新时期中职《机械CAD》教学中融入STEM教育理念

纪丽真

[摘           要]  随着社会高新技术的不断大量运用，需要学校大量培养应用型人才，机械CAD教学中应该紧跟时代进行改变和创新。从自身多年从事机械CAD教学心得出发，首先阐述STEM教育理念与机械CAD教学的融合，培养出高素质综合型人才;并结合校企合作开展让学生能在在校期间就有机会进入企业实习，理论知识与工程实际结合，深刻领悟企业对人才的需求与要求，能在今后的工作中很快与企业对接，对学生专业技能掌握有较好的激励效果。希望能对中职学校机械CAD教学工作能有所帮助。

[关    键   词]  STEM教育理念;综合型人才;机械CAD;校企合作

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2019）35-0052-02

一、传统教学方式与现阶段机械CAD教学的不足与弊端

（一）传统教学方式需要变革

师者，传道授业解惑也。教师根本职责是传道。其一，教师需要引导学生灵活运用知识，并能开拓创新;其二，教师传道授业解惑需要遵循教育和学习规律。长期以来，我们的教育偏离了传道的根本，更多精力在授业和解惑，学生学习变得僵化;教学方式单一，教师一言堂。当今社会，是信息化飞速发展的时代，社会对人才的需求也发生根本性的变化。新时代，社会需要有知识又有技能的人才，教师应该严肃认真，尽职尽责，努力变革，改变教育教学方法已是当务之急。

（二）现阶段机械CAD教学需要变革

1.CAD课程缺乏系统性

机械CAD课程涉及机械制图、计算机软件技术等多个学科知识，是一门技术性较强的专业学科，在教学过程中应当做到实践训练和理论基础知识教学并重。然而中职学校目前机械CAD教学依然存在仅注重技能训练，缺乏学科之间的渗透和横向联系，在整体课程体系设计方面也并没有强调实用性和系统性，机械CAD课程体系没有充分体现时代性。

2.教学模式落后

计算机辅助教学随着多媒体技术的发展成为机械CAD教学的主要手段，然而对于实践性较强的机械CAD教学来说，计算机的各项功能没有被充分利用;从现代企业对工程技术人员专业素质的要求来看，机械CAD虽然信息量较大，但是仅掌握这些内容是远远不能适应企业的实际需求的[1]。

3.教学内容陈旧

机械CAD知识的更新速度很快。比起几乎每年都要出新版本的AUTOCAD软件，机械CAD课程的教材中职学校可能几年都不换。此外由于教材内容没有和实际生产相结合，学生学习兴趣下降，课程教学的内容生动性不足，这种教材无法提升机械CAD教学的质量，对于专业性较强的知识学生根本无法深入学习，教学只是详细介绍机械CAD软件各种命令，不利于中职学生的全面发展[2]。

传统的教学方式及机械CAD教学里，教师一言堂传授新知识，学生听课掌握知识，练习完成作业。即使机械CAD大赛，也是让参赛选手抄绘图纸，比赛的是机械CAD绘图速度。学生综合运用知识能力缺失，更别说激发学习积极性，鼓励学生灵活运用知识，开拓创新。

二、机械CAD教学与STEM创新教育教学理念的融合

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门學科的简称，STEM教育理念重点在于强调各个学科之间的交叉融合。在科学、技术、工程、数学之间存在着互相支撑、互相补充、共同发展的关系。要了解它们，尤其是它们之间的关系，应当在交互中，在相互的碰撞中，才能实现深层次的学习和理解性学习，也才能真正培养学生各个方面的技能和认知。STEM教育将学科之间的壁垒打破，把从前学生被动学习的过程转化为探究学科之间相互联系的过程。STEM教育教学理念的教学是有经验可循的，经验就是：（1）让探索发现成为学习的动力。（2）教师引导学生独立学习，尽量放手不管。（3）问题就是答案（你进行了什么尝试，你观察到什么，你觉得这样做如何，你是怎么知道的，你觉得为什么会出现这种情况等等）[3]。显然，STEM教育理念尤其适合我们的中职学生。只有当中职学校老师能将STEM教育理念引入学科课堂中，才能为学生的学习织出绚丽多彩的画卷。如何把机械CAD教学与STEM教育进行完美结合，就需要教师在机械CAD教学中多思考，教学方法的选用灵活多变，案例选择、项目提出等多下功夫进行设计。为了保证基于STEM教育理念的机械CAD教学切实有效，学生在学习过程中不仅要掌握机械CAD学科的知识和能力，同时还要提高STEM素养。

