SolidWorks三維設(shè)計(jì)課程的項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐

汪秀珍 段俊霞

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢：430415)

0 引言

項(xiàng)目式教學(xué)法是師生共同實(shí)施一個(gè)完整的工作項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生通過項(xiàng)目的進(jìn)行,了解并把握整個(gè)過程及每一個(gè)環(huán)節(jié)中的基本要求。項(xiàng)目式教學(xué)法最顯著的特點(diǎn)是“以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，改變了以往“教師講，學(xué)生聽”的被動(dòng)教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式[1-3]。

SolidWorks三維設(shè)計(jì)課程是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在完成機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、AutoCAD繪圖等課程后所開設(shè)的一門專業(yè)課程。課程借助一個(gè)個(gè)指定項(xiàng)目的完成，提高學(xué)生綜合應(yīng)用本課程專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。本課程用項(xiàng)目式教學(xué)法開展教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生參與項(xiàng)目進(jìn)行的整個(gè)過程，基于項(xiàng)目的實(shí)踐訓(xùn)練使學(xué)生認(rèn)清工程實(shí)際中的具體問題，更加深入地參與其中。

1 項(xiàng)目式教學(xué)法實(shí)踐

1.1 項(xiàng)目的選擇和設(shè)計(jì)

SolidWorks三維設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容涉及草圖繪制、零件設(shè)計(jì)、虛擬裝配設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真和工程圖創(chuàng)建共四大模塊。項(xiàng)目的設(shè)置依據(jù)可操作性、可行性、覆蓋性、漸進(jìn)性等原則，根據(jù)教學(xué)需要設(shè)置有獨(dú)立項(xiàng)目和綜合項(xiàng)目2種形式，其中獨(dú)立項(xiàng)目圍繞單個(gè)模塊的能力訓(xùn)練進(jìn)行，綜合項(xiàng)目則同時(shí)進(jìn)行多個(gè)模塊的能力訓(xùn)練。無論何種項(xiàng)目，為了保證與實(shí)踐結(jié)合，都盡量選取生產(chǎn)實(shí)例。本課程主要項(xiàng)目如表 1所示。

表1 SolidWorks三維設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目一覽表

下面以綜合項(xiàng)目為例介紹項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路。(1)可行性：該課程始終在機(jī)房開展“教學(xué)做一體化”教學(xué)，學(xué)生單機(jī)單座，每次課程都要進(jìn)行理論講授和實(shí)際操作，并安排有配套的課內(nèi)及課外練習(xí)，保證學(xué)生在進(jìn)行綜合項(xiàng)目之前已具備草圖繪制、零件設(shè)計(jì)、虛擬裝配及創(chuàng)建工程圖的基本能力[4]。(2)可操作性：綜合項(xiàng)目選擇虎鉗，一則虎鉗是學(xué)生在前期理論課程的學(xué)習(xí)中不斷接觸的一個(gè)機(jī)械設(shè)備，如機(jī)械制圖課程里涉及該設(shè)備組成及各部分的零件圖、裝配圖等圖樣的讀圖和繪制；機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程里涉及該設(shè)備的工作原理，尤其是螺旋傳動(dòng)。二則虎鉗也是學(xué)生在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)課程學(xué)習(xí)及訓(xùn)練時(shí)頻繁接觸的機(jī)械設(shè)備，如在進(jìn)行鉗工實(shí)訓(xùn)時(shí)，學(xué)生使用虎鉗裝夾工件，完成劃線等工作。學(xué)生對(duì)該設(shè)備有一定的了解，有助于提高學(xué)習(xí)興趣和積極性，也有利于學(xué)生完成項(xiàng)目后進(jìn)行自檢。(3)覆蓋性：虎鉗項(xiàng)目涵蓋SolidWorks三維設(shè)計(jì)課程草圖繪制、零件設(shè)計(jì)、虛擬裝配及工程圖創(chuàng)建所有的四個(gè)模塊；虎鉗一共包含絲桿、方螺母、動(dòng)掌等10個(gè)零件，絲桿使用旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃描等建模方法，其它零件也要使用各種基礎(chǔ)建模方法和倒角、圓角、孔等工程特征；將10個(gè)零件依次安裝組裝成虎鉗，要使用標(biāo)準(zhǔn)配合的同心、重合、平行等；進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)要使用高級(jí)配合的距離來實(shí)現(xiàn)動(dòng)掌的運(yùn)動(dòng)范圍，同時(shí)要使用機(jī)械配合完成絲桿和方螺母間的螺旋傳動(dòng)配置；最后要生成底座的零件圖及虎鉗的裝配圖。整個(gè)項(xiàng)目覆蓋了課程教學(xué)的所有基本內(nèi)容，項(xiàng)目完成可以保證學(xué)生具備本課程所要求的各項(xiàng)能力。(4)漸進(jìn)性：獨(dú)立教學(xué)項(xiàng)目設(shè)置都是從簡單到復(fù)雜，進(jìn)而又從單一的訓(xùn)練項(xiàng)目逐漸過渡到綜合項(xiàng)目。

