高职数控技术专业CAD/CAM应用课程教学的创新实践

陈 颖

随着计算机技术和信息技术的发展,CAD/CAM技术在全球迅速普及，给机械制造业带来了全面的、根本性的变革,使传统的机械制造业发生质的飞跃。高职高专的“数控技术”专业承载着培养机械制造业高端技能型人才的重任，我校“数控技术”专业是江苏省特色专业，CAD/CAM应用是重要的专业课，它是现代CAD/CAM技术在数控技术中的应用课程，对专业与行业的对接起着至关重要的作用。但高职高专的CAD/CAM相关课程在教学中却遇到一系列的困难，使得课程很难做到符合人才培养的目标。我校CAD/CAM应用课程经过十多年的改革实践，形成了一套独特的教学理念，摸索出了一套培养高端数控技能型人才课程教学的实践方法，解决了在高职高专CAD/CAM软件应用教学中的诸多问题。

一、高职CAD/CAM课程教学存在的问题

目前，高职高专数控专业的CAD/CAM软件应用课程教学，在以下几个方面存在明显不足。

（一）可持续发展能力培养

没有重视解决问题的能力、自主学习能力、合作交流能力的培养。而这三种能力是学生后续职业生涯发展的关键能力，是整个行业创新能力得以实现的最重要的基础，也是中国走向真正的制造业强国技术人才所必须具备的素质和能力。

（二）CAD/CAM教学体系的形成

大多数控专业的CAD/CAM软件教学都会经历从二维CAD，到三维CAD，到CAM软件的教学。这些软件的教学都是互相割裂，没有形成一个整体的教学思路，求全不求精，看似全面却既有重复教学又重点不明，影响学生学习的积极性。

（三）因材施教教学方法的应用

针对我国高职数控技术专业口径较宽的情况，完全可以遵循因材施教的原则，使学生术业有专攻。避免课程教学对所有的学生统一要求，发挥每个学生的特长。

（四）专业软件的选择

目前机械行业内使用的CAD/CAM软件种类和版本繁多，不同地域不同企业均可以按照自己的需求使用不同的软件，而任何一种大型CAD/CAM软件要学深学透都需要上百甚至几百个学时，显然无法做到个个软件都学精。那么学习哪一种软件，怎么学才能使学生适应使用不同CAD/CAM软件的就业单位就成为很大的问题。

（五）例题与习题的设计

大多数例题和习题与产品的相关度不高，大大简化了实际产品的细节和设计，只是为了某些指令的运用而设计，与机械设计和机械加工的专业知识脱节，不利于让学生理解和体会机械设计和数控加工的精髓，不利于培养学生的思考能力和严谨务实的工作作风。

（六）考核手段的作用

传统的教学大多以最后的期末考试成绩为总成绩评定的重要依据，没有充分重视学习的过程，发挥过程性考核的作用。

二、CAD/CAM应用课程教学探索与实践

为解决上述面临的问题，我校数控技术专业从2002年开始，在教学理念、教学方法、教学内容、考核方式等方面对CAD/CAM应用课程教学进行了创新改革和实践。

（一）四步教学法

1.软件选择

我校通过选择市场份额较多，一直处于业内领先的Pro/ENGINEER软件和价格适中加工功能强大易于操作的Master CAM软件进行教学。在软件版本上尽可能选择最新的版本进行教学。这样学习周期和软件推广周期的一致，有利于学生在工作中用到自己学习过的软件版本。

2.教学指导思想

“授人以鱼”不如“授人以渔”。现行高职高专课程体系安排，不可能让学生在校期间把各种相关机械CAD/CAM软件都学透，也没有必要。学生到工作中必然会遇到企业使用的CAD/CAM软件和学校所学不同的问题。为此，本课程在教学中一个最重要的指导思想就是：既“授人以鱼”也”授人以渔”，也就是既教会具体软件的中高级应用又注重软件自主学习能力的培养。而自主学习能力是真正高技能人才必备的能力，也是我国机械制造业产生自己的技术优势必备的人才素质。

