工程案例教学法在“机械CAD/CAM”课程中的实践探索

摘 要：为了加强“机械CAD/CAM”课程的教学质量，本文阐述了工程案例教学法的基本含义，分析了在“机械CAD/CAM”课程中应用工程案例教学法需要注意事项，并探究了工程案例教学法的引入以及实践应用方法。以期望为广大同行提供参考和借鉴。

关键词：工程案例教学法；机械CAD/CAM；实践探索

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.110

CAD/CAM技术也称作计算机辅助设计与制造技术[1]，它是随着数字化信息技术和计算机技术发展过程中，所产生的一种新技术，主要特点有综合性强、学科交叉以及知识密集等等。在许多领域中都广泛应用CAD/CAM技术，例如：建筑、轻工、纺织、船舶、汽车、航天、航空、电子以及机械等领域。CAD/CAM技术不仅是信息化、数字化制造技术的基础，在对现代化国家工业、科学技术的水平进行衡量时，它也作为衡量标准之一。现阶段，CAD/CAM技术人才持续增加，CAD/CAM的技术、方法以及原理的掌握和学习，不仅适应当今形势发展，也是社会对技术人员提出的要求。

1 案例教学法

在1879年，Christopher Columbus Langdell（克里斯托弗·哥伦姆布斯·朗道尔）教授最早提出了Case Study（案例教学法），当时他在美国哈佛大学担任法学院院长，他在《合同法案例》这本书中前言部分写到“原则和原理组成了科学的法律，任何一个原理达到现在这种地步均是经逐渐演化的结果，也就是说，这是一个漫长、经许多案例所获得的发展道路，此发展通过一系列案例。所以这些原理最快和最好的有效掌握途径，就是学习这些包含了相关原理的案例[2]。”这里强调案例教学法有助于学生更好的掌握和学习知识，随后，在哈佛大学的专业教育领域教学中被广泛的应用，例如：工商管理硕士、法律教学等，并成为了“哈佛模式”的内涵和特色之一。

对于案例教学法来说，在课堂教学之中，编入真实案例。其中，案例背景采用真实情况，综合性描述几个或者一个有意义的事件，并通过一系列辅助手段，例如：计算机、照片以及图表等，可让人在其中获得启示例证。

在案例教学法利用学生充分表达出自己对案例的理解，以是实践对学习目标的高层次认知。案例教学法就是通过案例的教学媒介来进行教学的一种方式，相比于其它教学法中的案例来说，即便两者均是采用案例分析来教学，然而案例教学法以“案例—理论—案例”作为课堂教学模式，在课堂教学中，案例不仅出发点，也是落脚点。在理论知识的基础上去探究案例，为更好的对案例进行探究，应认真学习理论知识，而其它教学方法的课堂教学模式采用“理论——案例——理论”，在课堂教学中，理论知识不仅出发点，也是落脚点。分析案例是為了很好的熟悉理论知识，而掌握理论需要对案例进行分析。案例教学法从本质上来说，可将其看为研究性学习的一种，其主要为探索性、自主性学习，研究专题从社会生活、学生生活中来确定和选择，采用小组或者个人的形式来进行亲身实践，并获得切身体会，培养出学生的科学态度与科学精神，使学生掌握科学的基础方法，将学习到的知识综合利用，使实际问题得以有效处理。

2 实践教学环节中案例教学法的注意事项

2.1 采取与处理案例

案例教学法应用的效果好坏取决于如何选取案例，不然只会流于形式。课堂中在对相关基础知识、概念进行介绍的时候，教学案例一般采用工程设计实例，利用学生自主性对问题进行讨论和思考，使学生可以独立分析和解决问题。对学生如何更好的运用所学到的知识进行培养，提高教学成效。在分解与处理案例过程中，应循序渐进，初始阶段教学内容跨度要小，然后教学内容缓慢的扩展和加，达到知识深度、覆盖面的相关规范需求。案例中需要结合教学内容，符合专业特点，重视案例内容具有的趣味性、代表性以及实用性。在对“机械CAD/CAM”课程教学案例选择过程中，侧重关注实际与理论的密切关系，其具备一定程度的启发性、典型性，使学生可以感觉到学习的兴趣。如；在讲解如何二次开发AutoCAD过程中，可在AutoCAD的主界面中以菜单形式插入工程制图中常常使用到的标注符号，大幅度提高了绘图效率，具有较强的实用性[3]。

2.2 组织互动教学

在案例教学中，还需要有教学互动。学生对抽象术语、抽象概念的内化和理解皆由课堂讨论来巩固加深，让学生可以快速把实践体系、理论知识相结合，使学生可以独立思考，教师和学生的共同努力是分析案例的关键点，把相关理论知识与案例内容相结合，想要满足此要求，需要教师将引导工作做好，使讨论氛围具有自由性和舒适性的特点。

2.3 上机练习与教学环境

在一定条件下，可将授课选在网络机房，在讲解的同时，授课老师对于相关实例进行演示，并且让学生根据要求在计算机上进行操作，因为是实例典型，所以学生亲自操作过之后，留下的记忆较为深刻。练习、教学两者交替，提高掌握知识点的程度，防止出现课上听懂，课下忘光的现象。此外，在计算机上学生可以练习课堂教学内容，在设计中融入计算机操作，这对学生未来学习和工作方面具有重要的指导意义。

2.4 回收作业与总结

在教师布置作业时，可与工程实例相结合，利用系列软件来收集学生完成的作业，可将作业当作学生平时成绩，并且按照学生作业内容缩反馈出来的一些问题和解题思路，教师可以进行总结和归纳，积累更多的教学经验。