1.2 項(xiàng)目實(shí)施

SolidWorks三維設(shè)計(jì)課程總學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，其中48學(xué)時(shí)進(jìn)行前期的單項(xiàng)訓(xùn)練項(xiàng)目的理論教學(xué)及實(shí)踐，每周4學(xué)時(shí)，共12周。最后16個(gè)學(xué)時(shí)完成綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，學(xué)時(shí)分配見表 2。要完成綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，對(duì)于部份學(xué)生16個(gè)學(xué)時(shí)明顯不夠，因此在做綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目期間，課程是連續(xù)進(jìn)行，而且機(jī)房是延長開放時(shí)間，保證學(xué)生可以充分利用課余時(shí)間。在實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行前，教師發(fā)布完成項(xiàng)目所需的零件圖及裝配圖，并說明最后提交的資料明細(xì)如下：(1)所有零件及組件的源文件；(2)裝配圖爆炸視頻及裝配體運(yùn)動(dòng)仿真視頻；(3)一篇實(shí)訓(xùn)總結(jié)。學(xué)生根據(jù)自己的情況安排每日進(jìn)度，教師根據(jù)學(xué)生需要予以集中講解或者單獨(dú)輔導(dǎo)。

表2 SolidWorks三維設(shè)計(jì)課程學(xué)時(shí)分配表

前期進(jìn)行獨(dú)立項(xiàng)目的理論教學(xué)和實(shí)踐是后期綜合項(xiàng)目順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，因此一定要保證教學(xué)效果。獨(dú)立項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到應(yīng)該與我院學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識(shí)相關(guān)聯(lián)，因此獨(dú)立項(xiàng)目涵蓋了機(jī)械行業(yè)中常見的零件、部件及常用機(jī)構(gòu)等，學(xué)生在不同的課程反復(fù)學(xué)習(xí)與該零部件和機(jī)構(gòu)有關(guān)的內(nèi)容，從不同的角度了解、掌握、使用常用零部件和機(jī)構(gòu)。本課程在此基礎(chǔ)上再詳細(xì)講解與三維設(shè)計(jì)相關(guān)的知識(shí)，此種做法保證了教學(xué)的連續(xù)性。學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有一定程度的了解基礎(chǔ)，在此前提下學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，接受新知識(shí)快，保證了教學(xué)效果。

在前期獨(dú)立項(xiàng)目順利進(jìn)行的基礎(chǔ)下，綜合項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)過程開展順利。實(shí)訓(xùn)中教師針對(duì)學(xué)生在進(jìn)行絲杠和方螺母建模時(shí)螺紋創(chuàng)建的難點(diǎn)進(jìn)行集中講解；針對(duì)個(gè)別同學(xué)底座建模時(shí)的尺寸疑惑予以個(gè)別輔導(dǎo)；裝配完成后集中講解螺旋傳動(dòng)的設(shè)置方法，模擬動(dòng)掌裝夾工件的運(yùn)動(dòng)。學(xué)生實(shí)訓(xùn)過程中積極性非常高，能保持90min以上甚至半天時(shí)間的專注工作，有問題互相討論、請(qǐng)教，形成了你追我趕的學(xué)習(xí)競賽。書寫實(shí)訓(xùn)總結(jié)時(shí)認(rèn)真回顧和總結(jié)實(shí)訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，分析學(xué)習(xí)過程中的問題及后期改進(jìn)措施。

2 實(shí)踐總結(jié)

2.1 項(xiàng)目式教學(xué)法實(shí)施效果

進(jìn)行綜合項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)時(shí)，以機(jī)械設(shè)計(jì)與制造試點(diǎn)班教學(xué)為例，本班學(xué)生21人，3人提前完成項(xiàng)目任務(wù)，剩余時(shí)間又完成了另一項(xiàng)目(千斤頂)的零件建模、裝配及運(yùn)動(dòng)仿真，圖樣如圖1左所示。其他學(xué)生均在規(guī)定時(shí)間提交了所有資料，如圖1右所示。

