机械类CAD/CAM/CAE课程教学改革探索与实践

张昌明　张会

摘 要：文章结合CAD/ CAM/CAE课程教学中的体会， 对课程内容、教学实践、教学方法、教学手段以及提高教师自身素质等方面对教学改革进行了有益的探讨。根据在实践过程的教学情况，提出了一系列的教学改革，突出了学生工程能力培养，学生学习兴趣和能力都得到了较大提高，全面提高教学质量。

关键词：CAD/ CAM/CAE 教学改革 教学实践

一、引言

目前，随着机械制造业的迅速发展， 一种必然趋势油然而生即培养特色鲜明的工程应用型人才。CAD/ CAM/CAE 技術作为机械、自动化等学科的主干专业课程， 主要倾向于培养能够在工厂中生产一线上从事机械设计、制造、技术开发等的工程应用全能型人才， 着重培养学生对新技术的掌握情况以及利用新工艺解决实际工程中遇到的问题。然而目前很多理工科院校在实际的教学中还存在一些弊端，例如出现了教学内容比较陈旧、教学方法简单老套、理论联系实践欠缺等现象。因此后续中实现教学改革，注重实践的环节已成为该课程改革的重点。

二、课程教学中存在的问题

1.学生学习能力差别各异。在CAD/ CAM/CAE课程教学中， 选用的三维软件是UG6.0。UG6.0模块比较多、功能非常强大， 在学生学习过程中， 要求学生动手操作， 一人一机；在学生们遇到问题时， 能借助相关资料通过自己琢磨或通过同学间的相互沟通解决难题。所以CAD/CAM/CAE课程不仅是综合训练， 而且也是培养学生们动手能力及创新能力的机会。然而在实际教学过程中发现， 一些学生未能达到实际要求， 主要原因在于遇到问题时，他们选择退缩、不能够主动的区解决问题。

2.部分学生对相关的理论知识理解不够深入。工程实践以基础理论作为支撑， 在学习CAD/CAM/CAE课程时，要将实践与课程的相关理论融会贯通。但是往往在实际教学中发现学生在学习课程时仅局限于对于三维软件UG6.0的操作， 而对于基础理论知识的理解与了解甚少，不能够实现理论联系实际， 最后使得学习效果不明显。

3.理论教学重点可作适当调整。目前， CAD/ CAM/CAE课程分两个学期进行， 总共72学时， 实践教学学时占的比重要比理论教学学时多。但CAD/ CAM/CAE课程所涉猎的内容比较多， 涵盖整个从最初的产品设计到产品制造加工的流程， 所以在有限的理论教学学时中不能作较详细的讲解， 教师们在教授理论内容时要有侧重点，因此需要学生自己在课下多揣摩。产品设计属于产品开发的前期阶段， 而且三维建模也是UG6.0入门的基础， 所以理论教学学时大多都用在CAD模块上。通过大部分学生学习情况反映得知， CAD模块在之前或多或少有过接触，学起来也比较直观，相对容易；而对软件中其他模块均比较陌生，学习难度相对大一些。针对学生的情况， 教学中理论应作适当调整。

4.实践教学内容有待进一步完善。目前CAD/ CAM/CAE课程实践教学仅局限在应用软件上， 即通过UG6.0软件中的各个模块可以对产品进行设计分析、运动仿真及数控程序编制， 但是我们都清楚的知道通过软件得出的结果能否与实际结果相符仍有待进一步验证。另外， 编制数控程序以及后处理也依赖于专用加工类机床。通过以上分析， 一个完整的课程综合训练应该包含实际的加工过程， 从而实现一体化结合实践的教学， 可以使学生们更加直观地感受到自己的设计成果，并且使学生们得到成就感。

三、课程教学改革与实践

1.课程内容更新。CAD/CAM/CAE在当今社会中发展非常迅速，CAD/ CAM/CAE技术每时每刻都在进行不断的革新， 在日常的教学中应该从高起点、高水平、服务于企业、面向于未来的原则出发， 采用CAD/CAM/ CAE 软件为教学平台， 例如AutoCAD、CAXA、UG、CATIA、ANSYS 等。教学中代课老师讲授内容时不应局限于三维软件的使用方法和技术上， 还应结合相关专业和相关基础理论知识， 而且学生应在在课下完成一些练习，巩固所学知识。

