汽车CAD课程的教学改革与实践

周 龙 陈俊杰河南理工大学 河南焦作 454000



汽车CAD课程的教学改革与实践

周 龙 陈俊杰
河南理工大学 河南焦作 454000

摘 要：汽车CAD课程无论对学生的课程设计和毕业设计，还是对其未来的就业和深造都有着非常重要的作用，而要在有限的时间内提高学生的汽车CAD能力，如何定位课程、如何选用教材以及采用什么教学方式等就显得尤为重要。针对汽车CAD课程实践性强的特点，对其教学和成绩评定方式进行了一些有益的探索，收到了良好的教学效果。

关键词：汽车CAD；教学；实践

CAD技术通过将设计人员的精力从烦琐的绘图、查手册等重复性的劳动中解放出来，进而提高产品的设计效率和质量，已成为诸如汽车、船舶、航空航天等现代工业中不可缺少的技术手段[1,2]。

实际上，汽车CAD课程已成为诸如车辆工程、汽车运用、汽车电子、动力机械及工程等汽车类相关专业的专业课，其主要目的在于让学生在掌握汽车CAD的基本原理和方法的基础上，深刻把握汽车整车及相关零部件的设计和开发思路，其最终目的是为了切实有效地提高学生的知识结构、专业思维及软件的应用和开发能力。而传统的教学大多只停留在软件功能的介绍及命令的运用上，没有把汽车CAD课程与汽车类专业背景进行有机结合，也没有将汽车CAD课程与学生的课程设计和毕业设计等诸多培养环节相结合，也就更谈不上与工程项目的结合了。因此，汽车CAD课程必须摒弃以前的单一教学模式，采用多种教学方式和环节，以增强学生的创新思维和专业素养，提高其分析问题和解决问题的能力。笔者所在的车辆工程专业在引入汽车CAD课程(主要学习Pro/E软件)后，学生在课程设计、毕业设计、就业和深造等方面都取得了良好的效果。本文将从汽车CAD课程的教学定位和内容选取、教材选用、教学方式以及成绩评定四方面系统阐述自己近几年开设汽车CAD课程的教学经验，为相关课程的教学改革和实践提供参考。

1 教学定位和内容选取

要教好汽车CAD课程，必须要解决的一个问题是：通过本课程的学习，学生是了解了一个软件的几个功能模块，学会了几个命令？还是得到了其他方面的知识或能力？这个问题如果解决不好，后面的教学工作也就迷失了方向。众所周知，汽车行业不但专业性和实践性非常强，而且涉及的学科面广和体系丰富，这就要求汽车CAD课程的教学应与相关的课程(如机械制图)相结合，采用多种教学途径和方式，以培养学生的专业思维和实践技能。换句话说，汽车CAD课程的教学定位是：在强化学生专业素养的同时，切实提高学生的分析和解决工程实际问题的能力。影响汽车CAD课程教学效果另一重要问题是：受到学时的限制(我校的教学计划是32学时，由24学时课堂教学和8学时上机实验构成)，不可能期望老师讲授诸如二维草绘、三维造型、数值仿真和二次开发等方方面面的内容，而只能有针对性地选择经常用到的诸如二维草绘、实体建模、工程图绘制、零件装配和机构运动仿真等内容进行讲解。

2 教材选用

目前市面上有关CAD及Pro/E方面的书籍很多[3]，但是与汽车CAD紧密相关的资料却很少；即使是介绍CAD及Pro/E方面的书籍大多也是走职业培训的路线，或者注重于理论知识的传授，或者侧重于实践能力的培养。考虑到汽车CAD课程理论与实践并重的特点，在参考有关CAD、Pro/E、汽车CAD及机械制图等多种类多版本教材的前提下，定制适合车辆工程专业教学需要的手册，印刷出来发给学生，同时还录制了相应的视频文件也一并传给学生，以便于学生高效地掌握有关汽车CAD方面的理论和实践知识。同时鼓励学生一方面到书店和图书馆选择参考书，另一方面通过QQ群和网上资源(例如野火论坛、中国机械CAD论坛、仿真科技论坛和百度文库等)查找和学习相关的资料，并经常查看软件携带的手册和帮助文档，尝试自行解决课程学习中遇到的问题。

3 教学方式

传统CAD课程一般将基础理论安排在普通教室上课，将软件操作放在多媒体教室进行，教师在台上现场示范，学生在台下全程观看，而汽车CAD课程实践性强的这一特点必然导致这样的教学效果不是很好。因此，汽车CAD课程的教学最好全部在机房进行，教师在台上做操作示范的同时，穿插讲授涉及的操作要点和相关的基础理论知识，学生则每人一机马上跟进，遇到问题要及时答疑解惑，使学生不仅要知其然，而且要知其所以然。本校对汽车CAD课程的教学改革主要采用如下几种方式。

3.1 关联教学

汽车CAD课程与机械制图课程关联性非常强，其中绘图基础就是机械制图里面的投影法、基本立体及其表面交线(截交线和相贯线)、立体的三视图、机件的表达方式、标准件、零件图和装配图等章节，尤其是学生对平面图形的画法和尺寸注法(线段分析和尺寸分析)这一节内容的深刻理解和把握程度会直接影响到其二维平面绘图和三维立体建模的成败和效率高低。因此，对于上述的平面图形的画法和尺寸标注这一节内容要用一次课的时间辅之以相关的实例进行集中讲授，而对机械制图的其他相关章节通过给学生布置作业的方式进行回顾，以减少对汽车CAD课程有限上课学时的占用。

