四步教学法在CATIA三维设计课程教学中的应用

陈小亮，刘 晨

（河南工学院，河南 新乡 453000）

四步教学法在CATIA三维设计课程教学中的应用

陈小亮，刘 晨

（河南工学院，河南 新乡 453000）

CATIA三维设计是一门具有较强操作性、实践性和应用性的课程。传统的CATIA三维设计教学存在重教材、人机分离、实操多为验证性操作等问题，制约了学生独立运用CATIA软件进行产品建模能力的提高。文章通过对CATIA三维设计课程的教学现状和问题进行研究，探讨四步教学法在此专业软件课程中的应用，从而强化了教学效果，达到理想的教学改革目标。

四步教学法；CATIA三维设计；装配设计；教学改革

CATIA三维设计课程是汽车类专业的一门重要的职业拓展课，具有较强的操作性、实践性和应用性。本课程在专业学习中起到承上启下的作用，是学生由偏重理论学习向结合工程实践学习的过渡和转折。通过本课程的学习，可以使学生对先修的汽车机械基础、机械制图、AutoCAD、汽车发动机构造、汽车底盘构造等课程的基础理论知识的理解更加透彻，再结合学生在汽车企业半年的装配实习经历，学生可以将自己的构思通过CATIA三维软件表达出来，从而提高学生解决问题的能力和创新意识。通过本课程的学习，使学生能够独立运用CATIA软件完成简单、中等复杂程度的产品建模、产品装配和产品的工程图设计，从而解决设计过程中出现的各种专业问题。笔者围绕高职高专院校培养技术应用创新型人才的培养目标，同时结合自身实践教学经验，对如何将四步教学法合理运用到CATIA三维设计课程教学中提出了自己的看法。

1 课程现状及存在的问题

（1）教学内容组织偏重教材，学生对工具条命令的使用模糊。根据教学大纲的要求，CATIA三维设计这门课程主要讲解二维草图设计、三维零件设计、装配设计和工程图设计四大模块的内容，要求学生熟悉掌握三维零部件的绘制过程。传统教学模式仅仅按照课本内容简单介绍各个工具条的命令，然后将课本上的实例按照步骤给学生演示，计算机实操课的时候再要求学生按照课本上的步骤操作一遍，这样会导致：①教学内容单调无趣，学生学习的积极性不高；②理论课堂上教师讲解时间过长，学生不能马上操作练习，容易遗忘，不能将课堂上讲解的功能操作熟悉掌握，教学效果差；③教材案例偏重于机械大类的内容，针对性不强，很难让汽车专业的学生将前期学习的专业知识融会贯通，难以激发学生的积极性和创新意识；④教学内容与实际汽车类零件建模脱节，无法迅速适应汽车零部件建模等技术类的岗位要求。

（2）人机分离。CATIA三维设计课程主要讲解二维草图、三维零件、装配图和工程图模块中工具条命令，命令多，使用选择多样化。很多高校开设的软件类课程都存在理论课与计算机实操课分离的现象，教师在理论课上只能对着电脑讲解，学生在下面听讲，从而使老师讲得费力，学生也很难听懂。即使认真听课的学生，到计算机实操课的时候也很难记起课堂上讲解的所有内容，只能根据教材中的步骤操作，或不停地提问，教学效果不佳。

（3）计算机实操课多为验证性，不利于创新能力的培养。CATIA三维设计这门课主要应用于工程实践，学生根据功能设计要求迅速的将零部件设计出来，并建模装配验证，最终打印出工程图进行加工。然而，有限的计算机实操课课时仅仅能让学生简单了解主要命令的使用及教材实例的操作步骤，学生难于做到融会贯通的效果，学生在工作中遇到跟教材实例不同的零件就感到不知所措，不能培养学生分析问题和解决问题的能力，更不利于学生创新能力的提高。

2 四步教学法的改革实践

CATIA三维设计课程是一门重要的专业平台课程，具有较强的实践性，与生产设计联系紧密。在教学过程中，围绕本校的培养定位目标，以“就业为导向”，以自身工作实际为依据，笔者适当地引入了“四步教学法”，开展了一系列的活动。

四步教学法有四个基本环节：知识引入、讲解示范、模仿练习和强化应用。文章以宝马某款车前左悬架（如图1所示）的装配设计为例，来具体阐述一下“四步教学法”在CATIA三维设计课程中的实施过程。

图1 宝马某款车前左悬架装配图

（1）知识引入。教师结合学生前期所学习的汽车底盘构造专业课程，引入汽车底盘的知识，让学生进一步回顾掌握汽车悬架的结构和类型，了解汽车悬架与车轮、车身、制动、转向和车桥的装配连接关系。这样，学生不仅可以理论联系实际，对专业知识进一步熟悉掌握，也可以提高学生的学习兴趣和积极性，让学生对零部件的结构和装配关系有进一步的了解。