2.采用项目式教学，提高学生学习兴趣。采用项目教学法，首先课题的选择要结合实际工程应用，课题要能够达到对学生综合训练的目的。指导学生从最简单的零件图开始，首先分析零部件的结构及加工工艺性，指定合理的加工工艺，选择工装夹具和合适的切削参数，对产品进行三维造型，CAM刀轨的生成，运动仿真加工，导出加工程序，最后根据导出的加工程序完成零件的实际加工。在教学过程中，学生们可以分组讨论，提出多种解决方案，并选择最佳方案，使学生获得一定的成就感，有利于培养学生勇于发现问题和解决问题的能力。

3.提高教师教学水平。教师们应该注重加强自身综合素质的修养，这样才有助于对学生们的培养。首先，教师通过对CAD/ CAM/CAE 技术深层次的学习， 要求能够栩栩如生地讲授课程理论知识， 还能够为学生解答相关专业问题。其次，教师应该具备较好的理论基础功底和工程实践应用能力。教师需有针对性和目的性地开展研究教学环境、教学对象、教学设施， 可以快速地在实践教学中给学生们一指导，是学生们能够迅速解析和解决实际中遇到的难题。再次，逐步培养“ 双师型” 教师。教师可到企业任职， 参与到产品的实际生产技术和科研开发中。对于一些在理论基础上有一定建树的教师来说， 是非常有必要到企业中接受锻炼的， 通过在实际中的锻炼可以加强实践能力并且可以积累经验， 这样将有助于知识的融会贯通， 在后续教学中会有非常好的作用，达到提高教学效果的目的。

4.增设开放性综合实验。综合性实验不因某门课程而独立开设，它作为一门选修课程独立设置， 每门实验课程的基本工作量要求为48个学时， 课内24学时， 学生课外按照1：1的时间并且根据自身情况作出合理安排， 课内外学时混合使用。教师们通过各种实践性实验的训练， 着重培养学生们的创新意识， 并且尽可能的激发学生们的潜能和创新意识。

5.实施网络教学。搭建CAD/ CAM/CAE课程网络应用平台，提供广泛的教学资源，学生们可以在任何时间任何地点进行网络学习。CAD/ CAM/CAE课程网站涵盖企业零部件的制造、产品三维零部件库、校内外实习基地、课程教学等丰富多彩的教学资料；创建教师与学生直接能够相互交流的平台；充分利用网络教学在线学习交互性强的特点，使学生们遇到难题可以快速得到解决，并且使得学生们实践操作能力得到提高，从而获得较好的教学效果。

6.改革考试方式。CAD/ CAM/CAE课程综合训练最终呈现出来的应该是作品的设计及设计文档和说明书，应该体现学生们积极活跃的思维能力和想象能力。所以考试方式不仅仅是考理论方面的知识，更重要的是考察学生们对实际工程问题进行独立解决的能力。学生们的最终成绩可有多方面的考核按照不同的权值组成，例如平时成绩占考核成绩的20%，上机试验及操作占考核成绩的20%，给定设计题目完成课程设计占考核成绩的30%，期末卷面成绩占考核成绩的30%。当然考核成绩的形式具有多样性，但最终的目的在于使学生们掌握基础理论知识，在独立解决实践性的工程问题时有独到见解。

四、结语

当今社会CAD/CAM/CAE技术得到迅速的发展， 教师在培养工程应用型人才时， 要特别注重教学策略，并且结合教学艺术的灵活运用， 激发学生们的潜能和热情， 培养学生独立思考、独立解析问题的基本能力。教学主要以工程实例为主，依各环节依次进行，切勿只顾理论知识的培养而忽略实践的锻炼，并且要注重先进技术的更新与换代，根据此情况进一步展开研究。

参考文献：

[1]袁新芳， 刘极峰.应用型本科CAD/CAM 课程教学改革之初探[J] .江苏技术师范学院学报， 2004，（2）：94～ 96.

※基金项目：陕西理工学院研究生教育教学改革研究项目“机械类研究生CAD/CAM/CAE课程教学改革与实践”资助，项目编号：SLGYJG1413.