课赛融合在机械CAD教学中的实践与探索

杜青林，欧昌杰，张晓红

（湖南理工学院机械工程学院，湖南 岳阳 414006）

0 引言

随着我国经济的快速发展和中国制造2025战略的全面实施，国家对高素质、创新型、应用型人才的需求不断增加，因此提高高等教育质量对人才培养和人才储备尤为重要[1]。机械类课程尤其是机械CAD作为专业课越发重要，它是工科类的基础课程，在人才培养体系中占据重要位置。通过这些竞赛，对机械CAD教学进行改革探索和实践创新，提升我校教师的教学水平和学生的综合素养，是我们不懈的追求动力和奋斗目标。本文以针对机械CAD教学与学科竞赛之间的创新改革关系为基础，将进行一些教学理念的探索，为后续的课赛融合实践提供理论指导。机械CAD教学与大学生学科竞赛的教学改革与实践研究内涵，包括机械CAD教学与大学生学科竞赛的教学模式改革、教学与竞赛融合、竞赛能力培养等三大内容模块。

1 教学模式改革

1.1 构建线上线下混合式教学模式

机械CAD混合式教学分为线上学习和线下教学两大模块，学生利用网络教学资源，完成相关学习内容。通过线上的学习，再结合线下实践教学，学生掌握知识要点和知识体系将会更加完备和得心应手[2]。

混合式教学在授课的过程中需要进行理论联系实际，一般采用传统的尺规作图和AutoCAD软件相结合，同时利用如超星网络等现代化多媒体技术，通过网络展现教学内容和实施教学活动。学生可以利用课闲时间浏览使用该教学平台，教学平台上丰富的课外资源也成为学生了解、参与学科竞赛的窗口，进一步提高了学生学习的积极性。

1.2 建立虚实结合的实践教学模式

通过学校的虚拟仿真平台，进行实践教学，具有直观、实践性强与有助于更好地理解理论知识等特点[3]。大学生学科竞赛将实践创新能力的培养提高到与理论学习能力同等的高度，最新的3D打印和轻量化设计中，需要进行三维的虚拟建模和仿真，才能满足竞赛的各种工程实物。这些学科竞赛，促进了学生实践能力和团队协作能力的培养，无疑在机械CAD教学过程中起到了很好的促进作用。

1.3 引入启发式教学模式

启发式教学方式有利于培养学生的创新思维能力。考察创新思维能力是大学生学科竞赛的主要目的之一，这要求大学生根据所提出的实际问题，综合多方面的知识找到解题思路来解决实际问题。机械CAD课程主要以理论和实践相结合的方式进行授课，同时需要兼备空间想象能力和总体构思能力，因而其有一定难度，教师需不断激发学生学习的主动性，将课程内容将变得丰富生动，启发学生的学习兴趣。学生在学习基本原理和方法时，可对其提出难度适宜的一些实例和问题，让学生自己通过查阅、观察、实验、思考、讨论、试讲等方式去独立探究，自行发现并掌握相应的规律和结论。启发式教学模式突出了学生的主体性地位，让学生主动地探索科学原理，掌握知识和解决问题的方法与步骤。

1.4 采用讨论式教学模式

在机械CAD教学过程中，特别是讲解习题和问题时，采用讨论式授课模式。区别于传统的教师站在讲台上讲，学生坐在座位上听的教学模式，在教学过程中教师和学生围坐在一起，采用面对面地交流方式，犹如聊天一样。教师每次准备一两个主题，学生围绕主题进行讨论，在讨论过程中会不断提出新问题，再对提出的问题进行讨论，寻求解决的方法，教师在此过程中把握问题方向和解题思路，鼓励学生提出问题，从而达到双向提问的效果[4]。通过这样的教学新模式调动学生解决问题的能力，提高创新思维。另外，由此教学相长的过程亦使得教师受益，它比传统的填鸭式教学方式更能激发教师的创新能力。

