機(jī)械CAD/CAM課程的教學(xué)改革探究與實(shí)踐

【摘" 要】 機(jī)械CAD/CAM課程是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課，然而傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在很多不足?；诖?，文章將從改革教學(xué)理念、整合教學(xué)內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)跨課程融合、豐富教學(xué)方法和手段以及建立科學(xué)的考評(píng)體系這五個(gè)方面進(jìn)行改革探索，確定了項(xiàng)目式教學(xué)法，采用實(shí)踐項(xiàng)目和知識(shí)技能一體化的教學(xué)模式，從而提高了教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】 機(jī)械CAD/CAM；教學(xué)改革；項(xiàng)目式教學(xué)法

機(jī)械CAD/CAM是在計(jì)算機(jī)軟件與信息技術(shù)以及現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)、制造信息技術(shù)交叉滲透下發(fā)展起來(lái)的一門(mén)復(fù)合型工程應(yīng)用技術(shù)。目前，它已廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)和制造行業(yè)，能夠大幅減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)試的成本，因此成為現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的必備工具。這也使得企業(yè)對(duì)機(jī)械類畢業(yè)生的軟件應(yīng)用能力有著較高的期望。為了滿足社會(huì)和企業(yè)的需求，培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才，需要對(duì)機(jī)械CAD/CAM課程進(jìn)行深入的教學(xué)改革。

一、傳統(tǒng)課程教學(xué)的不足

基于應(yīng)用型本科高等學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)校以學(xué)生為中心，以需求為導(dǎo)向，將培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力作為核心任務(wù)。本課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化本科專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課。然而，以往的傳統(tǒng)式課程教學(xué)中存在諸多問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

首先，教材中的部分內(nèi)容往往會(huì)滯后于學(xué)科的發(fā)展前沿和企業(yè)的最新技術(shù)應(yīng)用，導(dǎo)致所授內(nèi)容與時(shí)代發(fā)展相脫節(jié)，學(xué)生所學(xué)的知識(shí)和技能與企業(yè)的實(shí)際需求存在差距。同時(shí)，學(xué)生也面臨一些學(xué)習(xí)困難，如部分知識(shí)點(diǎn)難以理解、枯燥乏味等，并且對(duì)課程內(nèi)容的實(shí)用性有所擔(dān)憂，不知其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

其次，在機(jī)械CAD/CAM課程的教學(xué)中，大多依然采用傳統(tǒng)的以講授為主、指令式教學(xué)。教師應(yīng)用課件對(duì)相關(guān)的概念、原理和方法進(jìn)行講解，雖結(jié)合了軟件演示，但往往過(guò)于注重理論知識(shí)的灌輸。教學(xué)基本以課堂教學(xué)為主，機(jī)房實(shí)驗(yàn)為輔，導(dǎo)致理論知識(shí)過(guò)多，而實(shí)踐不足。教學(xué)方法單一，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不高，課堂氛圍沉悶，教學(xué)效果不理想。

再次，教學(xué)評(píng)價(jià)方面也較為單一，主要以期末考試成績(jī)?yōu)橹?。這種單一的評(píng)價(jià)模式忽視了學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程的積累，極大影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。學(xué)生只能在期末考試前進(jìn)行短暫復(fù)習(xí)，臨時(shí)突擊，對(duì)課程內(nèi)容的理解也停留在片段化和機(jī)械化的記憶上，只是為了應(yīng)付期末考試。這使得學(xué)生很難將復(fù)雜、分散的知識(shí)點(diǎn)完全理解、融會(huì)貫通，并未真正掌握CAD/CAM技術(shù)。

此外，機(jī)械CAD/CAM課程作為一門(mén)軟件課程，內(nèi)容偏抽象，包括二維工程圖、三維模型等。模型復(fù)雜的基礎(chǔ)上，部分學(xué)生的空間想象能力相對(duì)較差，這也增加了學(xué)習(xí)難度。

二、教學(xué)創(chuàng)新的具體方法和舉措

（一）改革教學(xué)理念

在機(jī)械CAD/CAM教學(xué)領(lǐng)域，教學(xué)理念的更新是推動(dòng)教學(xué)管理創(chuàng)新的首要前提。傳統(tǒng)課程教學(xué)中采用的是以教師為中心的教學(xué)模式，而改革教學(xué)理念則要求強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性和參與性。教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心，以需求為導(dǎo)向，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，為他們的后續(xù)學(xué)習(xí)和工作奠定良好的基礎(chǔ)。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)操，學(xué)生可以積極參與教學(xué)過(guò)程，提高學(xué)習(xí)效果，并培養(yǎng)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

