CAD/CAM項目式教學法的探索與實踐

彭榮利 張四新

（武漢職業(yè)技術學院,湖北 武漢，430074）

一、引言

CAD/CAM(Computer Aided Design and Manufacturing)是現(xiàn)代數(shù)字化設計與制造技術，它將計算機科學和工程科學相互結合，協(xié)助人們進行產(chǎn)品開發(fā)，使傳統(tǒng)的設計和制造方法以及生產(chǎn)組織模式發(fā)生了深刻的變化。隨著計算機技術的發(fā)展，企業(yè)廣泛應用三維CADCAM軟件進行產(chǎn)品開發(fā)。

高等職業(yè)教育院校的培養(yǎng)目標為專業(yè)知識扎實、實際操作能力強、創(chuàng)新意識濃厚的技能型人才，以就業(yè)為辦學導向，機械類專業(yè)普遍開展了CAD/CAM教學。CAD/CAM課程內容涉及基礎設計理論、工程制圖、機械制造工藝等學科，綜合性和實踐性較強。項目式教學將學習目標與工作崗位的需要結合在一起[1] ，以典型項目為依托，以職業(yè)素質為目標，培養(yǎng)學生的專業(yè)技能、方法能力和職業(yè)意識，充分體現(xiàn)了高職教育的特色[2] 。為了更好地滿足企業(yè)對高素質、高技能人才的需求，切實培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，結合高職院校的教學特點，武漢職業(yè)技術學院對機械CAD/CAM課程進行了改革創(chuàng)新，通過近幾年的教學實踐，取得了良好的教學效果。

二、CAD/CAM項目式教學法的實踐

（一）教學內容的確定

通過廣泛深入地到相關企業(yè)進行調研，充分聽取企業(yè)對CAD/CAM技術人員的專業(yè)技能、職業(yè)素質方面的要求，重新構建專業(yè)課程體系，按照職業(yè)崗位需要的綜合能力來設置課程，制定合理的課程計劃。根據(jù)高等職業(yè)技術教育機電類專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，課程體系包括通識課程、專業(yè)課程、拓展課程三大組成部分。CAD/CAM技術屬于專業(yè)課程中的后期綜合課程，課程目標是使學生掌握計算機輔助設計的基礎知識，具備使用軟件進行3D產(chǎn)品模型設計（CAD）能力，和數(shù)控加工編程（CAM）能力，主要內容包括基礎零件設計、高級曲面造型設計、二維零件圖、產(chǎn)品裝配和數(shù)控加工編程仿真。

CAD/CAM技術的快速發(fā)展也促進了CAD/CAM應用軟件的興起，如 UG、Solidworks、CATIA、CAXA等等，這些軟件各有特色。根據(jù)企業(yè)選擇使用CAD/CAM軟件的現(xiàn)狀，結合本校畢業(yè)生的就業(yè)地域及行業(yè)分布情況，選擇Pro/Engineer作為CAD/CAM教學軟件。Pro/Engineer軟件采用參數(shù)化、單一數(shù)據(jù)庫技術，企業(yè)應用廣泛、功能豐富。

（二）項目載體選擇

CAD/CAM項目式教學法采取將理論知識、操作技能融合到企業(yè)生產(chǎn)實例中開展教學。

將復雜豐富的知識點、操作技能有序地融入到教學內容，需要設計若干包含不同操作技能的教學項目，形成基本知識、專項技術應用技能與綜合實踐能力有機結合的CAD/CAM實踐教學體系。

市場是產(chǎn)品設計的源泉，項目載體的選擇必須充分體現(xiàn)市場發(fā)展變化，切實反映企業(yè)生產(chǎn)實際狀況。為此教師進行了大量企業(yè)調研活動，積極參加工業(yè)設計研討會和數(shù)字化產(chǎn)品展覽會，為CAD/CAM教學項目載體的選擇提供了必要的參考資源。同時教學過程必須符合人類認知的基本規(guī)律，按照由簡單到復雜的順序逐層次推進。在CAD/CAM項目式教學中，產(chǎn)品3D模型基礎設計的項目載體選取機械設計中的典型零部件,如扳手、傳動軸、減速器箱體、齒輪和軸承等；高級造型設計的項目載體則來源于日常生活用品，如手機、飲料瓶、茶壺、玩具等；如圖1-1所示。這些比較熟悉常見的項目載體提高了學生學習的興趣和積極性，同時每個項目包含若干知識點和應用技能，引導學生循序漸進地掌握3D建模設計的方法和技巧。項目實施過程中，產(chǎn)品的造型設計不僅要考慮結構、加工工藝的合理可行性，也要滿足審美、心理等文化需求，這些綜合素質的鍛煉對提高學生的職業(yè)技能和就業(yè)能力起到了重要作用。

