高校转型背景下CAD/CAM/CAE实践课程引入PBL法实践教学的探讨

胡瑞　许春霞

摘 要 CAD/CAM/CAE是一门理论与实践结合较紧密的课程，以增强机械类学生实践创新能力为目标。基于机械工程专业教学大纲服务于实践教学计划，以PBL（Problem-Based Learning）教学法着手，开展本专业PBL法的教学规划、思路设计、教学环节、学习方法和效果评定等方面对CAD/CAM/CAE实践课程中PBL法的教学影响进行了探索。本研究将有助于促进PBL法在转型背景下工科类高校CAD/CAM/CAE实践教学中的应用和推广。

关键词 CAD/CAM/CAE实践课程 实践教学 PBL教学法 教学探索

高校转型背景下，迫切需要应用型本科院校着重以培养应用型、复合型和技能型人才为核心，改变重理論轻实践、重知识轻能力的现状。[1]CAD/CAM/CAE（CAD-Computer Aided Design；CAM-Computer Aided Manufacturing；CAE-Computer Aided Engineering）实践教学是机械类专业实现素质教育和应用型人才培养目标的重要环节。[2]国内很多院校机械类专业成立时间虽然较久，但CAD/CAM/CAE实践课程教学体系尚不完善。部分专业课程缺少配套CAD/CAM/CAE实践课程内容引入，同时实践环节很多仅限于上机练习，使矛盾愈加突出。这不但影响了理论教学效果，还易导致学生产生“重理论，轻实践”的倾向。[2]基于此，迫切需要一种新型的CAD/CAM/CAE实践教学体系来改善现状。

为促进CAD/CAM/CAE实践教学，本文结合本校师资条件、设备仪器和实践教学的具体情况，在CAD/CAM/CAE实践课程中引入了PBL教学法，探讨了对PBL教学法适合CAD/CAM/CAE实践课程教学中的应用研究。

1 CAD/CAM/CAE实践课程教学的目的与任务

CAD/CAM/CAE实践课程是机械类学生完成理论与实践相促进，以增强学生实践创新能力的训练课程体系之一。因此，CAD/CAM/CAE实践教学体系改革需要优化其教学模式、知识体系、课程设置和教学手段等，并提倡学生自主学习，以不断提升CAD/CAM/CAE实践教学质量。

2 PBL教学法原理

2.1 教法原理

PBL是Howard Barrow于1969年首创的以问题为导向的教学方法，已成为国际上院校众多课程中较为流行的教学模式。[3]本文将PBL法应用在CAD/CAM/CAE实践教学体系改革中，采取“以问题为中心、以学生为主体、以教师为主导”的教学模式，面向CAD/CAM/CAE实践课程的诸多问题探讨，以增强学生自主学习能力和解决问题技能。

2.2 CAD/CAM/CAE实践课程引入PBL教学法

CAD/CAM/CAE实践课程教学中的PBL教学法的实施流程：指导教师在课堂讲授CAD/CAM/CAE实践课程有关章节基本概念后，开展问题任务的设置与选取→按学习的目标要求和考核知识点，提出并向学生下达问题任务→学生可多形式分组、组内讨论分工、问题任务选择分组、提交问题任务解决方案→实践操作可行后，开展成果交流并汇报→总结成功案例与评价模式开展。

3 CAD/CAM/CAE实践课程教学中的PBL教学法实施

3.1 知识原理讲解

在机械类CAD/CAM/CAE实践课程内容分解和安排中，指导老师首先需要细讲课程内容的基本原理和基础知识，然后将其设置成相关联的问题任务。PBL教学法要求参与实践课程的学生应具备了一定的专业基本原理/知识，其目标就应重点应用这些基本原理/知识结合问题任务去拓展和创新课程实践，而不仅仅是简单体验、模仿和验证所学理论。

3.2 问题任务设计

在实践课程中，指导老师通过巧设问题情境完成问题任务的设计和布置，并构建各问题任务之间联系和知识拓展网。PBL教学法的核心是导航作用——让学生遵循问题任务对学习过程的贯穿作用，这些精心设计的问题任务是保证PBL教学法能够取得良好教学效果的关键。

3.3 自主研讨

指导老师应根据问题任务将学生按照多种形式进行分组学习，以方便各分组学生能够进行相应成员和相应问题进行有效交流。本课程实践教学采用的分组形式有以下3种：（1）混合分组，即将参与实践课程教学的学生混合编组，不以成绩、能力或性格按差异性进行分组，这将有利于学生之间的相互带动、相互提高和激发团队的合作精神；（2）能力分组，即将参与实践课程教学的学生按能力同一编组，以成绩、能力或性格相近学生进行划分成同一组，这将有利于指导老师因材施教进行分层教学；（3）自由组合：即将参与实践课程教学的学生按兴趣自由组合，以兴趣相近、感情相融学生进行划分成自由组合，这将有利于组内学生培养共同进退和攻坚克难的求实精神。