2.5 网络教学平台

以动画形式来制作各种教学案例，可以达到案例自动操作演示的目的，通过学校进行网络教学平台的相关构建，学生可随时随地在网络教学平台上将所需要学习的相关课件以及动画形式的案例下载下来，并可展示个人作品，按时提交作业，这样一来不但为学生提供消化课堂知识的条件，还减少了课堂笔记，有助于培养学生求知欲，增加学生自主学习能力[4]。通过网络教学平台使教师无法为若干个班级同时解决疑难问题得意解决，利用主题讨论，提供了学生之间、师生之间开展技术交流、探究性学习以及技术沟通的条件。

3 引入案例教学法

3.1 案例教学法重要性

“机械CAD/CAM”课程教学关键点是讲授所学的工具条和软件命令，从初学者的角度来看，三维设计具有较多的指令。传统的“机械CAD/CAM”课程教学主要是，由教师来讲解软件工具条所具有的一些作用，而学生则利用模仿来熟悉此软件的一些相关指令。 对于案例教学法来说，其重点是培养学生实践能力，提高学生理论与实际问题结合的能力，培养團队协作精神，增强思维水平等等。相比于传统教学方法，案例教学法更为突出。在讲解“机械CAD/CAM”课程过程中，案例教学法的应用，可加入已经完成的任务，为学生提供实际锻炼机会，突破传统的操作方式，实施案例教学法可以使学生充分认知和熟悉CAD/CAM软件中相关的操作指令和工具条，更深刻、更全面的认知软件设计流程和实例设计方案，进而做到融会贯通、举一反三的使用CAD/CAM软件。

3.2 三维设计软件选择

例如三维造型软件NX（UG），这种高端计算机辅助设计软件具有易于操作、功能强大、界面友好的特点，在许多领域中应用广泛，例如：通用机械、船舶、航空航天、汽车等。它可以提供给丰富的功能选项给用户，如分析与模拟、机械加工、机械设计、外形设计等。笔者认为应根据学校实际情况，学生能力和特点的要求，来选择适宜的软件作为“机械CAD/CAM”课程教学中的三维设计软件。

4 在课程教学中案例教学法的应用

4.1 案例设计

在“机械CAD/CAM”课程中，教学案例应结合课程的主要知识点、基本内容，利用实际操作训练之后，使学生可以充分了掌握课程内容，完成课程教学。本文中选择阶梯轴总成和直齿渐开线齿轮作为课程教学案例。此案例中主要内容有工程制图、装配模型和实体建模等，需要应用到所学的理论知识点，有助于学生对所学知识点进行梳理，满足课程的需求。

4.2 三维造型

在三维造型中，主要模块有两个，一个是模型装配，另一个是实体建模。实体建模的时候，学生应充分掌握操作三维实体建模的方法，其中包括了绘制维草图的基本方法，绘制出几何图形，如矩形、圆弧、直线等；掌握三维实体形成方法，如：特征编辑、放样、旋转以及拉伸等。而在计算机辅助设计中，模型装配属于重要环节之一，利用模型装配根据一定关系把各零件装配成一个整体，可实现一些指定的功能。模型装配模块的常用工具有装配件特征、约束创建、移动、约束等。

在学生对三维实体造型相对简单的工具条和命令了解之后，每个小组均需要按照案例来完成三维造型（见图1），为了保证每小组完成的模型存在差异性，依照学生学号来对案例规定尺寸进行相应改变，学生经研究和讨论之后，使操作问题得以解决。

4.3 工程制图

尽管未来发展方向以图纸设计为主，但在其应用未广泛之前，机械工程师们仍然以工程图纸来进行设计，所以在计算机辅助设计中，工程制图设计属于其主要构成部分之一。在此模块中，应熟练掌握一些常用工具命令，如尺寸生成、尺寸标注、绘图、视图等，以上一阶段为前提下，各组分配组内任务，把先前构建的阶梯轴工程图，标注好粗糙度、尺寸等（见图2），将实际应用与理论知识点进一步的结合。

5 结束语

在传统教学模式背景下，案例教学法作为改革方法之一，不仅可以提高学生素质，还会对素质教育、教学改革具有重要意义。由于“机械CAD/CAM”课程具有较强的实践性，案例教学法的应用，即在一定程度上维持了学生们的求知欲望和学习信心，也提高了学生参与度，有效加强了学生们的分析问题、解决问题、实践与理论知识结合的能力，培养学生们的创新和工程意识，有利于学生学习和运用“机械CAD/CAM”知识。

参考文献：

[1]孙慧.项目教学法在机械CAD/CAM实训课程教学中的实践[J]. 时代教育，2016（15）：222-222.

[2]康瑜.基于工程案例的CAD/CAM项目教学研究[J].中国教育技术装备，2015（22）：163-164.

[3]石春娜，王育晓，田敏等.案例教学法在专业法规课程中的探索与实践——以“营销专业法规”为例[J].求知导刊，2016（04）：144-144.

[4]敖培云.工程案例教学法在机械制造基础教学中的应用研究[J]. 中国管理信息化，2015，18（20）：235-235.

课题：2015山东省职业教育与成人教育科研课题《工程案例教学法在“机械CAD/CAM”课程中的实践探索》，编号2015zcj002

课题：《基于虚拟企业教学平台的机械专业学生工程能力培养模式研究》编号：YCXY-X2014001

作者简介：孙芹（1979-），女，山东威海人，硕士，副教授，研究方向：机械制造及自动化。