圖1-1.項目載體示例

（三）教學組織方式

CAD/CAM項目式教學采取單元實訓方式在多媒體機房進行，學習時間為4周，時間比較集中，便于強化技能訓練。機房配備多媒體網(wǎng)絡教學系統(tǒng)、CAD/CAM軟件、教師精心編寫的教學課件及配套的教學素材等資源。

以“基于曲面建模的手機造型設計”項目為例，具體教學組織方式如下：

(1)確定項目主題：教師首先展示手機實物或圖片，引導學生積極思考該項目涉及到哪些建?；炯寄?，鞏固已學習的知識點。

(2)分析發(fā)現(xiàn)問題：引導學生進一步分析手機的造型特點，發(fā)現(xiàn)已掌握知識難以解決的問題，必須采用新的建模技能。通過問題引入項目所包含的新知識點。

(3)如何解決問題：按學習小組分析討論手機造型設計思路及方法，教師進行引導歸納，并通過多媒體網(wǎng)絡教學系統(tǒng)講解、演示，重點突出項目所包含的曲面建模技能。

(4)拓展性的項目實踐：要求學生結合現(xiàn)實生活進行手機的個性化造型設計，使學生在完成項目的過程中理解CAD/CAM技術的基本知識，掌握3D造型設計技能，并能靈活地應用機械設計及制造工藝等相關專業(yè)知識。在此過程中鼓勵學生開拓思維，提出個人獨特的見解，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

在項目實踐過程中，教師根據(jù)學生學習情況進行分層次指導，期間可以選擇思維有代表性的學生做示范，并介紹經(jīng)驗體會，其他同學提出補充或修改意見，教師及時進行點評[3] 。教與學是相互的過程，需要師生間的配合，學生可以向教師提出建議，如進度的快慢、所講知識的難易度等。教師根據(jù)項目實踐情況適時調整內容和進度，不斷完善項目教學過程。

（四）教學資源及保障

(1)目前，學校建成了校內模具專業(yè)實訓基地、CADCAM實訓中心，為開展項目式教學提供了保障。

(2)成立了項目式教學團隊，制訂了完整的教學計劃及實施方案，組織編寫了配套的項目式教學教材。

三、CAD/CAM項目式教學法的思考

在CAD／CAM技術的實訓中采用項目式教學法能激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的綜合能力，近兩年的教學實踐已取得較好效果。在教學的實踐過程中，也有一些問題需要繼續(xù)深入思考。

(1)項目式教學要求教師有極強的應變能力，在項目實施過程中既要掌握每個學生的學習進展及特點，提供針對性的指導，發(fā)揮學生的學習主動性和自主學習能力，又要從宏觀上協(xié)調項目實施的進度。

(2)項目式課程的評價是多元化的、動態(tài)的體系[4] ，在每個項目開展的過程中均對學生表現(xiàn)出的專業(yè)技能、社會能力、職業(yè)素質、創(chuàng)新精神等給予評價，需要教師加強過程化管理、細化評價指標，結合就業(yè)能力的要求，激勵維持學生的積極性，指出薄弱環(huán)節(jié)，為職業(yè)能力的提升指明努力的方向。

(3)項目式課程的實施必須與企業(yè)深度融合，聘請企業(yè)技術人員參與項目課程教學，定期安排教師進入企業(yè)實踐學習，使項目式教學緊跟企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展步伐，同時促進學校提升產(chǎn)學研能力。

(4)項目式教學要求教師在項目的選擇設計、項目實施、教學評價等方面花費更多的時間和精力，以小班制教學能更好地保證教學效果，這就需要學校從資源配置、教學管理等方面給予支持。

[1] 楊文明等．高職項目教學理論與行動研究［M］．北京：科學出版社，2008

[2] 呂忠寶．項目教學與傳統(tǒng)教學法的比較［J］．科技信息（9），2007

[3] 李方．課程與教學基本理論［M］．廣州：廣東高等教育出版社，2002

[4] 潘永慶等．多元評價—創(chuàng)新教育的有效機制［M］．濟南：山東教育出版社，2004