農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)CAD教學(xué)探索

周建強(qiáng)++張新杰

摘要：CAD課程作為農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)拓展課程，主要用來培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力和職業(yè)能力，因此其教學(xué)及效果顯得非常重要。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法兩方面對(duì)農(nóng)機(jī)化專業(yè)的CAD教學(xué)進(jìn)行了探討，并對(duì)其效果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械化；CAD；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

引言

自上世紀(jì)70年代CAD技術(shù)問世以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械CAD憑著準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理能力和高超的圖形處理能力，在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)主要培養(yǎng)農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的專業(yè)技術(shù)人才，具備農(nóng)機(jī)機(jī)械的基本設(shè)計(jì)及制造能力，因此，在該專業(yè)中開設(shè)CAD課程非常必要，各個(gè)鑒于社會(huì)各行業(yè)對(duì)CAD技術(shù)人才的強(qiáng)烈需求，近年來，國(guó)內(nèi)多數(shù)高等院校農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)都相繼開設(shè)了二維和三維CAD教學(xué)課程[1]。

最近幾年來，由于課程改革的不斷深化，CAD課程的學(xué)時(shí)受到了限制，我校農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)的CAD課程是授課24學(xué)時(shí)，上機(jī)24學(xué)時(shí)。教師如何在有限的時(shí)間內(nèi)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)選，并采取合適的教學(xué)方法，以達(dá)到滿意的教學(xué)效果，提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力，是CAD課程的教師必須面對(duì)的問題。

本文分析了現(xiàn)階段CAD課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法存在的問題，以此為基礎(chǔ)，提出了教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)選設(shè)置及教學(xué)方法，并對(duì)其教學(xué)效果進(jìn)行了總結(jié)。

1.CAD教學(xué)存在的問題

1.1教學(xué)內(nèi)容

由于CAD涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、有限元法、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)信息集成技術(shù)等知識(shí)，涵蓋了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品分析到產(chǎn)品數(shù)控加工的整個(gè)流程，在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)，不可能將全部?jī)?nèi)容均作詳細(xì)講解，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇。從目前的教學(xué)狀態(tài)來看，現(xiàn)階段教學(xué)內(nèi)容存在以下幾點(diǎn)問題：

（1）教學(xué)目標(biāo)不明確，知識(shí)總體架構(gòu)搭建不夠。由于CAD涉及的內(nèi)容比較廣，且教學(xué)學(xué)時(shí)有限，在CAD教學(xué)中過程中可能出現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)不明確，主講教師可能著重講解軟件的操作和使用技巧，而缺乏對(duì)知識(shí)總體架構(gòu)的搭建。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，缺乏獨(dú)立分析、解決工程問題的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

（2）教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際相脫節(jié)，在CAD教學(xué)中，教師往往按照教材順序講解，有些內(nèi)容是生產(chǎn)中必須的，但課程中不涉及，比較普遍的問題，如三維教學(xué)中草圖繪制、基準(zhǔn)特征、建模特征和附加特征會(huì)詳細(xì)講解，而系列化零件設(shè)計(jì)、工程圖轉(zhuǎn)化和設(shè)計(jì)則不涉及，而工程圖是目前生產(chǎn)中必須使用的，教學(xué)內(nèi)容脫離了生產(chǎn)實(shí)際，以至于學(xué)生畢業(yè)后，可以很好地完成三維繪圖，但不能合理轉(zhuǎn)化成工程圖。在裝配設(shè)計(jì)中，講解的是把已經(jīng)設(shè)計(jì)好的零件進(jìn)行裝配，這些零件是提前按照?qǐng)D紙畫好的，不存在干涉等問題，但實(shí)際生產(chǎn)中，需要從零件設(shè)計(jì)開始，如果各個(gè)零件分別設(shè)計(jì)，最后的裝配就會(huì)出現(xiàn)問題，如何使用自上而下的設(shè)計(jì)，教學(xué)中不進(jìn)行講解。學(xué)生在學(xué)完這門課程之后還不清楚如何發(fā)揮三維軟件強(qiáng)大的功能。因此，對(duì)于如何應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中，還有一定距離。

1.2教學(xué)方法

（1）在教學(xué)方法上，教師常采用逐個(gè)指令講解演示、學(xué)生按部就班練習(xí)的方式進(jìn)行，這種教學(xué)方法不能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。教學(xué)方法單一，以命令為主，缺乏關(guān)聯(lián)性的教學(xué)方法加上僅在機(jī)房中教學(xué)，學(xué)生的興趣提不起來，盡管采用邊講邊練的教學(xué)方式，老師講授某個(gè)命令或者操作之后，學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)操作，老師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，但很多老師仍然沿襲理論課程的教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系的完整性、邏輯性、嚴(yán)密性，先講解軟件操作界面，然后按照?qǐng)D標(biāo)順序依次講授基本命令，接著繪制一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，最后進(jìn)行復(fù)雜實(shí)例的建模.這樣有一定的教學(xué)效果，方便學(xué)生理解，但也容易導(dǎo)致學(xué)生只懂得各個(gè)建模命令的堆砌，不清楚三維建模的設(shè)計(jì)思想，更無法形成自己的建模思路和風(fēng)格，最終只是把三維軟件當(dāng)成一個(gè)簡(jiǎn)單的建模工具，而不是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的良好的輔助手段，也容易讓學(xué)生失去自主學(xué)習(xí)的興趣[2]。

