“CAD/CAM技术”课程教学改革实践

2011-04-03申爱玲邓清方

当代教育理论与实践 2011年8期

关键词：研究性编程建模

申爱玲，邓清方

(邵阳学院机械与能源工程系，湖南邵阳422004)

“CAD/CAM技术”课程教学改革实践

申爱玲，邓清方

(邵阳学院机械与能源工程系，湖南邵阳422004)

针对“CAD/CAM技术”课程特点，结合教学实践，进行了教学内容的整合和教学方法的不断改进，取得了较好的实际教学效果。

CAD/CAM技术;教学内容;教学方法;改革

CAD/CAM技术是随着信息技术的发展而形成的一门新技术，随着其快速的推广应用和不断的发展完善，已带来了一场工业技术的革命，正成为工程制造业中的基础技术。因而CAD/CAM技术正成为未来工程技术人员必须掌握的基本工具。为此，各类院校都开设了“CAD/CAM技术”课程，希望学生通过该课程的学习，掌握这门新技术，更快地成为适应各工程领域的技术人才［1］。

一课程教学现状及存在问题

对于机械类专业学生，其CAD/CAM技术能力的培养尤其引起了各类院校和学者的重视，但由于受各种条件的限制，大多院校还是采用传统的授课方式，偏重于原理的教学，缺乏应用能力的实践培训。部分院校加强了CAD/CAM实践环节内容，强化了学生的应用能力，达到了一定的效果，但存在对CAD/CAM技术的系统性和全面性认知的缺乏。总体上，当前我国高校的CAD/CAM技术的教学效果还是不尽如人意［2］。

在理论教学中，CAD/CAM技术涉及内容很广，学科跨度大，有知识密集、学科交叉、综合性强、发展变化快等特点。而受到课时的限制，教师难以全面展开讲解，很多章节只能简单介绍，同时CAD/CAM技术具有很强的专业技术性，对学生相关知识要求高，导致部分学生产生畏难和厌烦情绪，其学习的主动性和积极性很低。

在课程上机实训中，由于课时较少，一般安排是CAD建模、绘图和一部分程序处理。对于整个课程知识体系来说，这种简单的上机实训还是不够的，学生对CAD/CAM技术的实践只能理解为简单的建模和绘图，缺乏整体的认知。

CAD/CAM技术具有很强的专业技术性、应用性，对理论与实践紧密结合要求高，而受传统普教模式的影响，实践教学环节还没有得到足够的重视，还存在实习指导教师缺乏，理论教学、实习教学、实训管理脱节等状况。

针对“CAD/CAM技术”课程的教学现状和存在的问题，笔者进行了教学改革实践，并取得了较好的效果。

二教学内容的整合

CAD/CAM技术的快速发展使其内涵和外延也在不断变化，需要及时调整更新课程内容，同时，为适应人才培养的需求变化，所涉及的其它相关课程设置也在不断调整，因此，对CAD/CAM技术的课程教学内容要进行适时的整合。

CAD/CAM技术的主要内容有CAD/CAM软、硬件知识、工程手册的数据处理技术、数据库管理技术、几何建模、计算机图形处理、CAPP等内容。随着CAD/CAM技术的迅速发展，教学中增加了新的内容，如:计算机辅助产品设计增加了辅助概念设计的内容;参数化绘图中增加了尺寸驱动变量驱动的新内容;建模技术中增加了特征建模的概念和方法;数控编程增加了计算机自动编程的方法;CAPP技术从面向零件的工艺编制过程发展成为面向产品的工艺过程编制;在面向企业的制造资源管理中，对CAPP术语中的“PP”的理解也从过去单纯的加工工艺过程编制(Process Planning)拓宽成为生产过程编制(Production Planning)，即广义CAPP;还增加了计算机集成质量管理，基于PDM的CAD/CAM集成技术等新内容。

