機械類CAD/CAM/CAE課程教學改革探索與實踐

張昌明　張會

摘 要：文章結合CAD/ CAM/CAE課程教學中的體會， 對課程內(nèi)容、教學實踐、教學方法、教學手段以及提高教師自身素質等方面對教學改革進行了有益的探討。根據(jù)在實踐過程的教學情況，提出了一系列的教學改革，突出了學生工程能力培養(yǎng)，學生學習興趣和能力都得到了較大提高，全面提高教學質量。

關鍵詞：CAD/ CAM/CAE 教學改革 教學實踐

一、引言

目前，隨著機械制造業(yè)的迅速發(fā)展， 一種必然趨勢油然而生即培養(yǎng)特色鮮明的工程應用型人才。CAD/ CAM/CAE 技術作為機械、自動化等學科的主干專業(yè)課程， 主要傾向于培養(yǎng)能夠在工廠中生產(chǎn)一線上從事機械設計、制造、技術開發(fā)等的工程應用全能型人才， 著重培養(yǎng)學生對新技術的掌握情況以及利用新工藝解決實際工程中遇到的問題。然而目前很多理工科院校在實際的教學中還存在一些弊端，例如出現(xiàn)了教學內(nèi)容比較陳舊、教學方法簡單老套、理論聯(lián)系實踐欠缺等現(xiàn)象。因此后續(xù)中實現(xiàn)教學改革，注重實踐的環(huán)節(jié)已成為該課程改革的重點。

二、課程教學中存在的問題

1.學生學習能力差別各異。在CAD/ CAM/CAE課程教學中， 選用的三維軟件是UG6.0。UG6.0模塊比較多、功能非常強大， 在學生學習過程中， 要求學生動手操作， 一人一機；在學生們遇到問題時， 能借助相關資料通過自己琢磨或通過同學間的相互溝通解決難題。所以CAD/CAM/CAE課程不僅是綜合訓練， 而且也是培養(yǎng)學生們動手能力及創(chuàng)新能力的機會。然而在實際教學過程中發(fā)現(xiàn)， 一些學生未能達到實際要求， 主要原因在于遇到問題時，他們選擇退縮、不能夠主動的區(qū)解決問題。

2.部分學生對相關的理論知識理解不夠深入。工程實踐以基礎理論作為支撐， 在學習CAD/CAM/CAE課程時，要將實踐與課程的相關理論融會貫通。但是往往在實際教學中發(fā)現(xiàn)學生在學習課程時僅局限于對于三維軟件UG6.0的操作， 而對于基礎理論知識的理解與了解甚少，不能夠實現(xiàn)理論聯(lián)系實際， 最后使得學習效果不明顯。

3.理論教學重點可作適當調(diào)整。目前， CAD/ CAM/CAE課程分兩個學期進行， 總共72學時， 實踐教學學時占的比重要比理論教學學時多。但CAD/ CAM/CAE課程所涉獵的內(nèi)容比較多， 涵蓋整個從最初的產(chǎn)品設計到產(chǎn)品制造加工的流程， 所以在有限的理論教學學時中不能作較詳細的講解， 教師們在教授理論內(nèi)容時要有側重點，因此需要學生自己在課下多揣摩。產(chǎn)品設計屬于產(chǎn)品開發(fā)的前期階段， 而且三維建模也是UG6.0入門的基礎， 所以理論教學學時大多都用在CAD模塊上。通過大部分學生學習情況反映得知， CAD模塊在之前或多或少有過接觸，學起來也比較直觀，相對容易；而對軟件中其他模塊均比較陌生，學習難度相對大一些。針對學生的情況， 教學中理論應作適當調(diào)整。

4.實踐教學內(nèi)容有待進一步完善。目前CAD/ CAM/CAE課程實踐教學僅局限在應用軟件上， 即通過UG6.0軟件中的各個模塊可以對產(chǎn)品進行設計分析、運動仿真及數(shù)控程序編制， 但是我們都清楚的知道通過軟件得出的結果能否與實際結果相符仍有待進一步驗證。另外， 編制數(shù)控程序以及后處理也依賴于專用加工類機床。通過以上分析， 一個完整的課程綜合訓練應該包含實際的加工過程， 從而實現(xiàn)一體化結合實踐的教學， 可以使學生們更加直觀地感受到自己的設計成果，并且使學生們得到成就感。

三、課程教學改革與實踐

1.課程內(nèi)容更新。CAD/CAM/CAE在當今社會中發(fā)展非常迅速，CAD/ CAM/CAE技術每時每刻都在進行不斷的革新， 在日常的教學中應該從高起點、高水平、服務于企業(yè)、面向于未來的原則出發(fā)， 采用CAD/CAM/ CAE 軟件為教學平臺， 例如AutoCAD、CAXA、UG、CATIA、ANSYS 等。教學中代課老師講授內(nèi)容時不應局限于三維軟件的使用方法和技術上， 還應結合相關專業(yè)和相關基礎理論知識， 而且學生應在在課下完成一些練習，鞏固所學知識。

