計算機輔助設(shè)計與制造類課程教學(xué)做一體化教學(xué)改革探索

史召峰

摘要：該文以UGNX課程為例，分析了高職院校在計算機輔助設(shè)計與制造類課程教學(xué)中存在的一些不足，從教學(xué)體系、教學(xué)方式和教學(xué)評價等方面論述了該課程的教學(xué)方法創(chuàng)新，進行教學(xué)方法的優(yōu)化改革，構(gòu)建了“教、學(xué)、做”一體化的UGNX教學(xué)模式，從而提高UGNX的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)產(chǎn)品造型設(shè)計能力。

關(guān)鍵詞：UGNX；工程教育；教學(xué)改革；教學(xué)模式

目前工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計越來越依賴于計算機三維CAD/CAM軟件的應(yīng)用，三維造型技術(shù)已成為設(shè)計方法的重要組成部分，三維軟件有著自身的特點，可以減少設(shè)計中大量的、繁重的建模工作，提高了設(shè)計的質(zhì)量和效率。UGNX軟件是SiemensPLM Software公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案，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，這是一個交互式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)雜實體及造型的建構(gòu)。所以，作為高職院校，我們主要就是培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，開設(shè)UGNX課程的對學(xué)生提高自我素質(zhì)能力有著十分重要的意義。目前，我院有機械制造與自動化和數(shù)控技術(shù)兩個專業(yè)開設(shè)了UGNX課程，該課程對于初學(xué)者有著一定的難度，作為教師，我們就應(yīng)該在教學(xué)方法上加以改革。作為我們學(xué)校該課程的專業(yè)教師，本人在教學(xué)中采用項目化教學(xué)，從我院的實際出發(fā)，對該門課程使用“教、學(xué)、做”一體化的課堂模式，經(jīng)過幾年的課堂實踐，得到了學(xué)生的認(rèn)可，教學(xué)效果良好。

1 UGNX教學(xué)中存在的不足

現(xiàn)在很多普通高職院校都開設(shè)了UGNX軟件課程，但大多數(shù)的教學(xué)方式老師在講解軟件的使用方法時往往按部就班，一個命令一個命令的講解，然后學(xué)生再跟著老師做，結(jié)果導(dǎo)致部分學(xué)生由于對知識的不理解，從而跟不上教師的步驟。教師在課堂上會根據(jù)講解的知識來布置作業(yè)，學(xué)生但是學(xué)生往往都是按照老師的操作步驟一步步地學(xué)。這就會使得學(xué)生沒有思考，不能做到舉一反三，遇到別的題目就抓瞎了，沒有自己思考的空間，對待問題沒有更好的解決方法。結(jié)合我院實際的教學(xué)情況，在采用教學(xué)做一體化教學(xué)之前，學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程的時候往往會出現(xiàn)一些問題，簡單歸納如下。

1.1學(xué)習(xí)興趣不高

高職院校的學(xué)生相對于本科院校而言，大多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為考試及格就可以了，往往熱衷與游戲世界，消極對待學(xué)習(xí)，學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣不高，有些學(xué)生對于自己不感興趣的課程往往就是消極對待，認(rèn)為只要不掛科就可以，及格萬歲的心理占據(jù)了學(xué)習(xí)的心態(tài)，這樣，學(xué)生就不會積極主動的去學(xué)習(xí)、去思考更不用說創(chuàng)新了。因為，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候往往都是跟著老師走，老師讓做什么就是什么，對待問題沒能深入的思考。因此，在課堂的教學(xué)中老師面臨的一個首要問題就是如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的積極性。

1.2教學(xué)以老師為主體

傳統(tǒng)的UGNX教學(xué)方式有很大的弊端，老師在課堂上講解知識點，學(xué)生在下面不知所謂，提不起精神。老師的教學(xué)主要以一個一個命令演示操作為主，學(xué)生在聽的過程中沒有實際的動手訓(xùn)練。老師會布置一些作業(yè)，等到學(xué)生上機訓(xùn)練的時候，學(xué)生只能按照老師在上課的時候說的簡單方法步驟，缺乏主動思考，當(dāng)遇到一個不一樣的實體建模時，就抓耳撓腮，不知所措，有的同學(xué)又不愿意和老師溝通，遇到不會的也就放棄了。這樣，在學(xué)生實際的建模過程中，往往對待簡單的零件可以做出來，但是遇到較復(fù)雜的零件時，就不知道該如何下手，其實那些基本功能學(xué)生也都掌握，但是就是缺乏將這些功能綜合運用，缺少分析問題的能力，更加的不會加以創(chuàng)新。

