機械三維軟件企業(yè)項目式教學(xué)研究

李 劍 向延鴻 張 正

（吉首大學(xué)物理與機電工程學(xué)院，湖南 吉首416000）

隨著機械工業(yè)的迅猛發(fā)展，計算機輔助制圖在機械制造行業(yè)中已舉足輕重，大大提高機械行業(yè)的設(shè)計和生產(chǎn)效率，企業(yè)對CAD/CAM技術(shù)人才的需求也日益增加[1]。眾多高校也開設(shè)了相關(guān)的三維制圖軟件，如Proe、SolidWorks、UG等[2-4]，但大多數(shù)軟件教學(xué)偏重于理論，上機實驗時間有限且缺乏系統(tǒng)規(guī)范性，難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐設(shè)計能力。針對這些問題，本文對機械三維軟件的教學(xué)提出企業(yè)項目式教學(xué)模式，即把企業(yè)專業(yè)人才培養(yǎng)模式和工程項目設(shè)計模式帶入課堂，把“企業(yè)項目設(shè)計過程中的學(xué)習(xí)”和“課堂上的學(xué)習(xí)”融合成一個整體，將職業(yè)化、個人發(fā)展目標(biāo)和教學(xué)設(shè)計有效結(jié)合，以培養(yǎng)適合現(xiàn)代企業(yè)需要的機械方面高技術(shù)人才。

1 高校三維軟件的教學(xué)現(xiàn)狀與弊端

1.1 高校三維軟件的教學(xué)現(xiàn)狀

三維軟件作為一種形象直觀的制圖工具，受到眾多機械企業(yè)的青睞，高校機械相關(guān)專業(yè)也順勢開設(shè)了相關(guān)的機械三維軟件課程，三維建模設(shè)計和傳統(tǒng)教學(xué)方式有很大不同，它的應(yīng)用性和社會實踐性非常強，但目前的課堂教學(xué)比較注重理論知識，實驗上機不夠，并且缺乏系統(tǒng)的實踐流程，在應(yīng)用性、職業(yè)性以及技能性很難達(dá)到應(yīng)有的職業(yè)要求。

1.2 三維軟件教學(xué)的弊端

1.2.1 教學(xué)方式單一，針對性練習(xí)不夠。學(xué)生在課堂上很難對講授的知識進行實時演練，造成學(xué)習(xí)的斷層，遇到困難容易降低學(xué)習(xí)積極性。不及時的動手實踐很容易造成知識的遺忘，很難熟練掌握基礎(chǔ)操作知識。

1.2.2 理論渲染過多，實踐設(shè)計能力欠缺。軟件學(xué)習(xí)作為實戰(zhàn)性很強的學(xué)科，強調(diào)實踐動手能力和理論基礎(chǔ)的結(jié)合，目前大部分軟件教學(xué)課程都過重于理論課程的學(xué)習(xí)，沒有真正把握軟件操作的內(nèi)涵，基本操作熟練程度不夠，理論和實踐沒有真正結(jié)合。

1.2.3 實訓(xùn)項目的盲目性。目前大量教材以及課程安排的實訓(xùn)演習(xí)都集中在單純的模型構(gòu)建，有些側(cè)重于復(fù)雜的曲面模型等，沒有考慮到機械行業(yè)的專業(yè)性，缺乏對設(shè)計理念和設(shè)計思維的培養(yǎng)，沒有目的性和系統(tǒng)性，和行業(yè)設(shè)計相背離。

