项目式教学在三维创新设计课程中的实践

孟超莹

摘 要 文章分析了目前文华学院三维创新课程中的现状以及存在的问题，提出将项目式教学方法引入到教学中，将计算机技术与工程实际相结合，提高学生的机械创新能力。同时在教学过程中根据学生的差异采用分层教学，在项目的分配上尽量满足不同学生的学习需要。

关键词 项目式教学 三维软件 分层教学

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.04.051

The Practice of Project Teaching in 3D Innovative Design Courses

MENG Chaoying

（Wenhua College， Wuhan， Hubei 430074）

Abstract This paper analyzes the current situation and existing problems in the three dimensional innovation course of Wenhua College， and puts forward the introduction of the project teaching method into the teaching， combining the computer technology with the engineering practice to improve the students' mechanical innovation ability. At the same time， in the teaching process， according to the difference of students， we use stratified teaching， and try to meet the learning needs of different students in the allocation of projects.

Key words project teaching； 3D software； layered teaching

0 引言

隨着计算机、数字化信息技术以及图形技术的发展，CAD/CAM/CAE技术已经得到了广泛应用，大大提高了机械行业的设计和生产效率，企业对CAD/CAM/CAE技术人才需求也日益增加，我国目前已经全面进入计算机辅助设计时期。掌握其中一种或几种软件的使用方法和技巧，已经成为机械专业人员在竞争日益激烈的市场经济形势下生存和发展的必备技能之一。

目前众多高校也都开设了三维制图软件如CAD，PEO/E，SOLDWORKS等的课程，但大多数教学过程偏重于软件操作方法的学习。而目前企业需要的不仅仅是会简单的软件操作绘图人员，而是能将计算机技术和工程实际结合起来的机械设计人员，基于这一考虑，本文提出用具体的机械产品项目贯穿整个三维软件的教学，把机械设计中的具体项目和课堂的学习结合起来，不仅能达到学习三维软件的目的，还能在学习的过程中提高机械创新能力和实践能力，实现我院以应用型本科专业人才培养为目标的教学理念。

1 目前我院三维创新设计课程的教学现状分析

本院的三维创新设计课程主要是三维软件pro/E和SolidWorks的学习，三维软件的教学和传统的教学方式有很大的不同，它的实践性和应用性很强。目前我院对于三维软件的学习很重视，主张实践教学，所以整个的教学过程是采用老师教学与学生上机结合的一种教学方法，为达到更好的教学效果，整个教学过程在机房中进行，但是在教学中还是会存在一些问题。

（1）教学过程缺少模块间的联系。目前的教学模式根据三维软件的几大模块顺序分开独立教学，各个模块有自己的实例练习。在教学中很少提及各个模块之间的联系，如工程图出现问题时如何在零件图中进行修改，装配时如果出现干涉那么零件应该怎么修改等也讲得很少。而目前企业中更希望机械设计人员能够利用现有的设计进行必要的改进，更注重各个模块间的联系。

（2）实训项目的单一性。整个教学过程中主要集中在单纯模型的创建上，没有考虑到机械设计的整个阶段，通过学习学生仅仅是掌握了一种三维软件的操作方法，但是并不能利用三维软件达到三维创新设计的目的，也并没有把整个机械设计融入到整个三维软件的教学中，缺乏设计理念和设计思维的培养，不符合我院以应用型本科专业人才培养为目标的教学理念。

（3）“大锅饭”式教学。三维软件的学习必须要求学生有一定的机械专业知识基础，要求学生有一定的看图能力，机械专业基础知识等。目前的教学采用统一授课统一教学的模式，由于学生知识的前期储备，对知识的接受能力，智力水平，个人兴趣爱好等方面有很大差异，在教学过程中会出现有的学生吃不饱，而有的学生消化不了的现象，致使吃不饱的学生觉得没学到东西，对能力没有提高，对于消化不了的学生会产生挫败感从而导致厌学。

2 三维创新设计课程引入项目式教学的意义

“项目式教学法”是通过完成一个完整的“项目”而进行的实践教学活动，将工程实践引入到教学中，将理论与实践相结合，从而提高学生解决实际问题的综合能力。

（1）注重知识的应用性。摈弃目前专业实行的传统的学问导向的单科分段式课程的教学模式，利用项目作为理论与实践有机结合的载体，学生把学到的理论知识通过完成项目的方式运用到实际任务中，解决实际问题。

（2）注重学习的自主性。在项目实施的过程中，学生是学习活动的主体，改变传统的以教为主的教学模式，鼓励学生自主完成整个项目。通过项目的完成使学生产生成就感，从而避免因教学内容单一，教学过程枯燥，而使学生感到学习单调乏味，产生厌学情绪。