（一）平时课堂中机械CAD教学与STEM教育的融合

在机械CAD学科中融合STEM教育理念需要教师积极扩充与引导，以问题为导向，将课堂交给学生，在平时课堂中始终融合STEM理念。如讲解图形编辑命令时，教师在课前先在学习群里发布预习任务：在群里发布一个轴承座零件的图片，由学生自发组成小组进行谈论。任务一，要求学生运用已学知识绘制轴承座三视图;任务二，要求学生在慕课网站自学编辑命令，并尝试利用编辑命令再次完成轴承座三视图。任务三，对几种绘制方法进行对比，要求说明对比结果。课堂上，第一，先由学习小组展示预习任务的三项作业：第二，分别请几位学生绘制该轴承座三视图，一个学生运用先前学习的绘图命令，一个学生运用复制命令，一个学生运用镜像命令，一个学生利用阵列命令，其他同学当场看效果，同时教师也在学生绘图时发现他们预习时存在的缺漏，上课时就能有的放矢地讲解今天需要讲解的新课;第三，教师讲授：经过对比，学生已然发现编辑命令的妙处，所以极大程度地激发了学生的学习积极性，学习效果可以提升百倍。教师讲授的新课，更多的是解释重点，比如对象选择，比如对话框中的各个命令的意义等等，学生往往不注重对话框的提示，也不细细追究对话框各选项的意义，而只有真正掌握这些边边角角的注意点，才是真正意义上完全掌握这些命令;第四，训练，这是最重要的环节。学习了这么多编辑命令，如何最迅速完成绘图，需要懂得选择最佳命令。比如，一个圆周上均匀分布十一个圆，用哪个编辑命令呢？再如左右对称的一个复杂形体，又该选用哪个编辑命令呢？显然，学会运用编辑命令不是根本，根本是学会选择编辑命令，最快又准确地完成绘图。学生会发现，各种编辑命令的运用速度大不相同，而且绘制的方法变得多种多样，大大提高了学生的学习热情与积极性。课后，教师布置作业，再次巩固课内知识，作业分成三个等级——初级，中级，高级。学生根据个人掌握程度完成作业，以提高命令的熟练度，提高制图速度。

这就是STEM理念在平时教学中的融合。教师善于提出问题，学生积极配合，让学生在学习中找到乐趣，兴趣是一切学习的根源。在这种由教师提出问题，学生主动查阅相关资料、设计方案、解决问题的过程中，学生不仅能掌握机械CAD学科的知识，而且学生的综合能力和STEM综合素养都会有质的提升，培养学生创新意识的同时也为高素质人才的培养打下了基础。

（二）课程结束大考核

机械CAD课程安排课时是一个学年，在课程结束前两周是这样安排的：每个班级分成两个小班，一个小班到企业实践一周（校企合作），一个小班结合STEM素养理念，完成一个综合任务。这个任务就是拆装台虎钳，测绘，最后用机械CAD绘制完成台虎钳的零件图及装配图（STEM素养的综合测评）。一周后小班交换任务。

学校里有钳工实训室，部分旧的台虎钳已经换新，这部分就成为我们的实验品。学生自由组合六人学习小组，最后完成任务时每个同学必须有一套图纸。

任务一，完全拆开台虎钳，拆分出各个零件。

任务二，对各个零件进行测绘，学生需要测量零件的所有尺寸，并手工绘制零件视图（必要时需要采用各种视图，剖视图或断面图及其他表示方法正确完整表达零件）并标注尺寸。

任务三，机械CAD完成零件图。利用机械CAD绘制的零件图要求完整合理清晰，内容包括：（1）需要一组图形正确、完整、清晰地表达零件;（2）需要正确、完整、清晰、合理地标注出组成零件各形体的大小及其相对位置尺寸;（3）需要技术要求，如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、热处理及其他特殊要求等。