（二）整合教學(xué)內(nèi)容

多渠道整合機(jī)械CAD/CAM教學(xué)內(nèi)容，融入最新的前沿知識(shí)和技術(shù)。課程內(nèi)容應(yīng)根據(jù)課程目標(biāo)進(jìn)行合理分配，結(jié)合課程的專業(yè)知識(shí)和技能要求，并注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。最終確定以由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的遞進(jìn)式五個(gè)項(xiàng)目為載體，將CAD/CAM技術(shù)與具體項(xiàng)目相結(jié)合，讓學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)習(xí)和應(yīng)用這些技術(shù)。設(shè)計(jì)逐步復(fù)雜、難度遞增的項(xiàng)目，讓學(xué)生在完成這些項(xiàng)目的過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)低階的雙基目標(biāo)，即掌握基礎(chǔ)操作技能；同時(shí)，通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)策略的鍛煉，完成知識(shí)的理解遷移，逐步培養(yǎng)其高階素養(yǎng)目標(biāo)。具體項(xiàng)目如表1所示。

機(jī)械CAD/CAM課程與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控加工等專業(yè)課程有密切聯(lián)系，包含了建模、工程圖、裝配、加工編程、曲面建模等模塊。分模塊學(xué)習(xí)時(shí)學(xué)生較難建立CAD/CAM整體框架，不理解其實(shí)際用處。而項(xiàng)目案例結(jié)合了多模塊內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)要求需要查閱資料，討論思考模塊知識(shí)點(diǎn)，理清設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)，才能完成項(xiàng)目。學(xué)生在此過(guò)程中能體會(huì)到完成項(xiàng)目的成就感，提高學(xué)習(xí)的積極性。

（三）跨課程融合設(shè)計(jì)

機(jī)械類的專業(yè)課程包含機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用、現(xiàn)代制造技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)等課程，其中部分專業(yè)課程與CAD/CAM之間存在著密切聯(lián)系。本課程可以起到承上啟下的銜接作用。例如，在CAD軟件中的模型生成工程圖模塊，就綜合應(yīng)用了機(jī)械制圖中關(guān)于投影、剖視圖等知識(shí)點(diǎn)，可以幫助學(xué)生更清晰、直觀地了解圖形要素之間的關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生的空間想象思維，并加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。在運(yùn)動(dòng)仿真模塊，學(xué)生可以直觀地看到機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)中典型案例的實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程，從而更能領(lǐng)會(huì)原有的設(shè)計(jì)知識(shí)。CAM模塊則通過(guò)引入案例實(shí)現(xiàn)零件的銑削加工編程，并在后期的現(xiàn)代制造技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)中進(jìn)行實(shí)際加工，讓學(xué)生切身體會(huì)到工藝編制的重要性。機(jī)械相關(guān)課程與CAD/CAM的跨課程融合，極大豐富了課程的內(nèi)涵，拓寬了學(xué)生的專業(yè)視野，也為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（四）更新教學(xué)方法和手段

實(shí)施以項(xiàng)目化教學(xué)方法為主，以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。在這種模式中，教師的講授與學(xué)生的實(shí)踐相結(jié)合，高度重視學(xué)生的主體性和參與性，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生從過(guò)去被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐，能夠更加積極地參與到教學(xué)過(guò)程中，從而提高學(xué)習(xí)效果，并有效培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力、空間思維能力以及解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。在教學(xué)過(guò)程中，教師采用“案例演示+點(diǎn)評(píng)+難點(diǎn)答疑”的方式，穿插使用多媒體演示、仿真等信息化教學(xué)手段來(lái)講授CAD/CAM軟件的基本操作和功能，確保在課堂上能夠解決教學(xué)中的易錯(cuò)點(diǎn)和難點(diǎn)。

（五）完善教學(xué)評(píng)價(jià)體系

在機(jī)械CAD/CAM教學(xué)中，實(shí)施創(chuàng)新評(píng)價(jià)方式對(duì)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教師的教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要。根據(jù)項(xiàng)目教學(xué)法，每個(gè)項(xiàng)目結(jié)束后都會(huì)對(duì)學(xué)生的情況進(jìn)行階段性考核并記錄，不僅考核學(xué)生的項(xiàng)目成果，還關(guān)注他們?cè)谕瓿身?xiàng)目過(guò)程中的表現(xiàn)，如設(shè)計(jì)思路的創(chuàng)新性、問(wèn)題解決能力的展現(xiàn)等。同時(shí)，通過(guò)學(xué)生的實(shí)操訓(xùn)練效果、課堂討論表現(xiàn)等方式，全面考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和理解程度。學(xué)生的課堂表現(xiàn)和實(shí)踐操作情況都作為評(píng)定學(xué)生綜合成績(jī)的考核依據(jù)。教學(xué)評(píng)價(jià)體系對(duì)促進(jìn)教學(xué)改革至關(guān)重要，新的評(píng)價(jià)體系將過(guò)程評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。通過(guò)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的遞進(jìn)式項(xiàng)目，教師可以關(guān)注每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的進(jìn)步和發(fā)展，從而提升他們的知識(shí)和實(shí)踐能力。

