基于工作過程的《零件的計算機輔助設(shè)計與制造》課程教學(xué)改革

雷芳+李會玲

本論文對《零件的計算機輔助設(shè)計與制造》這門課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題進行改革，開展企業(yè)調(diào)研，對調(diào)研報告進行分析總結(jié)得到學(xué)習(xí)領(lǐng)域，對學(xué)習(xí)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)情境進行設(shè)計，以項目為載體，體現(xiàn)工作崗位需要的知識目標(biāo)和技能目標(biāo)，采取課前準(zhǔn)備、任務(wù)講解、任務(wù)實施的教學(xué)方法，制定過程和考試相結(jié)合的考核方法，取得良好的教學(xué)效果。

一、教學(xué)存在的問題

《零件的計算機輔助設(shè)計與制造》這門課程，以UG8.5軟件為載體，完成產(chǎn)品造型、零件裝配和數(shù)控編程，主要培養(yǎng)產(chǎn)品設(shè)計和數(shù)控編程能力，是機械制造專業(yè)主干課程。德國西門子公司開發(fā)的UG NX三維軟件是一個交互式CAD/CAM（計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造）系統(tǒng)，它功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體的造型，并對零件進行編制程序加工。它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段，在國內(nèi)外擁有最廣泛的用戶，特別是在東莞、深圳、廣州、佛山等珠三角城市的模具、汽車行業(yè)，據(jù)調(diào)查有高于65%企業(yè)用UG NX作為設(shè)計和加工的軟件。根據(jù)我院服務(wù)當(dāng)?shù)氐霓k學(xué)定位，機械設(shè)計與制造專業(yè)服務(wù)于東莞的制造業(yè)，對《零件的計算機輔助設(shè)計與制造》這門課程進行教學(xué)改革有很大的意義。

目前，《零件的計算機輔助設(shè)計與制造》是機械相關(guān)專業(yè)的核心課程，我院非常重視這門課程的教學(xué)，于2011年使用專項資金購買了UG NX軟件，建設(shè)了專業(yè)機房，經(jīng)過4年的教學(xué)摸索與改革，教學(xué)質(zhì)量得到一定的提高，但是從對畢業(yè)生的調(diào)查得知，我們培養(yǎng)的學(xué)生在設(shè)計與加工上的綜合能力相對薄弱，實踐及動手能力不強，理論與實踐不能很好地融合以解決實際工程問題，學(xué)習(xí)能力和團隊能力不強，在遇到問題時不能利用身邊的資源有效地解決問題。分析其中原因主要存在以下幾個問題：

1.所學(xué)知識銜接不好，理論與實踐結(jié)合不緊密。以往課程主要是以講解書本上的命令為主，沒有使軟件操作和實際工程應(yīng)用結(jié)合。

2.學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力較差，學(xué)習(xí)較被動，缺乏創(chuàng)造性。我校學(xué)生很多是中職升高職的，普遍基礎(chǔ)薄弱，自控能力較差，學(xué)習(xí)興趣不濃厚。在教學(xué)載體的設(shè)計上也不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.學(xué)生分析和解決問題能力不強。教學(xué)上滿堂灌，基礎(chǔ)差的學(xué)生疲于完成任務(wù)，分析和解決問題的能力沒有得到培養(yǎng)。

二、教學(xué)改革內(nèi)容

基于工作過程的《零件的計算機輔助設(shè)計與制造》課程建設(shè)的改革內(nèi)容，是在明確機械制造與自動化專業(yè)的崗位職業(yè)能力和工作任務(wù)基礎(chǔ)上，將崗位模塊分解成能力模塊，把理論知識的傳授、實踐技能的培養(yǎng)、傳統(tǒng)設(shè)計方法與現(xiàn)代的產(chǎn)品設(shè)計手段有機結(jié)合，開發(fā)基于工作過程的課程內(nèi)容體系，設(shè)計課程的考核評價方案。具體可分為以下幾步：

（一）開展企業(yè)調(diào)研

根據(jù)服務(wù)地方經(jīng)濟的指導(dǎo)思想，對東莞及周邊珠三角區(qū)域機械行業(yè)開展企業(yè)調(diào)研，主要調(diào)研企業(yè)對機械制造與自動化工作崗位的需求，以及對該崗位的工作任務(wù)要求。