（3）注重学生综合素质的培养。项目的完成过程不单纯是知识的学习过程，同時在项目过程中引入机械创新设计，让学生能利用计算机计算完成实际工程项目的设计，提高学生的机械设计能力和创新能力。

3 项目式教学在三维创新设计课程中的实践

为适应我校应用型人才培养目标，在教学内容上将原有教学内容进行调整，利用完整的工程实践项目将计算机技术和工程实际结合起来，使学生能够利用三维软件完成机械设计，解决实际问题。

整个教学过程分为四个阶段：教学阶段，独立探索阶段，实战演练阶段和项目评价。

3.1 教学阶段

将一个完整的项目拆分成四个模块，在教学中针对各个模块分别讲解，在零件模块中将项目的各个零件分别建模；在装配模块中将前期得到的三维零部件进行装配；在工程图模块中将得到的零件模型和装配体转换成二维图纸。利用一个完整的项目贯穿整个三维软件的学习。所以项目的选取变得尤为重要，项目的选择要符合机械专业的培养要求，也要有一定的代表性，不可盲目选题，难度要适宜，太简单学生会认为没有挑战性，容易产生骄傲情绪；太难打击学生的学习积极性，使学生产生挫败感而导致厌学。

所以在项目的选择上，根据机械专业的学生的课程要求，选择减速器作为贯穿整个教学过程的项目。减速器是机械的一个典型装配体，在机械设计课程中有减速器的拆装实验，而在机械设计课程设计中还会对减速器进行结构设计。而这里通过对减速器三维模型的建立，可以让学生通过三维图形直观地看到减速器由哪些零部件组成，之间的装配关系是什么。同时减速器中包含了轴，齿轮，滚动轴承，键，箱体等机械中的主要零部件，具有一定的代表性。减速器项目的具体实施过程如表1所示。

3.2 独立探索阶段

教师布置一个实际项目让学生独立探索，在项目进行前，教师首先对项目进行讲解，提出基本方法，基本要点，避免学生走一些弯路，提高绘图速度。

由于学生每个人的能力不同，对于前期的工程制图，机械原理等课程的掌握程度也不同，这里采取“分层教学”的模式。

首先根据前面减速器的学习中掌握学生对于前期知识的掌握能力，包括读图能力，机械原理等理论知识掌握能力以及软件的操作熟练程度等。然后对学生进行层次分组，分成A、B、C三个小组。其中，将软件操作熟练，有较强看图能力，且有一定机械设计基础的学生分为A组；将软件操作比较熟练，但看图能力一般的分为B组；将软件操作一般，看图能力也较差的学生分为C组。而在实施的过程中，根据学生具体的发展情况可以进行调整。

之后根据学生的不同情况，分配不同的项目。A组学生的项目难度最大；B组次之；C组的难度最小，但这个阶段还是主要进行三维软件的学习，即根据二维图纸来绘制三维模型。而教师在辅导过程中，对于A组和B组的学生主要指导学生自学和小组成员之间相互讨论；对于C组的学生开始带领学生学习，首先提高软件操作水平，在学生掌握软件之后再培养其自学能力。

3.3 实战演练阶段

在教学实施过程中，本着教学中学生处于主体地位，变被动学习为主动学习的思想。在这个阶段，对于A组和B组的学生布置的项目不仅仅是根据二维图纸来绘制三维模型，在软件学习之外布置机械创新设计内容，即如何利用三维软件来进行机械创新设计。学生在绘制装配体的同时，让学生考虑自己去设计一个零部件，并且在装配机械零件时发现问题能够自主进行结构改进等。这样不仅使学生掌握了一门软件，同时掌握利用三维软件进行机械设计，培养学生的创新能力。而对于C组学生由于机械知识比较薄弱，所以项目的选择还是以软件学习为主。这个阶段完全由学生独立完成，小组之间可以相互讨论交流，教师只是辅助和引导。

3.4 学习评价

项目完成后，及时验收和总结，对大家的项目展开小组讨论，以实际项目的完成情况来评价学生的学习成绩。

4 结束语

针对本院在三维创新设计课程中的弊端，引入项目式教学方法，在教学过程中根据学生的个体差异采用分层教学，在项目的分配上尽量满足不同学生的学习需要，激发他们的学习兴趣，解决了有些同学吃不饱有些同学消化不了的现象。在学生掌握三维软件操作方法的同时，提高学生的机械创新能力。

参考文献

[1] 张忠将.SolidWorks 2014 机械设计完全实例教程[M].北京：机械工业出版社，2016.

[2] 李玲芳，车晓毅.面向应用的《机械CAD/CAM》课程项目式教学[J].湖南文理学院学报（自然科学版），2014.26（1）：76-78.

[3] 拉特利奇.分层教学理论[M].北京：人民邮电出版社，2010.