三、教學(xué)活動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械CAD/CAM的教學(xué)活動(dòng)，教師可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使他們更符合當(dāng)前和未來(lái)的行業(yè)發(fā)展需求。同時(shí)，這也將促進(jìn)教師的專業(yè)發(fā)展，提高教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)上，以學(xué)生為中心進(jìn)行了重新規(guī)劃。首先，所有課堂教學(xué)都在機(jī)房進(jìn)行，通過(guò)視頻或思政故事引入項(xiàng)目?jī)?nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀、人生觀，培養(yǎng)他們的社會(huì)責(zé)任感和工程素養(yǎng)。其次，教師會(huì)引入典型案例來(lái)演示軟件的基本操作和功能，并分析真實(shí)的行業(yè)案例，讓學(xué)生探討設(shè)計(jì)決策背后的邏輯和原則，同時(shí)留給學(xué)生一定的討論和練習(xí)時(shí)間，根據(jù)學(xué)生反饋的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行講解。通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生參與到項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容查詢資料并進(jìn)行討論，探究并確定設(shè)計(jì)方法，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和問(wèn)題解決能力。同時(shí)，教師會(huì)定期檢查學(xué)生的進(jìn)度，及時(shí)提供反饋，幫助學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)策略和設(shè)計(jì)思路。最后，進(jìn)行項(xiàng)目的考核評(píng)價(jià)。鼓勵(lì)學(xué)生在項(xiàng)目結(jié)束后進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和反思，思考他們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中哪些做得好，哪些可以改進(jìn)。

教學(xué)活動(dòng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，需要教育工作者不斷探索和實(shí)踐，以適應(yīng)不斷變化的教學(xué)和行業(yè)需求。教師也應(yīng)根據(jù)學(xué)生的反饋和學(xué)習(xí)效果，不斷調(diào)整教學(xué)策略和進(jìn)度。如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生在某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或操作上遇到困難，除了在課堂答疑外，還可以通過(guò)超星學(xué)習(xí)通等平臺(tái)與學(xué)生進(jìn)行線上交流，學(xué)生反饋問(wèn)題，教師及時(shí)進(jìn)行答疑。同時(shí)，分享與課程相關(guān)的趣味機(jī)械設(shè)計(jì)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們對(duì)機(jī)械CAD/CAM學(xué)習(xí)的積極性。

四、教學(xué)改革效果

通過(guò)改革，機(jī)械CAD/CAM課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的以講授為主向以學(xué)生學(xué)習(xí)為主的轉(zhuǎn)變。采用項(xiàng)目式教學(xué)法，使學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐能力，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性也因此大幅增強(qiáng)。同時(shí)，項(xiàng)目式教學(xué)法拓展了第二課堂的內(nèi)容，并實(shí)現(xiàn)了與專業(yè)課程的跨課程融合，確定了一體化的教學(xué)內(nèi)容和模式，這極大地改善了課堂氛圍，提高了教學(xué)效果。本課程采用項(xiàng)目式教學(xué)法，難度逐漸增加，將課程所有模塊的知識(shí)點(diǎn)和技能融入各個(gè)項(xiàng)目中，提高學(xué)生的空間想象思維，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)操技能訓(xùn)練。這樣，學(xué)生可以在實(shí)際項(xiàng)目操作中掌握現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能，培養(yǎng)他們熟練應(yīng)用現(xiàn)代信息化工具解決工程問(wèn)題的能力，從而提升他們的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。學(xué)生能夠主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索新的知識(shí)和技能，并將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到每一個(gè)項(xiàng)目中。此外，改革還鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)揮創(chuàng)新思維，在實(shí)踐中提出新的想法和解決方案，對(duì)信息和知識(shí)進(jìn)行鑒別和分析，形成獨(dú)立的判斷和思考能力。部分學(xué)生還參加了相應(yīng)的比賽，并取得了優(yōu)異的成績(jī)。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械CAD/CAM技術(shù)已成為機(jī)械設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)方法已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的教學(xué)和行業(yè)需求。因此，本文從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、跨課程融合、教學(xué)方法和手段以及教學(xué)評(píng)價(jià)五個(gè)方面進(jìn)行了改革探索，并確定了以學(xué)生為中心、以需求為導(dǎo)向、以項(xiàng)目?jī)?nèi)容為主題的教學(xué)思路，從而形成了全新的機(jī)械CAD/CAM課程體系。同時(shí)，教學(xué)改革是一個(gè)長(zhǎng)期且持續(xù)的過(guò)程，需要教師不斷進(jìn)行探索和完善，以適應(yīng)時(shí)代的變化和學(xué)生的需求。

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