系，理论与实训融为一体，交叉循环进行，增强学生理论学习的直观性，同时提高实践能力，激发学习兴趣，有利于课程设置与就业岗位挂钩。传统的课程开设模式是每学期固定开几门课，平时按周学时分散上课。课程实施分段式是在教学中依据课程模块的难易、深浅及相关性，有计划、分步骤、分阶段组织教学，同一个项目的内容集中教学的一种教学方式。对于软件学习而言，一个项目练习完毕，常用功能基本掌握，避免了传统学习中按部就班练习命令，下次上课做实例又重新学命令的弊端。

分段式教学方式可以将授课时间尽可能集中，连续多课时上课完成一个项目，不仅可以大大提高教学效率和效果，还可以最大限度减少因时间间隔造成的知识点遗忘，重头再来的情况，寓教于做，大大提高学生的学习兴趣和积极性。机械CAD/CAM课程实施分段式教学法的具体实施如下。

1.机械CAD(计算机辅助设计)阶段

软件认知项目:利用4 个学时时间，完成ProE Wildfire5.0 软件安装及软件基本菜单操作，使学生对软件操作有一个整体初步了解。

二维草绘项目:利用8 个学时时间，完成6 个二维草绘项目的绘制，为三维建模打下基础。

三维建模项目:利用30 个学时时间，根据要求尺寸分阶段完成变速箱体、酒壶、钟表、台灯、自行车等若干模型的各个零件建模。建模过程中完成对软件三维建模各个命令的熟练使用，为后期产品整体装配及动画实现模块准备素材，该阶段为实训时间。

产品整体装配及动画实现项目:利用20 学时时间，调用三维建模模块所创建零件，完成变速箱体、酒壶、钟表、台灯、自行车等若干模型装配及动画模拟。本阶段学生可熟练掌握产品装配及动画实现基本操作过程。

模具生成项目:利用8 学时时间，调用三维建模模块中各个零件，根据所学数控加工工艺知识及模具相关知识，完成各个单个零件的模具生成过程，保存所生成模具，为后期机械CAM 阶段学习留下素材。

2.机械CAM(计算机辅助制造)阶段

软件认知项目:利用4 个学时时间，完成Power-Mill9.0 软件安装及软件基本菜单操作，使学生掌握软件安装及基本操作过程，为后期学生自学软件打下基础。

加工方法选择使用项目:利用12 个学时时间，调用机械CAD 阶段模具生成模块中预留素材，通过实例项目化教学，使学生具备选择包括平面轮廓、平面区域、曲面轮廓、曲面区域、等高、参数线、钻孔、攻丝等加工方法的能力，分项目分阶段使学生对各种加工方法的选用及操作有一个初步了解。本项目侧重于各种加工方法中不同参数的灵活选择和设置。

刀具轨迹生成项目:利用30 个学时时间，调用机械CAD 阶段模具生成模块中预留素材，通过实例项目化教学，运用平面轮廓、平面区域、曲面轮廓、曲面区域、等高、参数线、钻孔、攻丝等加工方法，生成装配所需各个零件的数控加工刀具轨迹，为后期数控加工后处理及G 代码生成及输出模块做好素材准备。

数控加工后处理及G 代码输出项目:利用8 个学时时间，完成刀具轨迹模块中各个零件刀具轨迹的后处理，根据不同系统数控机床，生成数控加工所需的G 代码(数控加工程序)，熟练掌握数控加工后处理及G 代码生成及输出全过程。

数控仿真加工验证项目:利用8 个学时时间，调用数控加工后处理及G 代码输出模块中生成的各个零件G 代码，利用南京斯沃数控仿真软件及数控机床操作相关知识，完成各个零件的仿真加工过程，验证各种数控加工方法及加工参数优劣，完成加工方法及加工参数的优化，为实际机床加工做好程序准备。

机床实际加工项目:利用4 个学时时间，在实际机床上完成两件典型零件的加工，对比实际加工和仿真加工区别，进一步优化所选用加工方法及加工参数。

分段式教学模式是由教师统一安排学生实训的全过程，将课程分成几个阶段，将课程大任务分割成多个小任务，规划好每个阶段完成的任务，指导并督促学生逐个完成，最终达到让每个学生都能保质保量地完成实训的目的。采用分段式教学模式是为了消除学生上实训课时自主学习的盲目性，加强对学生的管控。由于将实训任务分解为多个小任务完成，对学生来说更容易接受，任务完成更轻松，从而可激发学生的学习兴趣，提高实验课教学质量。

这种教学模式将理论课程内容和实际操作项目相结合，使学生从枯燥的理论学习中走出来，用实做验证理论，用理论指导实做，提高软件的应用能力。教学方法的改革与实施需要有相应的政策与设备配合，修改课程标准和考核标准，编写配套的项目化教学的教材及实训指导书。通过对不同品牌的机械CAD/CAM 软件资料的收集，补充到教学资源库中，形成具有职业特色的教学方案。该课程的教学需要在机房环境下通过项目教学的方式，完成完整的数控加工模型建模、后处理修改、数控程序自动生成以及数控仿真加工的全过程，实现数控加工建模(CAD)及数控加工(CAM)的一体化操作，满足数控自动编程的所有在校实训项目。

四、分段式项目化教学效果及其辐射作用

采用分段式项目化教学方法可以使授课内容和形式更加丰富，学生可通过软件完成二维及三维图形建模、数控加工程序的自动后处理、数控自动编程、数控仿真加工、数控机床编程类和毕业设计类等各类实训项目;同时可加入高度仿真的数控仿真加工软件操作，使学生从枯燥的理论学习中走出来，增强对数控编程和加工技术的理解和掌握，从而提高学生的职业能力。

实施分段式项目化教学法，充分体现了以能力为本位的职业教育理念。在教学内容、方法和考核标准上与行业需要、行业考核标准紧密结合，摆脱了传统的课堂教学模式，更加突出了职业技术教育的特点。分段式教学模式的最大优势就是使课程教学的安排更具系统性和渐进性，利于教师授课时把握好教学的节奏，使整个教学活动稳步向前推进，一气呵成，从而逐步提高学生的认识水平和技术水平。另一个特点就是课程教学的周期较短，而周学时数增加，必然要求学生增强学习的紧迫感，使学生能够集中精力“读懂、看透、练精”一门课程。分段式教学模式使各门专业课程的教学周期缩短，教学时间相对集中，还有利于教师及时掌握学生的学习情况，随时发现问题随时处理，更为灵活地调整教学活动。分段式教学模式基本解决了专业课程实习干扰其他课程的教学进度和教学节奏的问题，每一门课程从课堂讲授到实习都可以在相对独立的时间内进行，既提高了课程的教学效果，又不影响其他课程的正常授课，从而使整个学期的总体教学效果得到提高。

高职专业课分段式教学模式是一种校企合作、以岗位技能为目标的教学模式，在实践中取得了良好的效果，也可以给类似课程的教学改革提供一定的借鉴意义。随着分段式教学模式在其他专业课程中的探索和实践，高职高级技能型应用人才的培养目标定能凸显。该模式在很多方面还有待进一步修正和尝试，比如可以找不同相关企业的多个技术人员讲授不同主题的内容，以做到更专业、更贴近岗位实际。

［1］赵学跃.ProE Wildfire5.0 立体词典:产品建模［M］.杭州:浙江大学出版社，2010.

［2］王敬燕，韩思明.PowerMILL8.0 中文版模具加工经典实例解析［M］.北京:清华大学出版社，2010.