高校轉(zhuǎn)型背景下CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程引入PBL法實(shí)踐教學(xué)的探討

胡瑞　許春霞

摘 要 CAD/CAM/CAE是一門理論與實(shí)踐結(jié)合較緊密的課程，以增強(qiáng)機(jī)械類學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)?；跈C(jī)械工程專業(yè)教學(xué)大綱服務(wù)于實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃，以PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)法著手，開展本專業(yè)PBL法的教學(xué)規(guī)劃、思路設(shè)計(jì)、教學(xué)環(huán)節(jié)、學(xué)習(xí)方法和效果評定等方面對CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程中PBL法的教學(xué)影響進(jìn)行了探索。本研究將有助于促進(jìn)PBL法在轉(zhuǎn)型背景下工科類高校CAD/CAM/CAE實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用和推廣。

關(guān)鍵詞 CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程 實(shí)踐教學(xué) PBL教學(xué)法 教學(xué)探索

高校轉(zhuǎn)型背景下，迫切需要應(yīng)用型本科院校著重以培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型和技能型人才為核心，改變重理論輕實(shí)踐、重知識輕能力的現(xiàn)狀。[1]CAD/CAM/CAE（CAD-Computer Aided Design；CAM-Computer Aided Manufacturing；CAE-Computer Aided Engineering）實(shí)踐教學(xué)是機(jī)械類專業(yè)實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育和應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。[2]國內(nèi)很多院校機(jī)械類專業(yè)成立時間雖然較久，但CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程教學(xué)體系尚不完善。部分專業(yè)課程缺少配套CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程內(nèi)容引入，同時實(shí)踐環(huán)節(jié)很多僅限于上機(jī)練習(xí)，使矛盾愈加突出。這不但影響了理論教學(xué)效果，還易導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生“重理論，輕實(shí)踐”的傾向。[2]基于此，迫切需要一種新型的CAD/CAM/CAE實(shí)踐教學(xué)體系來改善現(xiàn)狀。

為促進(jìn)CAD/CAM/CAE實(shí)踐教學(xué)，本文結(jié)合本校師資條件、設(shè)備儀器和實(shí)踐教學(xué)的具體情況，在CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程中引入了PBL教學(xué)法，探討了對PBL教學(xué)法適合CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程教學(xué)中的應(yīng)用研究。

1 CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程教學(xué)的目的與任務(wù)

CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程是機(jī)械類學(xué)生完成理論與實(shí)踐相促進(jìn)，以增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的訓(xùn)練課程體系之一。因此，CAD/CAM/CAE實(shí)踐教學(xué)體系改革需要優(yōu)化其教學(xué)模式、知識體系、課程設(shè)置和教學(xué)手段等，并提倡學(xué)生自主學(xué)習(xí)，以不斷提升CAD/CAM/CAE實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

2 PBL教學(xué)法原理

2.1 教法原理

PBL是Howard Barrow于1969年首創(chuàng)的以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，已成為國際上院校眾多課程中較為流行的教學(xué)模式。[3]本文將PBL法應(yīng)用在CAD/CAM/CAE實(shí)踐教學(xué)體系改革中，采取“以問題為中心、以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式，面向CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程的諸多問題探討，以增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和解決問題技能。

2.2 CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程引入PBL教學(xué)法

CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程教學(xué)中的PBL教學(xué)法的實(shí)施流程：指導(dǎo)教師在課堂講授CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程有關(guān)章節(jié)基本概念后，開展問題任務(wù)的設(shè)置與選取→按學(xué)習(xí)的目標(biāo)要求和考核知識點(diǎn)，提出并向?qū)W生下達(dá)問題任務(wù)→學(xué)生可多形式分組、組內(nèi)討論分工、問題任務(wù)選擇分組、提交問題任務(wù)解決方案→實(shí)踐操作可行后，開展成果交流并匯報(bào)→總結(jié)成功案例與評價(jià)模式開展。