3.教学内容

整个教学分为专项训练和三真训练两大部分。专项训练共分为Pro/ENGINEER基本知识，草图，三维实体特征，实体特征编辑与操作，曲面，高级特征，装配设计,工程图，模具设计，Master CAM铣床二维加工，铣床三维加工，车床加工等14个项目。项目中的每个任务为一个教学单元，每个教学单元中，采用四步教学法完成教学内容。

4.四步教学法

第一步，“照葫芦画葫芦”即每个任务从具体任务的实施开始讲起，学生先学会这一具体实例的绘制，掌握包含在其中的知识和技能，这一步称为“照葫芦画葫芦”；第二步，“照葫芦画瓢”即通过上机练习将已学习的知识和技能应用到不同实例中达到巩固和拓展的目的，这一步称为“照葫芦画瓢”；第三步，“触类旁通”即完成前两步的基础上对类似指令或同一指令的不同用法进行补充学习，做到了点面兼顾。前面的两步起到以点带面的作用，既避免了学生的学习困难，又避免了学生对整个软件指令学习不充分，称为“触类旁通”。这一步要求达到岗位能力的要求；第四步，“山外有山”即每个任务后面的“知识拓展”部分，这一部分是比基础知识和技能所要求的更高级的用法和技能，专为学习能力强，学习热情高的学生所设计，鼓励和帮助他们通过书籍、网络、实践等各种方式对软件的高级应用进行学习，为拓展自己的职业生涯打下基础。

在这种采用独特的四步教学法的教学编排下，软件学习始终是一件不停有成就感的学习，这对激发学生的学习热情有重要的作用。

（二）三真训练

1.三真训练内容

三真训练指在教学的第二部分，提出真实产品、真实工作要求，真实工作流程的三真要求，引导学生完全按照企业研发技术人员的要求，充分运用所学知识和技能，补充自学知识和技能，采用小组合作模式完成中等难度真实生活和真实生产中的塑料组件（包括10—20个零件）的设计、装配、工程图、模具型腔设计、数控加工等整套工作流程。

2.训练过程

专题训练主要经过：布置任务→选题及难度认定→零件测绘分析及三维造型→零件组装→零件工程图生成→塑料模具型腔设计→型腔数控加工→经验交流→成果提交→成绩评定等九个环节。这个过程中学生是任务的主导，教师主要起辅导作用。

3.三真训练培养核心能力

（1）培养分析问题解决问题能力

从书上的习题到真实的产品，最大的不同是，实物的三维造型不再有详细的步骤说明，需要自己分析草绘面，造型方法，装配设计，分型面选择等各种问题。这对学生分析问题和解决问题的能力是一个很好的训练。学生必须学会思考，分析，这比起照搬完成在学习上是个很大的进步。

（2）培养工作责任心

真实的产品可能由于功能或工艺的需要有相对烦琐的造型，比如一些零件的通风孔，复杂实体的倒圆角，拔模斜度等，这往往是考量责任心的时候。使学生明白真正的工作有时候很枯燥，但不容马虎，这对培养学生的工作责任心很有帮助。

（3）培养自主学习和合作能力

真实的产品不是专为训练某一个学习过的功能指令而设计好的，会遇到已经学习过的知识和技能解决不了的问题，这时候需要的是学生自主学习的能力，解决问题的能力甚至小组合作的能力去解决问题。

（4）培养创新能力

在真实产品中贯穿了设计理念，功能原因或者工艺原因，三真训练要求造型必须和实物一致或者优于实物，优于实物的要求实际上就是创新的要求。只有真正理解了设计思想才能有所创新。

（5）培养实践操作能力

专题训练的后期，学生在型腔设计完成以后，通过CAM软件对型腔进行编程和数控加工，将自己设计的产品真正用CAM编程加工出来，将手工编程和软件编程的知识和技能融合在了一起。