2.采用項目式教學，提高學生學習興趣。采用項目教學法，首先課題的選擇要結合實際工程應用，課題要能夠達到對學生綜合訓練的目的。指導學生從最簡單的零件圖開始，首先分析零部件的結構及加工工藝性，指定合理的加工工藝，選擇工裝夾具和合適的切削參數(shù)，對產(chǎn)品進行三維造型，CAM刀軌的生成，運動仿真加工，導出加工程序，最后根據(jù)導出的加工程序完成零件的實際加工。在教學過程中，學生們可以分組討論，提出多種解決方案，并選擇最佳方案，使學生獲得一定的成就感，有利于培養(yǎng)學生勇于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

3.提高教師教學水平。教師們應該注重加強自身綜合素質的修養(yǎng)，這樣才有助于對學生們的培養(yǎng)。首先，教師通過對CAD/ CAM/CAE 技術深層次的學習， 要求能夠栩栩如生地講授課程理論知識， 還能夠為學生解答相關專業(yè)問題。其次，教師應該具備較好的理論基礎功底和工程實踐應用能力。教師需有針對性和目的性地開展研究教學環(huán)境、教學對象、教學設施， 可以快速地在實踐教學中給學生們一指導，是學生們能夠迅速解析和解決實際中遇到的難題。再次，逐步培養(yǎng)“ 雙師型” 教師。教師可到企業(yè)任職， 參與到產(chǎn)品的實際生產(chǎn)技術和科研開發(fā)中。對于一些在理論基礎上有一定建樹的教師來說， 是非常有必要到企業(yè)中接受鍛煉的， 通過在實際中的鍛煉可以加強實踐能力并且可以積累經(jīng)驗， 這樣將有助于知識的融會貫通， 在后續(xù)教學中會有非常好的作用，達到提高教學效果的目的。

4.增設開放性綜合實驗。綜合性實驗不因某門課程而獨立開設，它作為一門選修課程獨立設置， 每門實驗課程的基本工作量要求為48個學時， 課內(nèi)24學時， 學生課外按照1：1的時間并且根據(jù)自身情況作出合理安排， 課內(nèi)外學時混合使用。教師們通過各種實踐性實驗的訓練， 著重培養(yǎng)學生們的創(chuàng)新意識， 并且盡可能的激發(fā)學生們的潛能和創(chuàng)新意識。

5.實施網(wǎng)絡教學。搭建CAD/ CAM/CAE課程網(wǎng)絡應用平臺，提供廣泛的教學資源，學生們可以在任何時間任何地點進行網(wǎng)絡學習。CAD/ CAM/CAE課程網(wǎng)站涵蓋企業(yè)零部件的制造、產(chǎn)品三維零部件庫、校內(nèi)外實習基地、課程教學等豐富多彩的教學資料；創(chuàng)建教師與學生直接能夠相互交流的平臺；充分利用網(wǎng)絡教學在線學習交互性強的特點，使學生們遇到難題可以快速得到解決，并且使得學生們實踐操作能力得到提高，從而獲得較好的教學效果。

6.改革考試方式。CAD/ CAM/CAE課程綜合訓練最終呈現(xiàn)出來的應該是作品的設計及設計文檔和說明書，應該體現(xiàn)學生們積極活躍的思維能力和想象能力。所以考試方式不僅僅是考理論方面的知識，更重要的是考察學生們對實際工程問題進行獨立解決的能力。學生們的最終成績可有多方面的考核按照不同的權值組成，例如平時成績占考核成績的20%，上機試驗及操作占考核成績的20%，給定設計題目完成課程設計占考核成績的30%，期末卷面成績占考核成績的30%。當然考核成績的形式具有多樣性，但最終的目的在于使學生們掌握基礎理論知識，在獨立解決實踐性的工程問題時有獨到見解。

四、結語

當今社會CAD/CAM/CAE技術得到迅速的發(fā)展， 教師在培養(yǎng)工程應用型人才時， 要特別注重教學策略，并且結合教學藝術的靈活運用， 激發(fā)學生們的潛能和熱情， 培養(yǎng)學生獨立思考、獨立解析問題的基本能力。教學主要以工程實例為主，依各環(huán)節(jié)依次進行，切勿只顧理論知識的培養(yǎng)而忽略實踐的鍛煉，并且要注重先進技術的更新與換代，根據(jù)此情況進一步展開研究。

參考文獻：

[1]袁新芳， 劉極峰.應用型本科CAD/CAM 課程教學改革之初探[J] .江蘇技術師范學院學報， 2004，（2）：94～ 96.

※基金項目：陜西理工學院研究生教育教學改革研究項目“機械類研究生CAD/CAM/CAE課程教學改革與實踐”資助，項目編號：SLGYJG1413.