2 三維軟件教學(xué)的企業(yè)項目模式

2.1 企業(yè)項目式的概念和基本思路

軟件教學(xué)的企業(yè)項目式教學(xué)即把企業(yè)工程項目設(shè)計引入課堂教學(xué)，在培訓(xùn)好基礎(chǔ)知識層次上，利用特定的項目來強化軟件運用的綜合能力。教師一方面應(yīng)該做好學(xué)生對軟件基本操作的針對性培訓(xùn)，另一方面老師要建立一個系統(tǒng)規(guī)范的項目工作任務(wù)庫，搭建一個完善系統(tǒng)化的項目實踐教學(xué)流程，包括學(xué)生項目小組的的成立、任務(wù)的分配、任務(wù)的進度以及項目的評審工作等，老師起引導(dǎo)作用，對項目方案和關(guān)鍵技術(shù)點加以指導(dǎo)，實現(xiàn)工作與學(xué)習(xí)的一體化。整個教學(xué)過程側(cè)重于職業(yè)能力的培養(yǎng)，以熟練軟件操作為基本目的，培養(yǎng)學(xué)生的三維設(shè)計理念以及和實踐相關(guān)聯(lián)的設(shè)計意識，以工程項目為橋梁，把企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的職業(yè)活動很好地貫穿在課堂教學(xué)中。

2.2 企業(yè)項目式的流程和實行方式

2.2.1 企業(yè)項目式教學(xué)模式流程方案

結(jié)合學(xué)校的特點和企業(yè)人才培養(yǎng)及項目設(shè)計步驟，我們把企業(yè)項目式課堂教學(xué)可以流程化，具體的流程模式如圖1所示：

圖1 企業(yè)項目式教學(xué)流程

2.2.2 針對性培訓(xùn)

針對性培訓(xùn)包括軟件操作講解的針對性和練習(xí)鞏固的針對性。從機械專業(yè)的特點分析，機械設(shè)備造型一般比較規(guī)則，一臺設(shè)備的模型基本上是拉伸、旋轉(zhuǎn)、孔等基本操作，軟件教學(xué)工作應(yīng)側(cè)重基礎(chǔ)。同一特征的實現(xiàn)有很多種方法，教科書一般每種方法都詳盡介紹，缺乏針對性和目的性。課后的針對性訓(xùn)練非常關(guān)鍵，否則容易造成學(xué)習(xí)的斷層導(dǎo)致知識容易遺忘，教師根據(jù)課堂講授的內(nèi)容制定針對性的練習(xí)供學(xué)生鞏固，幫助學(xué)生把一些模糊的操作具體化，加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和熟練。

2.2.3 建立項目庫

建立一個以企業(yè)工程實踐為基礎(chǔ)的項目設(shè)計庫，根據(jù)學(xué)生的實際能力和工程項目的特征，遴選20-30個與軟件建模相關(guān)的工程項目，項目應(yīng)以軟件建模學(xué)習(xí)等為基礎(chǔ)，融合工程圖、零件圖以及裝配圖等知識點，項目的選擇要讓學(xué)生形成一種職業(yè)設(shè)計思維。同時項目任務(wù)的建立要分難易等級，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)，既要樹立學(xué)生學(xué)習(xí)的信心，又要有一定的拓展性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和能動性。

2.2.4 教學(xué)實踐流程化

建立一個系統(tǒng)化的項目實踐教學(xué)流程，包括學(xué)生項目小組的成立、項目任務(wù)的分配、項目任務(wù)的評審以及項目的改進等。老師在設(shè)計過程中起到引導(dǎo)作用，對項目進行督促和指導(dǎo)，對項目方案和關(guān)鍵技術(shù)點進行指導(dǎo)，讓學(xué)生在工作任務(wù)中學(xué)習(xí)，實現(xiàn)工作和學(xué)的一體化。

（1）項目組成立

教學(xué)過程中以團隊的形式組建項目組，學(xué)生可以自由組隊，與企業(yè)項目工作方式相匹配。通過團隊合作，不僅可以鍛煉學(xué)生相互合作相互協(xié)調(diào)的能力，也能發(fā)揮在自身獨立設(shè)計的能力。