3 CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程教學(xué)中的PBL教學(xué)法實(shí)施

3.1 知識原理講解

在機(jī)械類CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程內(nèi)容分解和安排中，指導(dǎo)老師首先需要細(xì)講課程內(nèi)容的基本原理和基礎(chǔ)知識，然后將其設(shè)置成相關(guān)聯(lián)的問題任務(wù)。PBL教學(xué)法要求參與實(shí)踐課程的學(xué)生應(yīng)具備了一定的專業(yè)基本原理/知識，其目標(biāo)就應(yīng)重點(diǎn)應(yīng)用這些基本原理/知識結(jié)合問題任務(wù)去拓展和創(chuàng)新課程實(shí)踐，而不僅僅是簡單體驗(yàn)、模仿和驗(yàn)證所學(xué)理論。

3.2 問題任務(wù)設(shè)計(jì)

在實(shí)踐課程中，指導(dǎo)老師通過巧設(shè)問題情境完成問題任務(wù)的設(shè)計(jì)和布置，并構(gòu)建各問題任務(wù)之間聯(lián)系和知識拓展網(wǎng)。PBL教學(xué)法的核心是導(dǎo)航作用——讓學(xué)生遵循問題任務(wù)對學(xué)習(xí)過程的貫穿作用，這些精心設(shè)計(jì)的問題任務(wù)是保證PBL教學(xué)法能夠取得良好教學(xué)效果的關(guān)鍵。

3.3 自主研討

指導(dǎo)老師應(yīng)根據(jù)問題任務(wù)將學(xué)生按照多種形式進(jìn)行分組學(xué)習(xí)，以方便各分組學(xué)生能夠進(jìn)行相應(yīng)成員和相應(yīng)問題進(jìn)行有效交流。本課程實(shí)踐教學(xué)采用的分組形式有以下3種：（1）混合分組，即將參與實(shí)踐課程教學(xué)的學(xué)生混合編組，不以成績、能力或性格按差異性進(jìn)行分組，這將有利于學(xué)生之間的相互帶動、相互提高和激發(fā)團(tuán)隊(duì)的合作精神；（2）能力分組，即將參與實(shí)踐課程教學(xué)的學(xué)生按能力同一編組，以成績、能力或性格相近學(xué)生進(jìn)行劃分成同一組，這將有利于指導(dǎo)老師因材施教進(jìn)行分層教學(xué)；（3）自由組合：即將參與實(shí)踐課程教學(xué)的學(xué)生按興趣自由組合，以興趣相近、感情相融學(xué)生進(jìn)行劃分成自由組合，這將有利于組內(nèi)學(xué)生培養(yǎng)共同進(jìn)退和攻堅(jiān)克難的求實(shí)精神。

上述3種教學(xué)分組形式可以互為補(bǔ)充、統(tǒng)籌兼顧，并在一段時間后各分組學(xué)生可以協(xié)作調(diào)整，以促使各分組內(nèi)、組間伙伴教學(xué)或指導(dǎo)的實(shí)踐機(jī)會最優(yōu)化。

3.4 PBL教學(xué)法的動態(tài)評價(jià)

評價(jià)是PBL教學(xué)法過程中非常重要的環(huán)節(jié)，通過評價(jià)能反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，向?qū)W生提供及時、恰當(dāng)?shù)姆答仭AD/CAM/CAE實(shí)踐課程引入PBL教學(xué)法采用發(fā)展性的動態(tài)評價(jià)分析方法，其組成：（1）評價(jià)內(nèi)容：本實(shí)踐課程采用多種評價(jià)并行的方式。PBL教學(xué)法評價(jià)應(yīng)基于學(xué)生個人和整個小組成員開展該課程前后的多方面變化及反饋效果為依據(jù)，而不是僅僅依靠學(xué)生成績的高低來判斷。（2）評價(jià)主體：為了使CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程引入PBL教學(xué)法效果的評價(jià)是多元化，其評價(jià)主體除了指導(dǎo)教師評價(jià)、組內(nèi)成員評價(jià)和組員自我評價(jià)外，還應(yīng)有參與學(xué)生對指導(dǎo)老師的評價(jià)。（3）評價(jià)范圍：組內(nèi)評價(jià)與組間評價(jià)相結(jié)合。組內(nèi)評價(jià)可參考實(shí)踐教學(xué)中學(xué)生研討中其發(fā)言的次數(shù)、解決問題任務(wù)的貢獻(xiàn)、資料有效收集程度和書面報(bào)告質(zhì)量等進(jìn)行綜合動態(tài)評估；組間評價(jià)可根據(jù)每次分組討論會中各組組員之間的合作解決問題次數(shù)、方案討論參與度和結(jié)果匯報(bào)貢獻(xiàn)度等方面考查。

