案例教學法在汽車CAD/CAE課程中的應用

莫麗蓉 莫德赟 唐學幫

【摘要】高校工科專業(yè)的學生在初學三維建模軟件時易產生恐懼感和挫敗感。為解決此問題，針對以UG NX10.0為載體的汽車CAD/CAE課程，文章介紹了該課程常用的幾種教學方法的特點，并結合作者教學實踐經歷，重點展示了案例教學法在該課程中的應用，并得出了教學方法應不斷改革以適應學生的結論。

【關鍵詞】汽車CAD/CAE課程;教學方法;案例教學法

一、引言

汽車CAD/CAE課程是本校面向車輛工程專業(yè)開設的一門應用性、實踐性很強的專業(yè)選修課。該課程以UG NX10.0為載體，將UG繪圖知識與汽車零部件的測繪相結合，以UG常a用命令和汽車零件的測繪方法為主要講授對象，培養(yǎng)學生的工程實踐能力，為學習后續(xù)課程以及將來從事汽車行業(yè)相關領域的產品設計及開發(fā)打下一定的基礎。

通過本課程的學習，學生對UG技術的發(fā)展和應用有了一個全面的了解，能夠利用所學知識輔助本課程的學習，學會思考，運用其他學科知識來解決汽車結構上的設計問題。能掌握基本幾何圖元的繪制和編輯方法;掌握UG軟件的草圖繪制功能;熟練運用UG軟件進行零件的三維造型設計;能夠熟練運用UG軟件進行零件的裝配;熟練運用UG軟件進行工程圖設計。學會用UG去解決生產設計中的問題，掌握用UG測繪常見的汽車零部件，為學生進入無紙化的測繪作業(yè)提供實質性的幫助。使學生具備三維實體造型、建模、裝配、制圖能力，培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)良好的協(xié)作精神，培養(yǎng)實事求是的學風和創(chuàng)新精神。

由于學生學習基礎較差，對平面幾何和立體幾何的知識掌握不足，又缺乏一定的實踐經驗和感性認識，空間想象能力普遍較差，這就造成很多學生在學習汽車CAD/CAE課程時普遍感覺很難，甚至有些學生有恐懼感。因此在教學過程中，針對不同的授課內容及學生的能力水平，應靈活選擇不同的教學方法，如傳統(tǒng)教學法、案例教學法和項目教學法等。本文將介紹這幾種常用教學方法的特點，并根據自身教學經驗舉例說明案例教學法在汽車CAD/CAE課程中的實用性。

二、教學方法的比較

（一）傳統(tǒng)教學法的特點

傳統(tǒng)教學法，即按照課程選定教材設定的章節(jié)有順序地系統(tǒng)講授每一個命令、功能及操作方法，再解釋該命令的適用場合，最后在多個命令講授完畢后，再進行綜合分析及實例訓練的一種教學方法。

該方法的優(yōu)勢在于可減少教師的備課時間，對于教學經驗不足的新手教師要求不高，只需按部就班地呈現教學內容。另外，該方法的弊端在于教師在講授知識點的時候，學生難以長時間高度集中注意力，隨著時間推移，學生的學習興趣下降，面對較多新知識時容易遺忘前面所講授過的內容，在實例操作過程中不能順利地綜合運用所學操作命令及技巧，既打擊了學生的學習積極性，又影響了教師的預期教學效果，易導致教學效率大打折扣。

該方法要求授課教師熟知教材的內容安排，準確把握每堂課要講授的新知識量，避免造成學生因對新知識難以消化、無法理解而造成后續(xù)實例練習時無從下手的局面。

（二）案例教學法的特點

案例教學法是一種以案例為基礎的教學方法，針對本門課程，即依托具體的模型實例，在演示和講授實例的過程中呈現知識點的一種教學方法。案例的選擇極為重要，它是為教學目標服務的，因此應該具有典型性，且應該與所對應的理論知識有直接的聯系。在挑選案例時，應注意所選案例要緊扣教學內容，案例分析的目的是使學生加深對所學理論知識的理解和運用理論知識解決實際問題的能力，因此，所選案例必須是針對課程內容的。

該方法與傳統(tǒng)教學法相比，更有針對性，學生在繪制模型的同時，對知識點進行實踐操作練習，邊學邊用，邊用邊學，更利于學生對新知識點的理解、掌握和運用。案例教學法應采用講練交替的方式進行，分階段講解和練習，學生可及時消化知識內容，加深印象。