（2）項目分配制度

項目組可自主從項目庫里面選擇項目任務(wù)，譬如設(shè)計庫選擇該項目，廠房里需搭建一個鋼結(jié)構(gòu)橋，給定廠房布置二維圖以及具體要求，設(shè)計模型如圖2所示。項目組選擇任務(wù)后，根據(jù)項目本身的情況以及成員的層次來分配任務(wù)，共同完成建模、裝配以及工程圖。成員可以分別負(fù)責(zé)欄桿、支撐、橋身、樓梯等任務(wù)分工，共同完成最后的裝配圖建立，寫出設(shè)計說明書。這種項目難易程度適中，知識綜合性較強，包括整體方案布局、裝配、工程圖等，通過明確的分工合作大家可以負(fù)責(zé)獨立的設(shè)計，同時最終結(jié)果又需要大家共同協(xié)調(diào)完成，這樣既可以提高學(xué)生對軟件基礎(chǔ)知識的熟練程度和實踐設(shè)計能力，還可以鍛煉團隊的共同協(xié)作能力。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)橋項目模型

（3）項目評審和改進

階段性的設(shè)計成果要進行及時的評審，對方案和設(shè)計思路進行討論，這是項目制教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)。教師指導(dǎo)要注重兩個方面，一是建模的規(guī)范性，從提高設(shè)計效率以及便于后期的修改出發(fā)，讓學(xué)生樹立比較正確的設(shè)計思路；二是要注重設(shè)計過程中的專業(yè)素養(yǎng)，對結(jié)構(gòu)設(shè)計中的力學(xué)計算、結(jié)構(gòu)布置、材料選擇等要有適當(dāng)涉及，貫穿一定的職業(yè)素養(yǎng)。學(xué)生根據(jù)評審意見課后進行修改，在反復(fù)的修改過程中發(fā)現(xiàn)并改進存在的問題，融合評審中的設(shè)計思路過程，熟練掌握軟件操作技能和必要的設(shè)計能力。

2.2.5 成績考核制度

很多學(xué)校在三維軟件考核方面采取比較傳統(tǒng)的理論考試或者通過上機考核完成某個模型的建立，這對學(xué)生的技能及思維理念沒有太多強化。企業(yè)項目式教學(xué)模式考核分成兩部分，一是平時項目設(shè)計過程考核，重點考察學(xué)生設(shè)計思維以及建模能力；二是對最終產(chǎn)品的考核，綜合模型的準(zhǔn)確度和規(guī)范度，以及設(shè)計的合理性。這樣的考核制度不僅給學(xué)生學(xué)習(xí)提供動力，而且有一個參與實際產(chǎn)品設(shè)計的環(huán)境，加深學(xué)生對機械三維軟件設(shè)計的理解和熟練程度。

3 結(jié)束語

本文針對高校軟件教學(xué)存在的一些弊端，立足于機械專業(yè)的三維建模課堂教學(xué)，提出一種綜合課堂教學(xué)和企業(yè)項目設(shè)計相結(jié)合的教學(xué)模式，把職業(yè)化過程穿梭于課堂教學(xué)中，使得學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中能夠切身體驗企業(yè)的項目設(shè)計模式。從專業(yè)針對性的培訓(xùn)式教學(xué)，到項目化實踐設(shè)計和項目過程評審制度，理論和實踐有效結(jié)合，不僅有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和能動性，而且使他們能夠獲得一定的職業(yè)素養(yǎng)和設(shè)計經(jīng)驗。

［1］李德寶,孟超.三維機械制圖探索[J].現(xiàn)代機械,2005（06）.

［2］張憲立.基于Inventor三維設(shè)計在教學(xué)中的應(yīng)用[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2013,26(3)：174-175.

［3］米麗萍.三維Proe在機械課程設(shè)計中的應(yīng)用[J].課程教育研究,2013(19)：191-192.

［4］景暉,李聰,周祖鵬.高等工科院校機械類專業(yè)《工程制圖》實驗教學(xué)改革探討[J].科技信息,2012(32)：123.