2 教学与竞赛融合

2.1 搭建创新团队

学生的创新实践能力培养是一个艰巨过程，需要选拔不同年级、不同特长、不同兴趣的同学有机组合起来，发挥各自优势和特长，以因应不同的创新要求和竞赛形式。为了选拔学科竞赛后备人才以及将对机械工程设计有兴趣的学生集合在一起从而形成良好的学习氛围，特别搭建一个创新实践小组。这个小组由独立学院的机自和机电等专业的学生组成，教师每周抽出固定或不固定的时间，一起讨论和分析一些机械CAD和创新设计方面的问题。这个学科竞赛创新平台，它既能链接所有所学课程专业的学生参与其中，又能及时沟通机械专业知识和大赛的临场经验。有了创新团队就要多参加各种省级和全国层面的竞赛、多进企业、多与兄弟院校交流、多见各种机构等方式来拓宽知识面和见识[5]，从而促进学生的综合能力提升，包括理论基础、实践创新能力、竞赛技巧、应变能力等。

2.2 建立实践场所

为了更好地提升学生学习积极性和竞赛能力的培养，组建一支优异的创新团队，还需要建设一个长期稳定的大学生创新基地，加强产学研合作。学校从自身条件出发，专门划出了一个场地成立实训基地，通过借助基地的软硬件条件，进行系统训练，针对各类的学科竞赛，提前进行可行性分析和系统设计，再进行加工调试，最终成为参赛作品和实践成果。同时与企业共建实践创新基地，拓展实践创新空间，构建学生自主创新能力。依托此平台，深入开展课程设计、毕业设计教学环节，并且为学科竞赛提供足够场地支持。

2.3 建立“传、帮、带”体系

在机械CAD教学体系中，实践部分是非常关键一环。光凭任课教师手把手、面对面进行传授，效率最低，成效较差。而采用以学生为中心，一级一级往下带，不仅节省时间成本，还能提高学生的学习自主性和能动性，且在传帮带的过程中，将实践教学课堂化[7]，使老师的“教”与学生的“学”融为一体。

2.4 建立竞赛培养机制

教学改革应该帮助学生在解决问题的过程中活化知识，从而能够将实际性“知识点”串联成“问题线”，再系统性的网织成“学科面”，能够快速提升学生的学习能力和创新思维。在竞赛能力培养过程中，先进行基础知识和能力训练，包括尺规作图、三维建模、制图基础知识、3D打印、轻量化设计等，然后再针对各自的优势和能力进行分组和优化，使每一个成员都能在学习机械CAD及创新设计过程中掌握基础知识、锻炼实践能力、培养创新思维。

3 竞赛能力培养

在教学中，明确学生的学习主体地位，用带有趣味性和启发性的知识引领学生徜徉于知识的殿堂，让学生学会主动学习，在掌握理论知识的基础上，提升学生在竞赛实践中自行解决问题的能力。同时高度关注实践的导向作用，选择典型性案例充实和丰富教学内容。在教学环节，要始终秉持“以工程过程为导向”的观点，立足于学科竞赛，对综合案例进行合理化分解，在细化模块的基础上对任务进行划分，引导学生在任务的驱动下收集资料、整合信息，在小组的共同努力下完成各类竞赛的学科任务。

4 实践成效

近五年来，我校机械类各类竞赛项目中，在不断完善的培养策略和措施下稳步推进创新人才培养，已取得显著成效。

（1）在近五年我校学科竞赛中获省级及以上奖励126项，其中获国家级一等奖4项、省级一等奖23项。

（2）参赛学生有接近60%的成员选择读研或留学深造，为国内科研高校输送了优秀的创新型人才。

（3）上百位参加竞赛的学生被国内外知名企业招录。绝大部分用人单位对以上毕业生专业素质和专业能力以及团队协作能力给予了充分肯定。

5 结论

机械CAD课程采用新的教学模式，实施以学生为主体、教师为引导的教学理念，结合学科竞赛，采用线上线下相结合、虚实相结合的教学模式，真正做到理论联系实际，提高了学生实践动手能力和工程创新能力。课赛融合的新模式，将机械CAD课程从传统的教学方式和现代多元教学有机结合，提升了整个教学质量和学生的工程实践应用能力和竞赛能力。