CAD/CAM技术与机械设计、数控技术、计算机编程技术等学科领域相互渗透，我校结合近年来毕业学生从工厂反馈过来的工作需要知识点情况，先后又开设了CAPP及现代设计方法两门课程，使学生能尽快适应制造工艺及设计工作，因而CAD/CAM技术课程中的相应章节内容可以不讲或仅作衔接教学。另外，为提高学生数控编程能力，数控技术课程中加强了数控编程实训环节，故教学中有关数控编程技术内容又可弱化。因此，由于相关课程的开设，CAD/CAM技术的教学可以分配更多的时间进行实训，尤其是进行综合性的实训，从建模到加工编程到软件的改进设计，帮助学生对CAD/CAM技术形成系统而全面的认知。

三教学方法的改革

(一)转变教学理念，引入研究性学习方法

CAD/CAM技术是一门多学科综合性的应用技术，不仅涉及的知识面很广，而且知识的发展更新快，要不断的学习新的技术，一般的CAD/CAM课程的课时在40～50学时(包括上机操作)，对于计算机图形学、数据结构与数据库等知识，非计算机专业的工科学生要在较短的时间内掌握这些知识很难。因此，重要的是引导学生掌握学习方法，提高学生自学能力，教学中适时引入研究性学习方法。

研究性学习方法是一种学习方式，这种学习方式是以问题为载体，创设一种类似科学研究的情境，教师指导学生自主地发现问题、探究问题、获得结论的过程［3］。研究性学习可分为3个阶段:第一阶段，教师引导和示范，学生模仿和接受老师的讲解知识;第二阶段，引导学生运用知识自主解决实际问题;第三阶段，在学生具备一定研究性学习能力的基础上，教师指导学生选择自己感兴趣的课题进行综合性训练。

在教学中适当引入研究性学习，可以煅炼学生的学习能力，激发其学习积极性和主动性，提高教学效果。教学中还要引导学生实事求是地确立自己的学习目标，并养成良好的学习习惯等。

(二)强化实践环节，引入项目式教学方法

针对CAD/CAM技术课程实践环节的重要地位，在进行基本的理论教学后，加强实践环节，包括课程教学的上机操作、实训课题练习，同时，在进行机械设计、数控编程等课程设计时布置学生进行从设计、建模到加工等全过程的训练。在实训教学中引入项目教学方法，设计具有较强技术含量的工艺性、设计性、综合性的实训项目，指导学生在完成该项目的同时，能逐步实现基本实践操作技能、专业技术应用技能与综合实践能力的有机结合。

实训项目带有很强的综合性，学生知识结构上的强项与薄弱环节在实施过程可以得到反映［4］。在CAD/CAM技术的实训中采用项目教学法能激发学生的学习兴趣，培养学生的综合能力，我校近年的教学实践取得了较好的效果。

(三)改进教学手段

积极改进教学手段，采用多媒体教学。由于数控编程、数据库、集成技术等内容无法在黑板上进行展示，粉笔、挂图等传统的授课方式已不适应CAD/CAM课程的教学。要达到良好的教学效果，使学生获取更多的知识和信息量，必须大力引进和开发CAD/CAM教学软件。制作图、文、声、像并茂的多媒体CAD/CAM课件，充分利用多媒体教学和网络课堂等先进手段，使教学内容更加生动直观。将虚拟现实(VR)技术引入CAD/CAM教学，构建虚拟的工程环境，使学生在具有交互性的环境下进行构想，自主发挥，自主设计，充分领略用计算机来辅助产品设计和制造的含义。

教学中要重点明确。CAD/CAM技术课程涉及的理论知识较多，难点多，内容较枯燥，学生学习积极性不够，因此教学的重点放在理论的原理方法及结论上，忽略其计算推导过程，并且要多联系实践，由实际问题引出相关理论，从而激起学生的求知欲。

教学中结合机械设计等课程，积极寻找典型案例进行教学，让枯燥和难懂的内容变得容易理解和接受。如在学习数表结构内容时，机械装拆过程中最后安装的零件往往要最先拆下，而最先安装的零件最后才拿下来，采用什么类型数表来记录这个过程呢?由此引入“栈”这一特殊的线性表理论。