在整个专题训练中学生需要不断地思考，不断地想办法，不断地学习，不断地与小组合作甚至尝试创新来完成任务。因此专题训练对提高学生软件的运用能力，自主学习能力和分析问题、解决问题的能力，培养学生团队合作的精神、严谨务实的工作态度都有重要的作用。但同时也让学生体会到工作的乐趣和成就感。真正做到学中做，做中学，做学结合，做促学，学助做。三真训练是教学团队在实际教学中探索尝试多年，效果极佳的一个教学项目。

（三）两级要求

1.两级要求

所谓两级要求就是课程对不同的学生提出不同的教学要求。所有的学生都必须要达到课程基本要求，而对课程学习兴趣浓厚，将来准备从事相关岗位工作的学生提出学深学透的要求。

2.可行性

我国高等职业教育往往专业口径较宽，在专业的人才培养方案中往往顾及整个知识和能力体系的完整而涉及多个岗位的专业课，这种设置有利有弊，利是学生知识和技能掌握得较为全面，弊是每个方向的内容都浅尝辄止，没有真正深入地习得某一岗位所需的技能。

我校数控技术专业的人才培养方案中专业对应的岗位就包括数控机床操作、数控机床加工工艺、机械绘图、CAD/CAM三维设计与加工、产品检验、机电产品售后服务等。对应的岗位口径很宽。学生可以按自己的兴趣和能力特点选择自己最感兴趣的专业课，并作为重点学习。这使得两级要求可以实现。

3.意义

考虑到我国学生很多在入校以前对自己的专业了解并不多这个情况，因材施教更有重要的现实意义。两级要求既能避免对每个方向的知识和技能浅尝辄止，难以应对真正的岗位要求；又能避免专业知识和技能范围过窄，后续发展动力不强，基础薄弱。

4.实施

本门课程的两级要求其一体现在四步教学法的第四步“山外有山”，是鼓励和帮助部分学生对软件的高级应用进行学习，一般的学生只要求达到前三步的要求；其二体现在三真训练的教学中，对于课程学习兴趣浓的学生帮助和鼓励他们把专题训练的作业当成作品来完成，从中得到真正的成就感，获得学习的快乐，甚至达到人生一个新的高度，通过终身学习成为真正的高手。对于课程学习兴趣不够浓的学生则要求他们在专题训练中量力而行，掌握软件应用的基础。让程度高、兴趣浓的学生继续提升水平，程度低、兴趣弱的学生打好基础。

（四）一条主线

1.数控专业软件应用学习内容

数控专业的学生大多从二维绘图软件开始接触CAD/CAM软件的应用，接着会学习一种三维设计软件和一种三维加工软件，最后在工作需要的情况下，还可能要自学其他的CAD/CAM软件。这在整个人才培养方案中形成了一条贯穿始终的主线。

2.一条主线的课程教学

每门软件教学的整体设计都应该放到这条主线中来考虑，与其他软件应用的教学相辅相成，形成一个整体教学框架。我校数控专业CAD/CAM软件的教学经过多年的摸索采用的是整体的教学框架（如图1所示）。

图1 数控技术专业CAD/CAM软件应用教学框架

在学生刚刚开始学习的软件是通用性很强以二维工程图为主的AutoCAD。在AutoCAD软件应用教学中，老师会细致地讲解指令的应用，从而打下CAD/CAM软件应用的坚实理论和技能基础。

进入Pro/ENGINEER软件应用教学，基于前面学习AutoCAD软件应用的基础，虽然有前两步的“照葫芦画葫芦”和“照葫芦画瓢”，但教学内容加大，教学节奏加快。在后续Master CAM软件应用的教学中则基本上只是教一半自学一半，重点放在软件CAM部分的教学，软件CAD部分的学习则靠学生的自学。

在实习和工作岗位上对其他CAD/CAM软件的学习则主要靠学生自学了。这时候的学生已经掌握了软件的学习方法和学习途径，能够充分利用网络和图书资源进行辅助学习。由于已有前面三门CAD/CAM软件的基本知识和概念，和丰富的软件应用学习经验，会在比较短的时间内达到工作岗位的要求。这也是CAD/CAM应用这门课程教学最终的目标——自主学习软件的能力。