3.5 實(shí)施效果對比研究

為驗(yàn)證應(yīng)用PBL法的新型CAD/CAM/CAE實(shí)踐教學(xué)模式的效果，以南昌工程學(xué)院機(jī)械與電氣學(xué)院的機(jī)械工程專業(yè)為試點(diǎn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)2015年級和2016年級中各抽取2個班級作為試點(diǎn)班級，對其開展PBL法的新型CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程教學(xué)，并在學(xué)期末對該年級學(xué)生進(jìn)行訪談?wù){(diào)查、理論成績、綜合解決實(shí)踐成果、創(chuàng)新類比賽成績進(jìn)行對比分析，把PBL法的CAD/CAM/CAE實(shí)踐教學(xué)模式的效果與舊實(shí)踐教學(xué)模式的效果進(jìn)行對比研究；基于數(shù)據(jù)分析與結(jié)果討論，開展PBL法的教學(xué)效果和注意事項(xiàng)的總結(jié)與歸納等。

4 CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程教學(xué)中PBL法的影響因素

4.1 課程的問題任務(wù)

設(shè)計(jì)的課程問題任務(wù)主要來源于兩個方面：（1）學(xué)生所在學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域中可拓展知識相關(guān)聯(lián)的其他學(xué)科，其可能涉及到的學(xué)習(xí)問題、拓展及困擾所在。（2）機(jī)械類企業(yè)實(shí)踐作業(yè)過程中常常出現(xiàn)的問題。高質(zhì)量的問題任務(wù)設(shè)計(jì)有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維訓(xùn)練和橫向思維拓展，以促進(jìn)學(xué)生通過實(shí)踐加深理論知識的理解和深化，這是該環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的初始目的。

4.2 教師的隱性作用

PBL教學(xué)法是以學(xué)生為主并激發(fā)其自主探究問題任務(wù)的開放式模式，指導(dǎo)老師作用從表面看像是弱化了，但其引導(dǎo)和意見反饋為主的隱性作用卻加強(qiáng)了。[4]PBL教學(xué)法在實(shí)踐教學(xué)過程中對指導(dǎo)老師綜合素質(zhì)提升有相應(yīng)的嚴(yán)格要求，指導(dǎo)老師不但需要熟練掌握各章節(jié)涉及本專業(yè)的知識體系和CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程的詳細(xì)內(nèi)容，還需要具備相關(guān)學(xué)科知識、較好的邏輯思維能力、熟練的實(shí)踐操作能力、靈活的知識應(yīng)用能力和提出問題與分享解決方案的能力、善于激發(fā)參與實(shí)踐課程學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，以實(shí)現(xiàn)寓教于樂和把握課堂進(jìn)度等技巧。

4.3 學(xué)生的參與度

PBL教學(xué)法在CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程中的成功實(shí)施，除了指導(dǎo)老師積極引導(dǎo)和幫助外，參與實(shí)踐學(xué)習(xí)的學(xué)生也應(yīng)主動配合，其首先要積極查找相關(guān)問題任務(wù)的資料、在各分組內(nèi)應(yīng)主動開展與其他組員的交流溝通，并通過有效研討獲得這些問題任務(wù)的最佳方案，并經(jīng)多次驗(yàn)證與意見反饋，直到實(shí)踐教學(xué)問題任務(wù)真正圓滿解決。

5 結(jié)論

PBL教學(xué)法引入CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程中，是將問題任務(wù)貫穿于實(shí)踐課程的教學(xué)中，以驅(qū)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、鍛煉創(chuàng)新思維和提升自我實(shí)踐動手能力的教學(xué)模式，其可激發(fā)實(shí)踐過程中參與學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，以提高學(xué)生對本專業(yè)及課程的熟悉程度。與此同時，也增強(qiáng)了教師自我學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)適宜問題任務(wù)的能力，以提升自己的教學(xué)水平。因此，PBL教學(xué)法在高校轉(zhuǎn)型背景下可廣泛應(yīng)用在應(yīng)用型高校CAD/CAM/CAE實(shí)踐課程教學(xué)中。

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