应用型本科背景下《机械CAD/CAE/CAM》课程建设与实践

张立新 史卫朝 王丽洁

(西安理工大学，陕西 西安 710082)

课程建设是实现专业培养目标而制定的教学科目及目标、内容、范围和进程的总和，不仅是保证教学质量的重要手段，还是深化应用型本科教学改革的关键。为了体现应用技术型人才的培养特色，围绕“以评促建，评建结合，重在建设”的原则，结合西安理工大学过程装备与控制工程专业建设的需要，笔者与陕西法士特齿轮有限公司、陕西汉德车桥有限公司等同行组成课程建设组，依据本校应用型本科人才培养方案，对过程装备与控制工程专业的《机械CAD/CAE/CAM》课程进行了建设，主要包含课程目标制定、课程标准建设、教学团队建设、教学设施建设、教学内容与教材、教学方法与手段、教学考核与评价、教学文件与资料和课程网站等方面。

一、课程背景及目标

《机械CAD/CAE/CAM》课程是西安理工大学过程装备与控制工程专业的核心课，课程内容涉及面广，对学生理论知识和实践操作技能要求高。主要培养学生通过计算机进行机械绘图、设计和仿真加工，使学生具备装备制造领域现代设计应用能力，掌握CAD/CAE/CAM基础知识和先进制造技术，拥有CAD/CAE/CAM软件的实践操作能力，具备创新意识和团队意识，了解CAD/CAE/CAM的最新技术及发展趋势，能在装备制造领域从事产品设计、分析，加工的高层次应用型技术人才。

在讲授本课程过程中，授课教师应注意培养学生的职业道德和职业操作规范，提高学生的自学能力、团队合作能力和分析解决问题能力。

二、课程建设与实践

(一)课程标准制定

本课程教学模式采用工作任务驱动式教学方法，以学生为主导，按照“明确设计任务—分析设计方案—任务分配—具体实施—项目评估”的教学流程设计任务，使学生的创新能力和综合技能水平得到较大提高。

根据陕西省装备制造业的发展状况和机械CAD/CAE/CAM技术的应用领域，参考国家职业技能标准，课程设计了“零件三维建模、机构装配与仿真、产品结构分析和数控加工及仿真”四大项目，每个项目设置若干任务，各任务侧重点不同，涵盖基本技能知识点和综合技能知识点。

由于本课程实用性强，因此我们对课程的课时进行了以下分配：课堂教学32学时，主要讲解基本技能知识点，培养学生CAD/CAE/CAM软件的基本操作技能，减少复杂曲面设计及分析推理内容等，使学生养成规范化和标准化操作习惯；实训教学4周，共112学时，加强学生操作CAD/CAE/CAM软件的熟练度，能进行产品设计分析，提高综合应用能力，课程设计方案部分内容，见表1。

表1 课程学时安排

(二)教学团队建设

教学团队的水平是课程建设的重要因素，直接影响教学质量。结合学校人才培养方案中的“双聘制”，本课程教学团队由专业教师和企业工程技术人员组成，学校聘请陕西省装备制造行业中的高技能工程技术人员来学校讲述涉及企业的任务模块，同时派遣专业教师到企业一线或培训机构进行学习锻炼，提高教学团队的整体水平。

(三)教学设施建设

为满足项目式教学模式要求，学校对《机械CAD/CAE/CAM》机房进行了重新规划，按10人一组的方式将计算机位置进行了调整，方便了小组成员之间的沟通，并且对CAD/CAE/CAM软件进行了更新升级。

(四)课程教学内容的选取

《机械CAD/CAE/CAM》课程内容与过程装备与控制工程专业其他核心课程联系紧密，内容繁多，为了突出课程的实用性和实践性，课程项目组依据以下三方面确定了教学内容，见表2所示。