任务四，重装台虎钳，学生需要借鉴钳工实训室里装好的台虎钳，重新组装台虎钳。

任务五，完成台虎钳装配图。机械CAD绘制台虎钳装配图。内容包括：（1）一組视图，采用各种表达方式准确完整、清楚简便地表达台虎钳工作原理、结构、零件之间的装配关系、连接方式和零件的主要结构形状等;（2）尺寸标注，装配图上应注出台虎钳有关规格、安装、外形、配合和连接方式等方面的尺寸;（3）技术要求，用文字或符号来说明台虎钳的性能、装配和使用等方面所必需满足的技术条件;（4）零件的序号、明细栏和标题栏。

学生需要完成的这项任务是综合任务，对于中职生让他们绘制零件图尚可，若还需完成装配图对他们而言是个难题，他们需要查阅相关资料，利用信息化资源搜索与台虎钳有关的信息，同时要求深刻领悟台虎钳的工作原理，部件之间的装配原理等等以及公差与配合、连接方式等知识。当学生完成这项任务之后，他们对曾经学过的知识，包括机械制图、公差与配合、机械原理、机械CAD等基础知识和专业知识能够有更多思考、体会与领悟，对所学知识能相互连接，融会贯通。这也是STEM教育理念的精髓。

（三）校企合作，STEM理念再升华

我校与厦门汇识科技咨询有限公司校企合作，汇识科技咨询公司是Autodesk授权培训服务及考试中心，Autodesk福建教育行业总代理。机械CAD课程结束前两个星期，学生分成两个小班，一个小班在校进行拆装台虎钳，绘制台虎钳零件图及装配图，而另一个小班由教师带队到汇识公司进行机械CAD培训，提升专业能力。第一，学生按照企业上班下班时间，不迟到不旷工，学习企业人员严格遵守企业规章制度，培养岗位意识与责任感;第二，接触企业，深刻体会企业对人才的需求，包括职业道德、团结协作能力、待人接物、个人素养等等，看到差距才会努力追求进步;第三，参与绘制企业实际工程图纸，真正体会严谨细致制图态度的重要性，同时速度、效率也是硬核，学生必须努力提高绘图速度，才能满足企业的实际需求;第四，在绘制工程实例的过程中，迅速提高学生读绘零件图和装配图的能力，为将来走上岗位打下扎实基础。

为期一周的校企合作实践，学生收获颇丰，不仅将在校期间学到的机械专业学科专业知识在企业中得到运用，机械CAD技能也得到最大限度的提升，同时更深刻领悟社会对人才的要求，从而明确努力奋斗的重要性，为今后的努力找到方向。

随着科学技术的不断创新，社会的不断发展，国家和社会需要的是综合型应用型人才，对学校教学提出了较高的要求。传统的教学模式已经无法满足现代社会发展需求。为适应当今社会对综合性人才的需求，在机械CAD教学中时刻贯穿STEM教育理念，引导学生主动查阅知识，在机械CAD的学习中时刻结合机械专业各学科知识，相互交叉融合，丰富机械CAD的教学内容，并通过校企合作、促进机械CAD实践等等方式来提高机械CAD的教学效果，从而促进中职院校机械专业的发展，并且为社会培养出优秀的技能型人才。

参考文献：

[1]熊晖.浅谈中职机械CAD教学中信息化技术的运用：以摇臂的绘制为例[J].职业，2018（35）：99-100.

[2]罗永华.CAD/CAM一体化在数控技术教学中的有效应用[J].集成电路应用，2018，35（11）：75-77，82.

[3][美]826全美.基于课程标准的STEM教学设计：有趣有料有效的STEM跨学科培养教学方案[M].林悦，译.中国青年出版社，2018-03.

◎编辑 司 楠