1.3傳統(tǒng)教材編排不合理

針對高職院校的教材有很對，形式也是五花八門，但往往都是換湯不換藥，實際的內(nèi)容都差不多，教材在編排時，往往都是把命令拆開，一個命令接著一個命令，如曲線、草圖、拉伸、掃略、特征操作等，然后再講解裝配、圖紙，最后再講幾個綜合的實例。教師按照教材上的安排，按部就班地進行講解，導(dǎo)致很多的命令被分解開來，無法把命令有機地結(jié)合起來。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)便會覺得枯燥乏味，學(xué)生的學(xué)習(xí)變得毫無目的而言。

對于以上提到的在教學(xué)中得幾點問題，本人把先進的教學(xué)方法運用到UGNX軟件的課堂教學(xué)中，經(jīng)過近幾年地嘗試已達(dá)到一定的教學(xué)效果。下面是近幾年在教學(xué)中的一點改進。

2教學(xué)做一體化教學(xué)改革

結(jié)合我院UGNX課程的教學(xué)形式，采用項目化案例教學(xué)，在教學(xué)上實現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式，從教學(xué)體系改革、教學(xué)方式改革、教學(xué)評價改革等方面論述了該課程的教學(xué)方法創(chuàng)新，其目的就是提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，采用企業(yè)的實際案例，來培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和團隊協(xié)作能力，力求可以將企業(yè)的實際工作理念帶人課堂。

2.1教學(xué)體系改革

在實際的教學(xué)中往往應(yīng)用企業(yè)的工作理念，課程教學(xué)體系不斷地創(chuàng)新，在教學(xué)時，通過對UGNX軟件的整體把握，通過軟件的整體性研究，本人在課堂講解將時，往往是使用企業(yè)的產(chǎn)品，有時加以改進，讓學(xué)生對待產(chǎn)品的設(shè)計可以有個循序漸進的過程。UGNX軟件對于我們學(xué)生而言主要就是實體建模、產(chǎn)品裝配、工程圖、計算機輔助制造等幾個主要部分。在對實例進行綜合改進的過程中，對零件加以創(chuàng)新，從而形成了一般、綜合、創(chuàng)新三個級別的零件模型，讓學(xué)生在學(xué)生的過程中可以逐步的加以深化，掌握知識點，直到最后可以獨立完成零件的建模、裝配、圖紙等。

表1中是本人課堂教學(xué)中的一些案例，在這些案例中分為三個層次，一般項目的實例比較簡單，主要是讓學(xué)生了解軟件的基本建模方法，熟悉軟件的界面，一般項目里一般會包含2-3個簡單的命令，從而學(xué)生可以快速地完成，使得學(xué)生對該軟件產(chǎn)生興趣，認(rèn)可這門課。綜合項目主要是訓(xùn)練學(xué)生對軟件的應(yīng)用和提高，使學(xué)生深化知識運用，達(dá)到觸類旁通的效果。創(chuàng)新項目以我們學(xué)生比較熟悉的機械產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品為項目，該項目將整個UGNX軟件中的大多數(shù)常用命令結(jié)合起來，在實際的任務(wù)分工中，學(xué)生各盡其職，通過團隊協(xié)作共同完成。然后老師進行點評，然后老師根據(jù)產(chǎn)品的特性、用途提出新的任務(wù)，學(xué)生根據(jù)新的要求，利用所學(xué)知識進行創(chuàng)新設(shè)計，從而完成一個產(chǎn)品的改進任務(wù)。

2.2教學(xué)方式改革

根據(jù)高職教學(xué)要求，需要對計算機輔助設(shè)計課程進行改革，在教學(xué)方法上將我們的理論教學(xué)與與企業(yè)實際生產(chǎn)產(chǎn)品項目相結(jié)合，從而實行教學(xué)做一體的教學(xué)模式。我院機汽學(xué)院一直致力于該項課程改革，現(xiàn)總結(jié)如下：

