浅议如何提高计算机辅助设计与制造课程教学效果

陶 征，高建设

（郑州大学 机械工程学院，河南 郑州 450001）

计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术是20世纪制造领域最杰出的成就之一，其应用水平已成为衡量一个国家科学技术现代化和工业现代化水平的重要标志[1]1。当前，在这一领域我国与发达国家相比还有着相当大的差距，为了尽快缩短这一差距，培养大批CAD/CAM技术应用人才已成为我国高等院校的一项重要的任务。因此，CAD/CAM课程目前已是各高等工科院校相关专业（如机械、信息、电子技术等）本科培养方案中必不可少的专业主修课程。然而，CAD/CAM课程是一门综合性的应用技术课程，它具有知识密集、学科交叉和综合性强的特点，因此，如何在有限的课时内实现主次分明、重点突出的教学是该课程教学实践当中所面临的一个非常现实的问题。为此，本文就如何提高CAD/CAM课程教学质量和学生的学习效率进行简要探讨。

一、CAD/CAM课程的特点

CAD/CAM课程是一门知识密集、学科交叉和综合性强的应用技术课程，在内容上具有如下特点：

首先，知识涵盖面广。CAD/CAM作为一门综合性应用技术课程，主要涉及计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助工程（有限元结构分析、机构运动仿真、优化设计）和产品数据管理等内容，在知识结构方面涵盖了计算机图形学、数据库技术、设计方法学、计算机软硬件、有限元分析、接口技术、网络技术等内容[2]338。

其次，CAD/CAM课程教材内容组织缺乏系统性。CAD/CAM课程涵盖的知识分属于不同的学科，内容跨度较大，且相互独立，又由于授课学时的限制。这在客观上使得CAD/CAM课程在内容的组织方面，很难系统、深入地介绍相关知识。

再次，课程内容更新较快是CAD/CAM课程教学的一个突出特点[3]161。这是因为，CAD/CAM 技术作为当今制造业最先进的制造技术应用，发展非常迅速。

二、CAD/CAM课程任课教师面临的问题

首先，CAD/CAM课程作为一门本科生专业基础课程，学时有限（一般为32个学时），教材内容宽泛且不能系统讲解，这就给教师的教学工作带来一定的难度。因此，在教学过程中如何把握教学内容，是该课程任课教师所面临的一个挑战。

其次，CAD/CAM课程是一门既有理论又具有很强实用性的专业课程，需要合理平衡理论教学内容与实践教学内容。CAD/CAM课程的教学目的，除了要求学生系统地掌握CAD/CAM课程的基本理论和方法外，还要求他们熟练应用 UG、PRO/E、Solidworks等应用软件，以获取解决产品设计和制造问题的工程能力。然而，在教学过程中，如果教师过多注重讲述抽象、晦涩难懂的基础理论，则很难使学生对所学知识与生产实际建立起一种比较直观的联系，这势必造成学生学习积极性的下降，以至于不能达到该课程教学目的的要求[4]178；如果教师以软件应用操作介绍为主要讲述内容，忽视课程相关理论知识的讲授，则不利于学生在未来工作中进一步提升业务水平。因此，面对有限的教学课时，如何在CAD/CAM课中平衡理论教学与实践教学的内容，从而使学生在学习过程中能够获得最佳的学习效果，是任课教师需要面对的另一个重要问题。

三、提高CAD/CAM课程教学效果的建议

针对CAD/CAM课程的特点，笔者就如何提高课堂教学效果达到教学目的提出如下几点建议。

(一) 完善知识结构

“师者，所以传道授业解惑也”，良好的教学效果是建立在任课教师自身完善的知识结构前提之下的。也就是说，一名合格的教师要有一定的知识储备。CAD/CAM是一门知识密集、学科交叉和综合性强的应用技术课程，其知识内容跨度较大，且相互独立。故该课程任课教师应努力提高自身在知识结构方面的综合素质，完善自身的知识储备。

另外，由于CAD/CAM技术是当前发展最为迅速的先进制造技术，其内涵和外延在不断地发生变化[2]161。因此，任课教师要了解技术的发展动态，追踪科技前沿，及时将相关技术融入课程教学，以使学生能迅速接受最新的技术信息，了解最新的科技成果，掌握最新科学技术的动向，开阔视野。

(二) 合理规划课程体系

合理的课程体系规划对于人才的培养有着至关重要的作用。学生要想真正理解和掌握综合应用极强的CAD/CAM技术，就必须通过一系列的课程学习才能实现。因此，为保证教学质量，CAD/CAM课程体系的规划应是贯穿于大学本科四年的整个教学体系的规划，并在机械设计、数控加工工艺与编程、机械制造技术、机械制造装备设计等课程中突出并加强CAD/CAM技术的实际应用，从而进一步增强学生对CAD/CAM的感性认识。

(三) 合理取舍教材内容

当前，高等院校为满足社会需求而不断增加新的学科，使得包括CAD/CAM课程在内的一些专业基础课的课时不可避免地遭到相应的压缩。这种现实矛盾势必要求任课教师在课程的讲授过程当中，对相关内容尽可能地作一些调整。也就是说，为了在有限的学时内取得尽可能好的教学效果，就必须对教材内容有所取舍。