（二）對調(diào)研報告進行總結(jié)得到學(xué)習(xí)領(lǐng)域

將機械制造與自動化專業(yè)崗位群中產(chǎn)品設(shè)計員、數(shù)控工藝編程員的實際工作任務(wù)歸納出典型工作任務(wù)，對崗位的典型工作任務(wù)進行分析匯總（見表1），根據(jù)這些典型工作任務(wù)所用工具都為UG軟件，將它們歸結(jié)為“零件的計算機輔助設(shè)計與制造行動領(lǐng)域”，對該行動領(lǐng)域轉(zhuǎn)化成學(xué)習(xí)領(lǐng)域“零件的計算機輔助設(shè)計與制造”。

（三）對學(xué)習(xí)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)情境進行設(shè)計

在工作任務(wù)及其工作過程的背景下，將學(xué)習(xí)領(lǐng)域中的能力目標(biāo)和知識點進行基于教學(xué)轉(zhuǎn)換，通過教學(xué)情境設(shè)計，以項目為載體，體現(xiàn)工作崗位需要的知識目標(biāo)和技能目標(biāo)。載體的選擇要注意工作過程完整性原則、職業(yè)成長性原則、區(qū)域經(jīng)濟適應(yīng)性原則、同類性原則。零件造型選擇卡丁車建模，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，并且也涵蓋了主要的知識點；然后將各個零件裝配，加工選擇十字板零件的加工，覆蓋了主要的知識點，采用同一個零件作為項目，有利于知識點的銜接，易于學(xué)生階梯性學(xué)習(xí)。表2為項目設(shè)計表，課時60個。

（四）教學(xué)組織與實施

采用理實一體的教學(xué)模式，每個項目的組織流程：課前準(zhǔn)備——任務(wù)講解——任務(wù)實施。教師做好課前教學(xué)設(shè)計和準(zhǔn)備，教學(xué)內(nèi)容難易適中，有階梯性，訓(xùn)練內(nèi)容豐富。教學(xué)時對于新的知識點，采取演示的方法進行教學(xué)。任務(wù)實施過程中對于學(xué)生提出的問題不要急于告訴答案，激發(fā)自己解決問題，或和同學(xué)討論完成。通過合適的教學(xué)組織與實施，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，學(xué)習(xí)過程中的創(chuàng)造力，培養(yǎng)自學(xué)能力、獲取新知識的能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。

該課程教學(xué)做完全一體化、采用項目式教學(xué)法，教師努力將學(xué)生未來要面臨的工作過程情境化，學(xué)生基本都是在老師安排的教學(xué)情境下進行學(xué)習(xí)，理論完全融于學(xué)生的操作中，教師以學(xué)生為主體設(shè)計教學(xué)結(jié)構(gòu)、營造民主和諧的教學(xué)氛圍，激發(fā)學(xué)習(xí)者參與教學(xué)活動，提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的信心和成就感；指導(dǎo)學(xué)生完整地完成項目任務(wù)，并將有關(guān)知識、技能與職業(yè)道德和情感有機融合。

（五）考核評價

改革傳統(tǒng)的學(xué)生評價手段和方法，采用階段評價、目標(biāo)評價、項目評價、理論與實踐一體化評價模式；關(guān)注評價的多元性，結(jié)合提問、現(xiàn)場解決問題、提交作品（包括零件三維建模、曲面造型、程序編制等）、測驗、考試等情況，綜合評價學(xué)生成績；既注重學(xué)生在實踐中獨立分析問題和解決問題能力的考核，又注重學(xué)生協(xié)同作業(yè)的溝通、協(xié)作能力，全面綜合評價學(xué)生的工作能力。

通過過程考核與期末考核相結(jié)合的方法，過程考核占40%，期末考核占60%，見表3。

三、教學(xué)改革的效果

在進行改革后，從教學(xué)實踐過程看，學(xué)生有以下幾個方面的轉(zhuǎn)變：

一是學(xué)習(xí)積極性大幅度提高，從原來的無精打采到現(xiàn)在主動提問，課堂氣氛活躍。

二是學(xué)習(xí)的效率提高，項目設(shè)計上的連貫性，讓學(xué)生接收新東西的時間變短，學(xué)習(xí)的效果變好。

三是主動思考能力加強，遇到問題時，經(jīng)過教師指點，能找到解決問題的辦法，并且能夠通過查閱有關(guān)圖書資料和網(wǎng)絡(luò)知識來解決。

四是學(xué)生創(chuàng)造能力得到提高，學(xué)生掌握基本知識點后，積極做實物零件的建模，如凳子、杯子、臺燈，完成了理論知識的提升。

責(zé)任編輯 何麗華