（2）在教學(xué)理念上，強(qiáng)調(diào)軟件操作而不注重設(shè)計(jì)思想，使學(xué)生對(duì)軟件的了解缺乏系統(tǒng)性目前，由于課時(shí)等一些條件限制，老師在課堂上只是針對(duì)軟件操作加以介紹，但對(duì)于一些和軟件相關(guān)的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想和方法都沒有介紹或者言之較少， 例如，軟件的參數(shù)化思想、Top-Down 的設(shè)計(jì)方法等等，作為CAD/CAE/CAM一體化的三維設(shè)計(jì)軟件，它在分析、仿真方面的功能也非常強(qiáng)大，恰當(dāng)?shù)氖褂媚軌蚴购?jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，使設(shè)計(jì)結(jié)果更精確，缺少這些講解，學(xué)生對(duì)于三維設(shè)計(jì)軟件的理解會(huì)趨于片面.

2.CAD教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置及教學(xué)方法的選用

2.1 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

（1）明確教學(xué)目標(biāo)，搭建總體知識(shí)架構(gòu)。在CAD教學(xué)過程中，重點(diǎn)搭建農(nóng)機(jī)專業(yè)的總體只是架構(gòu)，關(guān)注農(nóng)業(yè)機(jī)械工程應(yīng)用中的基本概念和方法，使學(xué)生對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)、分析和制造形成一個(gè)完整的知識(shí)體系，并將各種知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系在一起[3]。

（2）以農(nóng)業(yè)機(jī)械為對(duì)象，與各種設(shè)計(jì)相聯(lián)系。針對(duì)農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造學(xué)生特點(diǎn)，授課內(nèi)容結(jié)合案例教學(xué)，從最簡(jiǎn)單的草繪開始，以農(nóng)業(yè)機(jī)械上的零件為主導(dǎo)，將授課內(nèi)容與農(nóng)業(yè)機(jī)械緊密結(jié)合，不僅使學(xué)生學(xué)到CAD的內(nèi)容，同時(shí)認(rèn)識(shí)農(nóng)業(yè)機(jī)械。草圖繪制采用拖拉機(jī)外形；拉伸-切除功能采用懸掛架；復(fù)雜曲面造型采用犁體曲面；鈑金采用拖拉機(jī)護(hù)板；等等。

2.2教學(xué)方法的選用

（1）在教學(xué)方法上，以項(xiàng)目教學(xué)法為主，對(duì)于項(xiàng)目教學(xué)法中的項(xiàng)目設(shè)置和情景設(shè)置，擬采用嵌套模塊的方式，有大模塊項(xiàng)目和小模塊項(xiàng)目，將其劃分為：二維草繪模塊、實(shí)體造型及裝配模塊、曲面設(shè)計(jì)和造型模塊，并在相應(yīng)的模塊學(xué)習(xí)中選擇2-3 個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí)，考慮到學(xué)習(xí)的連貫性， 模塊間的學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)置一定的相關(guān)性， 使每個(gè)模塊下的小項(xiàng)目合在一起就是一個(gè)大的項(xiàng)目， 即將一個(gè)大項(xiàng)目分解在各個(gè)學(xué)習(xí)模塊的小項(xiàng)目中，通過小項(xiàng)目的實(shí)施，達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目的，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，全面提高CA D/ CAM 課程的教學(xué)質(zhì)量[4，5]。

（2）在教學(xué)過程中，組織學(xué)生參加各類CAD競(jìng)賽，以賽促教，提高學(xué)生的綜合運(yùn)用能力和實(shí)際設(shè)計(jì)能力[6]。

3.結(jié)束語

CAD作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，其教學(xué)方法要基于實(shí)用主義學(xué)習(xí)理論，應(yīng)該區(qū)別于傳統(tǒng)的以傳授知識(shí)為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法。因此，本課程以調(diào)研工程實(shí)際使用模塊和模塊內(nèi)的具體內(nèi)容作為教學(xué)內(nèi)容的改革。同時(shí)，在教學(xué)中，采用以項(xiàng)目教學(xué)法為主，引導(dǎo)教學(xué)法、小組協(xié)助教學(xué)法為輔的教學(xué)方法，形成“理論-實(shí)踐-創(chuàng)作”一體化的教學(xué)模式，使課程學(xué)習(xí)和教學(xué)更有實(shí)用性，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用型人才大有裨益。

參考文獻(xiàn)：

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