（三）項目教學法的特點

項目教學法，即將整門課程所要教授的知識內容編制成一個個項目，像工程項目一樣貫穿整本教材，教師圍繞項目組織開展教學。該教學方法不再把教師掌握的現成知識技能傳遞給學生作為教學追求的目標，或者說不是簡單地讓學生按照教師的安排和講授去得到一個結果，而是在教師的指導下，學生去尋找得到這個結果的途徑，最終得到這個結果，并進行展示和自我評價，學習的重點在學習過程而非學習結果，在這個過程中鍛煉各種能力。教師已經不再處于教學中的主體地位，而是成為學生學習過程中的引導者、指導者和監(jiān)督者，學生具有90%的積極性。

這種教學方式更適合有一定基礎的學生，對于初學者有可能難以調動其學習積極性，稍有一個環(huán)節(jié)跟不上，容易掉隊，但又不易重新跟上項目，學生極易產生學習挫敗感，從而打擊學生的自信心。

三、實踐教學環(huán)節(jié)

本課程面對的是車輛工程專業(yè)的低年級學生，初次接觸三維建模軟件，對該類軟件的建模流程還未形成。本課程主要講授四個模塊，分別是草圖繪制、實體建模、裝配建模和工程圖繪制。草圖繪制是實現參數化建模的基礎，是整個課程的重點核心內容。實體建模、裝配建模和工程圖繪制是草圖繪制的延伸，是工程實踐中的常用模塊，是學生未來從事汽車行業(yè)相關領域的產品設計及開發(fā)的必備技能。

本人基于多年的教學經驗，發(fā)現在教學中運用以案例教學法為主、傳統(tǒng)教學法為輔的方法，更有利于初學者學習汽車CAD/CAE課程。本文將主要介紹案例教學法在汽車CAD/CAE課程中的應用。案例教學法講究“教學”與“練習”相結合，同時把涵蓋初級、中級、高級練習的題庫當作學生的課外訓練，便于覆蓋不同學習能力的學生。授課過程中，本人時常教導學生要養(yǎng)成良好的繪圖習慣，面對模型時不要急于開展畫圖工作，而是要明白第一步是學會讀圖識圖，要有清晰的建模思路，再開始動手，否則容易導致事倍功半。下面以某個實體建模為例，如圖1所示，介紹案例教學法的具體實施過程。

本案例包含的知識點有草圖繪制的基礎知識點，以及實體建模中的拉伸命令等。整個案例大致分為4個階段。第一階段如圖2所示，畫出一個封閉草圖，并選擇所需曲線進行拉伸，得到實體。第二階段如圖3所示，畫出未封閉的草圖截面，需要提醒學生注意草圖繪制的原點選取，通過拉伸命令可得到實體模型。對比兩種拉伸截面，一個為封閉截面，一個為開放式截面，如何選擇才能拉伸出實體模型，這個問題是本案例重點需要學生掌握的，通過實例操作，學生印象得到加深。在做拉伸命令的同時，運行布爾求交運算，便可得到如圖3所示的模型。第三階段，拉伸圖2中草圖的部分曲線，并與現有模型做布爾求和運算，得到如圖4所示的模型。第四階段，細節(jié)特征處理，如倒圓角、倒斜角等，完成建模，如圖5所示。

在采用案例教學法后，邊講授邊練習，學生既可以鞏固之前所學知識，又能消化新知識，更能加深對拉伸命令中進行布爾求交運算的理解和運用，能夠觸類旁通，更好地運用到其他的模型實例中。

四、結語

教學方法種類繁多，特點各異，教師在教學過程中要總結各類教學方法的特點及適用場合，不僅要提升自己的教學專業(yè)知識水平，也要對教學方法有一定的改革和提高，要不斷完善，因人而異，因材施教，始終圍繞“以學生為主體”這一原則，以“增強學生學習積極性和自信心”為導向，不斷探索新方法，以便于更好地實施適合自己、適合學生的教學方法。

【參考文獻】

[1]何劍波.淺談基于UG NX6三維建模的機械類課程教學[J].科技資訊，2014（31）：137.

[2]鄭軍生，鄭清生.探索UG建模在教學中的應用[J].成功（教育），2012（10）：289.

[3]彭廣耀.UG建模技術在機械制圖教學中的探索[J].中國教育技術裝備，2014（06）：97-98.

[4]陽娣莎，王江蘭.UG軟件應用課程項目化教學改革的探索與實踐[J].中國教育技術裝備，2015（20）：108-109.

[5]陳炎冬，楊敏.基于UG NX軟件的“機械CAD應用”課程教學改革探討[J].江蘇科技信息，2016（29）：35-37.

[6]許啟高.案例教學法在《UG》課程中的應用與實踐[J].科技資訊，2016（33）：84-85.

[7]梅紅霞.項目教學法在UG教學中的應用[J].科技風，2017（02）：30.

[8]趙伶杰.淺談UG建模教學方法[J].職業(yè)，2013（33）：146-147.