圖1 千斤頂裝配圖及提交文件

分析本班規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交的資料可知，作為訓(xùn)練及增強(qiáng)學(xué)生零件建模、零件裝配、工程圖及運(yùn)動(dòng)仿真三維設(shè)計(jì)能力的綜合項(xiàng)目，虎鉗的難度和工作量是合適的。在總課時(shí)有限的情況下所設(shè)置的16個(gè)學(xué)時(shí)也是比較合適的。

綜合分析可知，對(duì)于學(xué)生而言，這個(gè)綜合項(xiàng)目不僅讓學(xué)生重新復(fù)習(xí)了課程的主要內(nèi)容，提升了本課程要求的各項(xiàng)綜合能力，而且對(duì)于學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課程——機(jī)械制圖的讀圖能力有進(jìn)一步的提高；對(duì)于機(jī)械行業(yè)常用的工裝夾具如臺(tái)虎鉗有了更深入的了解；對(duì)于螺旋傳動(dòng)這種傳動(dòng)方式有了深刻的體驗(yàn)；有利于督促學(xué)生反思自己的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)于教師而言，認(rèn)真分析這個(gè)綜合項(xiàng)目的完成情況，可以更清楚學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的難點(diǎn)，看到學(xué)生之間的差距，對(duì)于不同層次的學(xué)生合理安排學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.2 項(xiàng)目式教學(xué)法實(shí)施的意義

(1)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。項(xiàng)目式教學(xué)法通過一個(gè)個(gè)具體項(xiàng)目組織教學(xué)，學(xué)生是實(shí)施項(xiàng)目的主體，學(xué)生學(xué)習(xí)目的明確、興趣濃厚。如果學(xué)生參與的項(xiàng)目是之前就有所了解或者熟悉的，就更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生能時(shí)常體會(huì)到成功的喜悅，這更能強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

(2)有助于培養(yǎng)學(xué)生的多種能力。項(xiàng)目式教學(xué)法的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力、分析和解決問題的能力、協(xié)作和互助能力、交際和交流能力。本課程的獨(dú)立項(xiàng)目和綜合項(xiàng)目都是學(xué)生較熟悉的零件、部件及機(jī)構(gòu)，學(xué)生可以通過小組內(nèi)及小組間的充分交流和討論，復(fù)習(xí)舊知識(shí)，學(xué)習(xí)新技能。項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生提高了合作能力，強(qiáng)化了團(tuán)隊(duì)意識(shí)，從而具備當(dāng)前社會(huì)化大生產(chǎn)所要求的基本素質(zhì)。項(xiàng)目式教學(xué)法提供了培養(yǎng)綜合能力的機(jī)會(huì)，是培養(yǎng)高技能人才的有效途徑和方法。

(3)有利于教育教學(xué)改革。項(xiàng)目教學(xué)主要過程不是以教師講授為主，而是以學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主踐行、自主操作為主要教學(xué)過程。學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”過程和教師“主導(dǎo)教學(xué)過程”是有區(qū)別的。項(xiàng)目式教學(xué)法有利于推動(dòng)“以學(xué)生為本，以服務(wù)為宗旨”的職業(yè)教育教學(xué)改革。

3 實(shí)踐思考

3.1 項(xiàng)目內(nèi)容的選取

獨(dú)立項(xiàng)目的選擇要對(duì)于學(xué)生的單項(xiàng)能力培養(yǎng)具有針對(duì)性，且盡量選取學(xué)生熟悉的機(jī)械零件、部件及機(jī)構(gòu)。綜合性項(xiàng)目要包含全部教學(xué)內(nèi)容并盡可能自然、有機(jī)地結(jié)合多項(xiàng)知識(shí)點(diǎn)。其次，項(xiàng)目的難易度應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平來確定。后續(xù)課程可以繼續(xù)開發(fā)更多有針對(duì)性的項(xiàng)目。

3.2 項(xiàng)目總結(jié)必不可少

項(xiàng)目總結(jié)包括思路總結(jié)和技巧總結(jié)，思路總結(jié)可以幫助學(xué)生明晰項(xiàng)目完成的最佳思考方法，總結(jié)自己理論上的不足。技巧總結(jié)中，“一題多解”是應(yīng)該極力推薦的，每一種方法不管難易都應(yīng)該展示給學(xué)生，再由學(xué)生和教師共同評(píng)價(jià)各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，這樣，學(xué)生可以學(xué)到更多的操作技巧，全面吸收整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)的精髓。