上述3种教学分组形式可以互为补充、统筹兼顾，并在一段时间后各分组学生可以协作调整，以促使各分组内、组间伙伴教学或指导的实践机会最优化。

3.4 PBL教学法的动态评价

评价是PBL教学法过程中非常重要的环节，通过评价能反映学生的学习情况，向学生提供及时、恰当的反馈。CAD/CAM/CAE实践课程引入PBL教学法采用发展性的动态评价分析方法，其组成：（1）评价内容：本实践课程采用多种评价并行的方式。PBL教学法评价应基于学生个人和整个小组成员开展该课程前后的多方面变化及反馈效果为依据，而不是仅仅依靠学生成绩的高低来判断。（2）评价主体：为了使CAD/CAM/CAE实践课程引入PBL教学法效果的评价是多元化，其评价主体除了指导教师评价、组内成员评价和组员自我评价外，还应有参与学生对指导老师的评价。（3）评价范围：组内评价与组间评价相结合。组内评价可参考实践教学中学生研讨中其发言的次数、解决问题任务的贡献、资料有效收集程度和书面报告质量等进行综合动态评估；组间评价可根据每次分组讨论会中各组组员之间的合作解决问题次数、方案讨论参与度和结果汇报贡献度等方面考查。

3.5 实施效果对比研究

为验证应用PBL法的新型CAD/CAM/CAE实践教学模式的效果，以南昌工程学院机械与电气学院的机械工程专业为试点。在机械设计制造及其自动化专业2015年级和2016年级中各抽取2个班级作为试点班级，对其开展PBL法的新型CAD/CAM/CAE实践课程教学，并在学期末对该年级学生进行访谈调查、理论成绩、综合解决实践成果、创新类比赛成绩进行对比分析，把PBL法的CAD/CAM/CAE实践教学模式的效果与旧实践教学模式的效果进行对比研究；基于数据分析与结果讨论，开展PBL法的教学效果和注意事项的总结与归纳等。

4 CAD/CAM/CAE实践课程教学中PBL法的影响因素

4.1 课程的问题任务

设计的课程问题任务主要来源于两个方面：（1）学生所在学科专业领域中可拓展知识相关联的其他学科，其可能涉及到的学习问题、拓展及困扰所在。（2）机械类企业实践作业过程中常常出现的问题。高质量的问题任务设计有利于培养学生的发散思维训练和横向思维拓展，以促进学生通过实践加深理论知识的理解和深化，这是该环节设计的初始目的。

4.2 教师的隐性作用

PBL教学法是以学生为主并激发其自主探究问题任务的开放式模式，指导老师作用从表面看像是弱化了，但其引导和意见反馈为主的隐性作用却加强了。[4]PBL教学法在实践教学过程中对指导老师综合素质提升有相应的严格要求，指导老师不但需要熟练掌握各章节涉及本专业的知识体系和CAD/CAM/CAE实践课程的详细内容，还需要具备相关学科知识、较好的逻辑思维能力、熟练的实践操作能力、灵活的知识应用能力和提出問题与分享解决方案的能力、善于激发参与实践课程学生的学习热情，以实现寓教于乐和把握课堂进度等技巧。

4.3 学生的参与度

PBL教学法在CAD/CAM/CAE实践课程中的成功实施，除了指导老师积极引导和帮助外，参与实践学习的学生也应主动配合，其首先要积极查找相关问题任务的资料、在各分组内应主动开展与其他组员的交流沟通，并通过有效研讨获得这些问题任务的最佳方案，并经多次验证与意见反馈，直到实践教学问题任务真正圆满解决。

5 结论

PBL教学法引入CAD/CAM/CAE实践课程中，是将问题任务贯穿于实践课程的教学中，以驱动学生自主学习、合作学习、锻炼创新思维和提升自我实践动手能力的教学模式，其可激发实践过程中参与学生的学习热情，以提高学生对本专业及课程的熟悉程度。与此同时，也增强了教师自我学习、设计适宜问题任务的能力，以提升自己的教学水平。因此，PBL教学法在高校转型背景下可广泛应用在应用型高校CAD/CAM/CAE实践课程教学中。

参考文献

[1] 高雪春.转型背景下地方高校教师实践教学能力的提升策略研究[J].铜仁学院学报，2015.17（6）：111-115.

[2] 张德强，张晓光，王海洋.机械CAD/CAM理论与实践融会教学研究[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2011.13（1）：126-128.

[3] 叶树江，袁海燕.适应认证要求推进工程教育问题学习（PBL）教学模式实施[J].黑龙江高教研究，2016.2：171-173.

[4] 满喜，郑松玲.基于PBL模式下的运动生物力学实验课程建设[J].内蒙古师范太学学报（教育科学版），2013.26（3）：68-70.