应用型人才培养模式下的CAD教学研究

张新杰　周建强

【摘 要】CAD课程是农业机械化及其自动化专业的专业课程，具有很强的实践性和应用性，其教学内容、教学方法应该和应用实际紧密相连。本文分析了在应用型人才培养模式下的CAD教学中存在的一些问题，对应用型人才培养模式下的CAD的教学内容、教学方法进行了研究，旨在提高学生运用CAD知识解决工程实际问题的能力。

【关键词】农机化；CAD；教学内容；教学方法

CAD技术作为杰出的工程技术成就，已广泛地应用于工程设计的各个领域，并产生了巨大的经济效益。与传统绘图方法相比，CAD具备速度快、效率高、精度好、使用方便等优点，这让它渐渐替代了传统的手工画图方式，现在几乎所有企业都使用CAD进行设计，越来越多的企业需要一线的技术人员能熟练掌握CAD技术。因此，国内大多数高等院校都相继开设了二维和三维CAD教学课程[1]。

农业机械化及其自动化专业作为我校机电工程学院的重点专业，其二维和三维CAD课程陆续开出。在应用型人才培养模式下，如何进行有效的CAD教学，以提高学生的工程实践能力，是CAD教学中必须面对的问题。本文研究了农业机械化及其自动化专业的CAD课程的教学内容和教学方法存在的问题，并提出了教学内容和教学方法的改革。

一、CAD教学现状

（1）三维设计仅限于建模。生产实践中，二维CAD主要完成绘图功能，而三维CAD软件中具有相当多的模块和功能，三维CAD图不仅仅是图形功能，还可以进行运动仿真和运动分析，进行干涉检查，进行公差设计以及CAE分析，分析工程构件的受力和变形。除此之外，制造时，其三维零件图还要用来编程加工，而编程加工时，需要根据加工要求选择图形要素，而几何要素选取的方便与否与画图方式有关，在三维软件中，同一个型体，同时选中， 不能随意分割，因此在绘图时，必须考虑加工工艺。因此， CAD教学中的教学内容不是孤立的[1]。

（2）综合实例选择偏离具体专业，与专业联系不密切。在教学实例的选择上，主讲教师通常会选择一些常见物品作为载体，载体间无相互联系。或者选用教材的通用例子作为教学载体，学生在校期间所学基础知识十分扎实，但到具体工作岗位后解决实际问题的能力较差，其原因是教学中引用的工程实例较少，教学不能基于相应的专业工程项目来设计教学情境，提高学生的工程实践能力。

（3）在教学过程中，学生缺乏主动性和积极性。由于CAD涉及了多门课程，包括机械制图、机械设计、机械制造技术、模具设计、数控机床加工等技术，因此对该课程要求较高，学习的难度也比较大。学生在学习过程中，虽然主观愿望想学，但是长期以来形成的习惯，总是希望老师能在课堂上讲解所有的东西，缺乏学习的主动性和积极性。

因此，研究面向农机设计与制造的CAD教学内容和教学方法，注重软件功能模块间的相互联系，改善教学方法、增强工程素质教育，激发学生的学习兴趣。是三维CAD教学中亟待解决的问题。通过教学内容和教学方法的改进，提高学生的思维能力和实际操作技能，增强他们理论联系实际的能力，培养学生的创新精神，使学生养成善于观察、独立分析和解决问题的习惯，实现提高学生的技能、磨砺意志、活跃思维和扩展视野[2]。

二、CAD教学内容和教学方法的改革

（1）研究二维草绘模块、实体造型及装配模块教学的连贯性。在三维CAD设计中，首先要建立二维草图，建立二维草图时，要考虑实体造型，而前二者又与装配相联系，建立合理的装配关系。在教学顺序上合理地穿插进行，效果更好。

（2）确定与学时相适应的教学内容和与实际工作紧密相连的教学模块。在三维CAD造型过程中，有许多方法，其中包括基本方法和快捷方法，建立草图的方法也很多，在有限的学时内，优选这些方法，是保证质量的同时，提高教学效率和效果所必须的。调研农机制造公司，研究三维CAD众多的模块中，哪些是生产实践中使用较为频繁的，除了基本造型特征方法外，还有一些是可选择的项目，比如，如何利用参数驱动功能进行系列化零件设计、零件的特征管理与修复、钣金特征建模、工程图的转换、设计顺序（自上而下或自下而上或中间设计）等。因此，有必要通过对企业进行调研，确定教学模块的选择顺序[3]。

（3）研究草图和建模特征在不同零件类型中的适用场合。在三维CAD软件中，要完成同一形体，其造型方法是相当多的，但各有优缺点，尤其是如何考虑构件后面的造型，会涉及到建立一些参考点、参考平面等，如果前面的草图和造型方法不合适，会影响后面的造型效率，甚至丢失一些参考几何体，出现“悬空”现象。因此，如何考虑前后联系的造型方法和建立草图的选择就成为本课题研究的内容之一，将这些教授给学生是十分必要的。

（4）教学中贯彻以学生为主体的教学理念。以学生操作為主线，布置任务，学生分组讨论决策，练习特征造型，最后独立完成任务。学生边学边做，老师边导边教，学生在操作过程中发现问题，分析问题，解决问题，项目完成后进行技术对比、技术总结。老师引导学生分析问题、解决问题，集中分析难点、提供技术指导。并紧跟先进制造技术的发展方向，将有关先进制造技术方面的新技术、新工艺传授给学生，使学生掌握最新的技术发展动态。采取设问、提问、反问等方式调动学生的学习热情。授课中以讲明基本概念为原则，讲授、练习、示范相结合[4]。

（5）教学过程中，以典型学习任务、工作过程为课程内容的核心，形成学习项目或课题，并将之根据职业能力形成的规律，进行组合和顺序编排，确定学习情境。采用引导教学法、小组协助教学法、案例教学法、示范教学法，“理论-实践-创作”一体化的教学模式，以典型农业机械项目为工作任务进行模块化项目教学，教学过程基于产品的工作流程[5-6]。

三、结语

在科技技术快速发展的今天，CAD作为一门实践性很强的课程，其教学必须密切联系实际，教学内容和教学方法要与时俱进。本文研究了我校农业机械化及其自动化专业的CAD课程教学，指出了其在教学内容和教学方法中存在的问题，并提出了CAD教学内容和教学方法的改革方法。在教学中坚持教学和工程实际的联系，调动学生的学习积极性，增强他们理论联系实际的能力，以培养工程技术的应用型人才。

参考文献：

[1]刘剑飞，王兴国.CAD课程教学模式的探讨[J].中国现代教育装备，2008（12）：91-93.

[2]仲梁维，陈龙，张强.计算机辅助设计教学改革[J]， 教育教学论坛， 2012（18）：33-36.

[3]王欣刚. CAD教学改革的探索与实践[J]. 计算机光盘软件与应用，2011（11）：226-227.

[4]刘晓峰.土木工程CAD教学实践的探讨， 科技信息[J]. 2009（13）：5-12.

[5]陈金伟.实施分层次教学 促进中职教育可持续发展[J].职业与技能.2008（03）：31-35.

[6]王喜鸿，王良成，周密.论以学科竞赛促进理工科学生实践创新能力的提高[J]. 实验室科学， 2011，14（4）：1-3.