3.2 纠错教学

由于汽车CAD课程是将基础理论融入软件实践中的一个典型范例，因此，在基础理论知识讲授清楚的前提下，应该把更多的时间和精力放到软件的操作上，而软件的操作需要大量的练习和相应的纠错能力才能达到较高水平，如何在有限的时间内提高学生的软件操作能力成为摆在教师面前的一个重要课题？解决上述问题的一个非常有效的方式就是教师在讲解相关实例时故意犯一些学生常犯的错误，致使出现一些不该有的结果，然后和学生通过努力分析加以解决，以达到既扩大学生的视野又提高其纠错能力的目的，进而提高学生分析问题和解决问题的能力。

3.3 一题多解

大量实践证明一题多解是一种提高课堂教学效果的非常有效的方式，在汽车CAD课程的教学中尤为如此。就发动机气门而言，可以在进入旋转操控面板后，通过下面几种方式建立其截面的二维草绘，进而完成其三维立体建模：第一，在草绘模块内直接建立气门的二维截面草绘；第二，先在草绘模块内建立气门的二维截面草图，然后退出草绘模块，进入旋转操控面板，并通过旋转操控面板进入草绘界面，以先前建立的气门截面草图上的各点为参照点绘制气门的截面草图；第三，也是先建立气门截面草图，然后退出草绘界面，最后进入旋转操控面板，并通过旋转操控面板进入草绘模块，通过使用边命令激活先前建立的气门二维截面草图的各边，进而达到建立气门二维截面草绘的目的。一题多解的有效利用既可以达到强化课程相关知识之间的联系以发散学生思维的目的，又可以达到寓教于乐以提高学生求知欲的目的。

3.4 项目教学

汽车CAD课程的主要特点是实践性强而学时少，这就决定了教师除传统的课堂和实验教学外，还必须有效利用学生的课余时间才有望达到较好的教学效果，其中行之有效的方式就是项目教学。教师可以在讲授到相关章节时，根据需要将若干学生分为一组，每组指定一名组长和一名副组长(负责项目的分工、进度安排、协调和监督等事项，保证各成员都有事情做)，在限定时间内完成老师布置的项目，这样既弥补了课堂教学时间少的不足，又提高了学生的团队合作精神。

4 成绩评定

汽车CAD是理论性与实践性非常强的一门课程，采用传统的试卷方式的考试很难精确反应课程的实际教学效果。考虑到本课程的特殊性，将上机考试、学生平时成绩(包括作业和上课表现)及最后布置的大作业(让学生自己选择感兴趣的有一定实际意义的题目，利用课余时间完成设计，并根据所给模板给出整个设计制作的思路和设计各阶段的视图，此举不仅可以将学生的兴趣融入课程中，而且可以锻炼学生的逻辑思维和形象思维能力)按照3:3:4的比例评定学生的最终成绩。经过几年的教学实践表明，此种成绩评定法不仅能较好地反映学生对汽车CAD课程的理解和掌握程度，而且能调动学生的学习积极性和发挥其主观能动性，学生成绩分布较为合理。

5 结束语

考虑到汽车CAD课程理实并重的特殊性，要使学生能从根本上掌握该课程的有关知识，必须在透彻讲解相关基础理论的基础上，辅之以大量的汽车零部件的案例实践，并鼓励学生多看、多练和多思考，以开发学生的创新思维和提高其主观能动性，最终达到对相关知识的融会贯通；不能只局限于某本教材或者某个专题模块授课，必须根据实际需要自己编写相关的教学手册，灵活机动地安排相应的课堂教学内容；采用平时成绩、上机成绩以及大作业相结合的方式给定学生的最终成绩。

参考文献

[1] 刘剑飞,王兴国. CAD课程教学模式的探讨[J].中国现代教育装备,2008(12):91-93.

[2] 郭荣春.“汽车CAD”课程教学的研究与实践[J].科技信息,2010(36):496.

[3] 苗秀娟.汽车CAD/CAE/CAM课程教学的改革与实践[J].科技信息,2012(2):131.

The Teaching Reform and the Practice of Automotive CAD Curriculum

Zhou Long, Chen Junjie
Henan Polytechnic University, Jiaozuo, 454000, China

Abstract:The curriculum of automobile CAD plays a very significant role not only in students’ course and graduation designs, but also in the processes of his/her coming employment and advanced study. Therefore, it is very important that how to location this curriculum, how to choose the corresponding teaching materials as well as the adopting of teaching methods in finite time. In this work, according to characteristics of the strong practice of automobile CAD curriculum, based on some beneficial explorations related to the teaching and the method of achievement evaluation for automobile CAD curriculum, we have obtained good teaching results in practice.

Key words:automotive CAD; teaching; practice

基金项目：国家自然科学基金 (编号：51506048)。

作者简介：周龙，博士，讲师

收稿日期：2015-08-22