3.打造终身教育平台

要达到能够在软件应用教学中完成这样的整体框架，达到最终的学习目的，必须建设完备的开放的课程网站，为所有想学好CAD/CAM技术的学生，无论什么时候——学期前、学期中、学期后、毕业前、毕业后，搭建一个学习、交流、发展的平台。这个网站既能帮助老师和学生完成当时的学习任务提交、批改，学生之间、学生和老师之间的交流等功能，更重要的是能培养学生的兴趣，提高自学的能力，提供给学生各种学习方法、学习资料和学习途径，使得学生可以在任何时候参与到学习中来，包括毕业后，能够在一定程度上帮助学生实现终身教育。至此，这门课的教学才完整落幕。我们的专业课程网站为了这个目标一直在不断地更新和努力中。

（五）零化终结性考核

以过程性考核为主。课程评价体系分为两部分，专项训练和三真训练各占50%，专项训练的考核主要包括每节课的出勤率和每个任务所需要完成的上机练习作业完成情况；三真训练的考核包括成果考核、学习态度和团队精神。具体考核权重如表1所示。在整个考核中过程考核占主导，终结性考核被零化，这种考核方式对学生学习情况的考核具有真实有效的效果，也有利于引导学生积极参与学习过程。

表1 CAD/CAM应用课程考核权重

三、教学效果及应该注意的问题

在专项训练过程中真正遵循了软件教学的规律，使学生既见木又见林，点面兼顾，同时给了学生上升的空间——森的眼光。充分激发了学生的学习积极性，实现从“要我学”到“我要学”质的转变。也让学生充分体验了每个任务完成的成就感，让学习变成一件可以期望，给予快乐的事。在课程中学生不仅学习了两门CAD/CAM软件，更重要的是学会了学习CAD/CAM软件的方法和途径，不再惧怕新的软件学习。另外在课程学习中学生必须锻炼自己独立思考的能力，解决问题的能力，团队合作的能力这些将来职业生涯发展中必备的能力，为学生在领域内的持续钻研和稳步发展打下了良好的基础。但在课程实施过程中也存在一些应该注意的问题：

（一）责任教师要加强基本功

相对传统的软件应用课程教学，CAD/CAM应用课程除了需要教师拥有宽广的专业知识和技能以外，还要求教师拥有真正一线设计和加工的丰富经验，和对机械CAD/CAM软件广博的了解、深厚的知识和高超的运用技能，对行业相关领域有总体的把握。这样才能在专题训练中给予学生从产品实现到设计思想真正的指导，这是一个挑战，也只有这样才能高屋建瓴地给予学生学习方法的指导。

（二）加强校企合作

进一步加强校企深度合作，引进企业设计和加工订单，让学生获得实际生产设计和加工经验，参与实际生产中来，增加学生的自信心和成就感，鼓励学生做到最好。

（三）提高专题训练的个性化程度

在专题训练选题上老师需要一一把关，不允许出现相同产品，每个小组保证独立完成并有能力完成。将学习能力和知识技能水平一致的学生分在一个组，对不同的组提出不同的要求，对每个小组的产品零件数和完成难度进行难度认定，将难度系数计入成绩。这对老师的工作量和水平都提出很高的要求。

四、结 语

本课程独创了四步教学法、三真实训、两级教学、一条主线等教学实践方法，遵循教学规律和软件应用的教学规律，尊重学生实际情况和学生个体差异，因材施教，打造真实岗位要求，在现有我国高职教育体系和课程体系下充分发挥学生的学习积极性主动性，为我国高职中口径较宽的专业开拓了专业课教学的新思路，将职业教育向终身教育拓展，在“需求导向”的职业训练和体系求全的我国高职课程体系之间找到了一条为我国机械制造业腾飞培养高端技能型人才的有效的新途径。保留宽厚的职业理论的基础上，让个体有机会和能力在感兴趣的专业领域持续钻研，稳步发展。

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