通过前悬架三维整体模型的展示，激发学生学习兴趣，将注意力引导到装配设计的学习课题中。引出教学内容：①装配流程；②装配关系；③装配工具的使用。

（2）讲解示范。产品通常是由多个零件组成的，这些零件只有装配成功，并且仿真运动校核合理之后才可以试制生产。装配设计就是要将设计好的各个零部件组装起来，在设计过程中协调各零件之间的关系，发现并修正零件设计的缺陷。在讲解示范过程中，采用启发式教学方法，结合汽车零部件的装配关系，将CATIA软件中装配工具条中的命令逐一讲解示范。例如，通过轮胎和车轮装配关系（如图2所示）的讲解，进一步巩固扎实学生对轮胎和车轮的功用、使用过程中常出现的故障、轮胎的拆装方法等专业知识内容，在回顾专业知识的同时，对轮胎和车轮装配关系有更深层次的认识，同时区分CATIA软件中零部件的装配关系与实际零部件安装关系的区别。在讲解过程中，启发学生对装配顺序的思考，不同的装配顺序对产品的影响。

图2 轮胎和车轮

（3）模仿练习。为了加强学生对CATIA软件装配设计工具条中命令的掌握及对装配关系的熟悉，让学生按照老师的示范自己动手操作练习。可以通过传、帮、带的形式，让领悟快的学生指导领悟慢的学生，使得他们互相促进，相互协作，互相交流，共同进步，同时在交流协作过程中也可以激发一些新的思路，可以对新的想法进一步验证，调动学生的学习兴趣和创新能力。

（4）强化应用。教师给出汽车发动机、底盘和电器的其他总成零部件，让学生自己装配，进行强化应用。在实际教学过程中，很多学生不仅仅局限在教师给出的案例，他们自己对日常生活中的产品或正在进行课程设计的内容，使用CATIA软件进行零部件建模，然后进行装配设计，最后进行仿真分析。这样，学生不再是被动地学习，而是主动地去学习，学生在主动学习操作的过程中会发现问题，并积极思考问题和解决问题，学生缩短了认知的时间并赢得了学习的主动性。

（5）具体实施过程及考核。在采用“四步教学法”的过程中，要做到“以教师为主导,以学生为主体”，需要教师对教学时间进行整体分配：教师教学活动不超过20min，学生活动不少于25min，加大学生操作练习和强化应用的时间。在课程考核方面，以往采用30%平时+70%期末的考核方式已不能客观而有效地反映学生的真实能力情况，需要改革考试形式，由传统的笔试改为计算机实操考试，增大学生平时成绩的分值，激发学生的学习兴趣，提高学生发现问题和解决问题的能力，不断培养学生的创新意识。

3 结语

通过实际验证，将四步教学法应用到CATIA三维设计教学中，学生学习积极性非常高，学生通过短短一周的时间，就非常轻松地掌握了本课程需要掌握的大部分内容，学生不仅可以单独完成课程设计内容，还能结合在汽车企业实习中遇到的装配和工装夹具进行结构建模、装配和仿真优化设计，收到良好的教学效果。

在四步教学的过程中，学生由单纯的记忆到深刻印象再到灵活应用，形成质的飞跃。作为教师，在教学过程中，要结合工程实践，设计合理可行的教学案例，不断改进教学方法和手段，不断提高自身的理论和专业知识，努力培养素质高、能力强、有创新能力的市场竞争力强的应用型人才。

［1］刘娜，郑忠才，顾东明，等.CATIA V5基础教程［M］.北京：机械工业出版社，2015.

［2］胡海龙.CATIA V5 R18基础设计［M］.北京：清华大学出版社，2010.

［3］黄富.四部教学法与项目教学法在数控专业CAM课程教学中的应用［J］.教学探蹊，2011，（14）：93-94.

［4］景淑艳，张圆圆，宋长德.“121”“四步教学法”教学模式研究［J］.教育前沿，2015，（34）：266-274.

App lication of the Four-step Teaching M ethod in the Teaching of“CATIA 3D Design”Course

CHEN Xiao-liang，LIU Chen
（Henan Institute of Technology，Xinxiang，Henan 453000，China）

“CATIA 3DDesign”is a coursewith strong operability，practicality and applicability.There are some problems in traditional teachingmethodsofCATIA 3D design，includingover-reliance on textbooks，man-machine separation andmore verification operations，which restricts the students independently using CATIA software for the improvementof productmodeling capabilities.Through the research on the current teaching statusand problemsof the CATIA 3D design course，the paperexplores the application of four-step teachingmethod in the course ofprofessionalsoftware，which achieves a good goal if teaching reform and strengthens the teaching effect.

four-step teachingmethod；CATIA 3D design；assembly design；teaching reform

G642

A

2095-980X（2017）05-0143-02

2017-04-18

陈小亮（1985-），男，河南鹤壁人，硕士，助教，主要从事汽车设计结构设计及优化的研究工作。