第一部分，主要是教師的教，也就是課堂上的理論教學(xué)，我們的做法是以一般項目為支撐，這些項目都是比較簡單的單一化實體零件，在上課時，主要是任課老師來完成，按照項目化教學(xué)要求，首先會對零件的外形和結(jié)構(gòu)特征進行分析、教師提出建模思路以及注意事項要點等基本知識，從而讓學(xué)對基本特征建模的方法加以掌握。

第二部分，主要是學(xué)生的學(xué)，以綜合項目為支撐，這些項目都是企業(yè)的實際產(chǎn)品，老師會和學(xué)生一起探討建模思路，給學(xué)生指引方向，然后有學(xué)生利用所學(xué)知識來完成這些任務(wù)，通過練習(xí)，學(xué)生可以對所學(xué)知識加以鞏固，通過練習(xí)也可以對理論知識的實際應(yīng)用得到提高，這樣學(xué)生們的時間建模速度和建模方法都得到了提高操作。老師在這一部分主要就是通過和學(xué)生的交流培養(yǎng)學(xué)生的獨自建模思路，重點培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，讓學(xué)生建模中加以思考整個建模過程，培養(yǎng)學(xué)生的興趣和能力，讓學(xué)生對計算機輔助設(shè)計有更加深入的了解。

第三部分，主要就是我們的做，這一部分我們是以創(chuàng)新項目為支撐，利用高校學(xué)生都熟知的綜合零件，目前我們采用的是齒輪泵，我們把齒輪泵的功能、特性給學(xué)生進行分析，然后學(xué)生通過建模、裝配，最后生成工程圖。我們老師在這部分的作用就是起到一個導(dǎo)向作用，對學(xué)生的疑問進行解答，要求學(xué)生能夠按時保質(zhì)保量地完成齒輪泵的工作。

2.3教學(xué)評價改革

為了體現(xiàn)教學(xué)改革的評價，我們最終對學(xué)生的評價應(yīng)該是不只是停留在普通的試卷上，而是要體現(xiàn)學(xué)生的能力的培養(yǎng)，我們的教學(xué)更重要的是學(xué)生的能力培養(yǎng)和學(xué)生興趣的培養(yǎng)。因此原來的考試方式也進行了改革，和教學(xué)做三個方面相匹配，將考核分為3個階段。

1）在老師“教”這一部分，是學(xué)生學(xué)習(xí)基本操作的階段，老師也主要是介紹基本特征的操作，我們主要是在平時上機訓(xùn)練中，針對學(xué)生的建模步驟進行考核，主要涉及模型的外觀，注重學(xué)生完成的基本功的培養(yǎng)。

2）在學(xué)生“學(xué)”這一部分，主要是學(xué)生自行完成老師布置的企業(yè)的項目，教師依據(jù)學(xué)生對零件的建模完成情況以及對知識綜合掌握的能力程度進行考核。

3）在“做”這一部分，我們更注重的學(xué)生自我綜合建模能力的培養(yǎng)、學(xué)生自我創(chuàng)新的能力發(fā)展培養(yǎng)，通過小組的合作，整體提交所布置的綜合任務(wù)，同時需要提交一個設(shè)計說明書，闡述自己操作步驟和感想體會，最后由教師根據(jù)實際完成情況綜合打分進行評價。

同時，我們在教學(xué)考核中加以創(chuàng)新，學(xué)生在學(xué)習(xí)完該門課程后都會有考取相對應(yīng)的國際認(rèn)證或者是職業(yè)資格證書，注重學(xué)生的是技能的培養(yǎng)。在UGNX這門課中，我們的做法是學(xué)生考取技能資格證書后，相應(yīng)的課程可以免考，實行以證代考。

3結(jié)束語

本文結(jié)合了UGNX軟件的特點，在教學(xué)方法上不再是以往的填鴨式教學(xué)，更加重改學(xué)生的自學(xué)能的培養(yǎng)，“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式，讓學(xué)生對待學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了UGNX課程的課堂教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生的積極性也被調(diào)動起來了，大多數(shù)學(xué)生都可以對自己的建模思路加以總結(jié)，可以舉一反三，從而創(chuàng)新能力自然而然地得到了加強。我院機械制造與自動化專業(yè)的學(xué)生采用此方法進行教學(xué)，學(xué)生參加省級工業(yè)產(chǎn)品造型及快速加工技能大賽中取得了3個二等獎的好成績。