但是，合理的取舍应建立在对学生的培养目标的基础之上[6]83。当前，我国在高级专业技术人才培养方面主要有两种模式：(1) 以培养高级专门人才为目标，培养具有广博的知识，扎实的理论基础，有一定的创新能力和广泛适应能力的高级人才的普通本科教育。(2) 以“实用性强，技能高、成本低”为发展特色，以培养高级技能型人才，提高学生在相关领域的职业技巧为主要教学任务的高职高专教育。因此，不同的教育模式有着不同的教学重点，教材内容的取舍应该具体问题具体分析，真正做到“看菜吃饭，量体裁衣”。

鉴于本文讨论的是第一种教育模式，笔者认为，为使学生具有广博的知识，扎实的理论基础，一定的创新能力和广泛的适应能力，教师应对CAD/CAM的核心技术及基本理论，如图形处理技术、建模技术及数控加工原理等教材重点内容，进行详细、重点介绍；为了不使学生丧失学习积极性，教师可将“CAD/CAM软件开发”及“工程数据库”这两部分内容确定为自学内容，只对疑难问题加以指导；除此之外，对于一些如敏捷制造、逆向工程、快速原型制造等专为拓展学生信息量而设置的一般性内容，教师则完全可以通过学生自学的方式让学生达到了解相关信息的目的。总之，通过上述处理，教师可以很好地平衡教学内容过多与学时较少的矛盾，从而保证教学目标的实现，提高教学效率。

(四) 丰富教学方法

兴趣是最好的教师，如果学生对CAD/CAM产生浓厚的兴趣，那么学习就会取得事半功倍的效果。然而，传统的“满堂灌”教学模式是提高学生学习CAD/CAM课程兴趣的最大羁绊。为此，我们要打破传统教学模式的束缚，尽可能地增强学生在学习中的主体地位，加强师生互动，充分调动教、学双方的主动性[5]64。具体做法是：(1) 教师在教学过程中要提前预设问题，让学生主动参与到探寻问题答案的过程之中。在这一过程中，学生通过查阅大量的资料能进一步扩展对CAD/CAM技术的了解和认知程度，从而提高学生对CAD/CAM课程的兴趣；教师则能通过课堂讨论和点评，达到让学生掌握问题的目的。(2) 教学要注重理论联系实际，实现二者的融会贯通。例如，在讲图形变换理论时，教师可适时把学生所熟知的一些相关软件操作功能（如图形的旋转、镜像功能等）联系起来，以使学生对抽象的理论有比较具体的直观感受，在心理上产生学有所用的满足感和成就感，对学习产生浓厚的兴趣。此外，为了丰富课堂内容，教师还可充分利用多媒体的优势，展示一些让学生感兴趣的CAD/CAM应用优秀作品、创作成果和先进制造视频，以此激发学生学习的热情和动力。(3) 增强实践性教学环节，这是提高学生对CAD/CAM课程产生浓厚兴趣的另一个重要手段。例如，可以通过提供一些让学生感到比较熟悉和亲近的设计对象，如洗发水瓶、手机等生活用品，让学生充分发挥创造力和想象力，并通过自己的努力完成对这些对象的三维建模以及各种加工方案的制定。通过这些实践活动，不仅能帮助学生更深刻地理解和消化课堂教学内容，训练和提高他们的实际工程应用能力，而且更为重要的是，实践性教学环节的设置可在一定程度上消除学生面对未来时所普遍表露出来迷茫心态——“我能做什么，我能做好吗”，从而增强他们面对人生前途的信心。

(五) 改变课程考核方式

考核是对教、学两方面水平好坏评价的依据，也是促进和引导学生学习的重要手段。由于传统的闭卷考试方式形式单一，内容涵盖面窄而不能实现对CAD/CAM课程在基本理论与工程实践能力两方面教学目标的全面评价，因此必须对传统的考试方式进行改革。鉴于CAD/CAM课程的特点，为了保证教学效果，我们应采取出勤、实验操作、课程作业、笔试等多种手段相结合的方式对学生的学习程度进行考察。具体操作如下：出勤情况占10%，实验操作占30%，课程大作业占20%，笔试占40%。其中，实验操作考核在平时进行，重点考核学生对各章节内容的掌握程度，以便及时解决所发现的问题。其中，大作业在课程结束前进行，采取上机与报告相结合的方式，重点考查学生的综合能力，即将零散的知识点整合为具体任务目标的能力，该项考核有助于提高学生思维的灵活性及创造力。总之，上述考核方式对于促进学生学习CAD/CAM课程，提高该课程教学质量有着积极的意义。

CAD/CAM 技术作为具有代表性的先进制造技术，应用日益广泛，已经成为当代机械工程师不可或缺的一项专业技能。因此，提高CAD/CAM课程的教学效果，培养具有扎实的理论基础和实践能力并具备创新能力的复合型专业人才，已成为CAD/CAM教学的一项重要任务。本文就如何提高CAD/CAM教学效果所提出的一些方法和建议是对CAD/CAM课程教学改革的一种探索。当然，教学改革是一个循序渐进的过程，对相关问题的研究还需作进一步的研究和探讨。

[1]刘德平，刘武发.计算机辅助设计与制造[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]朱江新.机械CAD/CAM技术课程教学体会[J].广西大学学报：自然科学版，2007(S1).

[3]王玉国，李雄兵，杨岳，等.CAD/CAM课程教学改革研究[J].机械管理开发，2012(4).

[4]李铁钢，吕海鸥.CAD/CAM课程教学体系初探[J].装备制造技术，2009(2).

[5]吴凤和，陈锦江，李金良，等.目标教学在CAD/CAM课程教学中的应用[J].教学研究，2009(1).

[6]于源，雷文.CAD/CAM课程的教学改革实践与探索[J].北京化工大学学报：社会科学版，2009(4).