1.与职业标准对接的内容

职业标准属于工作标准，是国家对从业人员工作能力水平的规范性要求，将教学内容与职业标准对接，就是将学历教育与工作标准对接，目的是培养出符合社会需求的应用型人才。在保证课程体系的前提下，我们将职业标准中对机械CAD/CAE/CAM要求的知识点加入课程内容中，增加国家职业技能鉴定题库中的案例，使课程内容的知识点更加全面，准确。

2.与企业生产对接的内容

为保证课程内容具有针对性和时效性，课程项目组与企业技术人员反复讨论研究，提炼出各企业的典型产品及生产工艺，涉及产品装配、产品结构分析，典型零件的数控加工等方面。根据这些资料，我们发现机械零件中复杂曲面部件较少，结构较为规则，与工业设计专业的产品有较大不同，因此课程内容中可减少曲面建模部分，加强基础实体建模内容。

3.与技能比赛对接的内容

职业技能比赛代表操作技能水平的高低，与生产实际密切相关，将CAD/CAE/CAM技能比赛的题目纳入课程内容中，有利于培养学生的综合应用能力。在实训过程中，根据技能比赛要求，增加高强度、高难度的训练内容，培养学生的职业技能规范和职业素质，养成良好的设计习惯。

表2 课程内容安排

(五)教学方法与手段选择

课程教学过程中采用项目式教学法为主导，按照“项目、任务、实施”三个层次实施理实一体化教学。课程教学实施过程中，要求学生不仅懂得操作方法，也懂得设计原理，不能因为注重实践操作能力的培养，而忽视学生基本理论知识的积累，为了能够更好地实现“校企合作、产教融合”，使教学资源得到合理配置，《机械CAD/CAE/CAM》课程教学中若涉及到企业产品的任务时，可邀请企业相关人员到学校为学生指导，加深学生对企业产品的感性认识，调动学生学习的积极性，同时，在实训周内教师可带领学生到企业参观产品设计及生产流程。加强企业人员与学生交流沟通，不仅能提高学生产品设计分析能力，还能够帮助学生了解专业，引导就业。

《机械CAD/CAE/CAM》课程内容涉及面广，学生需要掌握的知识点较多，为保证高水平的教学质量，可采取多样化的教学方法，激发学生学习兴趣，引导学生从“听”到“讲”转变。为达到良好的教学效果，《机械CAD/CAE/CAM》课程可借助以下教学手段：

1.开展优秀作品欣赏，增加视频教学内容。课堂教学过程中，教师可在任务开始前，向学生展示往届学生完成的优秀作品，使学生对任务有感性认识，同时为学生提供课后习题的视频，帮助学生完成课后练习。

2.增加实习工厂实操机会。教师讲述数控加工及仿真项目时，学生可在实习工厂的数控机床上输入经过CAM后置处理得到的程序，经过数控机床加工，能增强学生对企业生产加工的认识感受，懂得机床操作基本规程。

3.采取激励式教学方法。本课程的平时成绩比重较高，教师可以对任务完成较快的小组给予加分奖励，调动学生学习的积极性，培养学生团队意识，增强集体荣誉感。

(六)教学考核与评价

为了科学地对学生的学习过程进行评价，体现“公正、公平和权威性”，课程建设组对课程考核评价采取了以下方式：

1.以平时考核为主导

本课程考核由平时考核和期末考核组成，平时考核占70%，主要包括上课考勤、任务完成结果、奖励成绩等，它影响着学生学习的积极性及教学效果，也体现着公正性和公平性。期末考核占30%，主要针对学生的综合应用能力进行考试，课程建设组将多年积累的职业资格认证试题进行整理，建立了《机械CAD/CAE/CAM》试题库。期末考试时，学生通过学号在考试系统平台上随机得到考题进行考试，避免了考试过程中出现“复制”“粘贴”现象，保证了考试的权威性。

2.期末考试与软件资格证书结合

为了落实五个对接中的“职业资格证书与学历证书对接”，推行“双证制”，课程建设组将期末考试与职业资格证书结合。期末考试前，教师与认证单位确定考试相关事宜，学生期末成绩合格，便可获得相应资格证书。

(七)教学文件及课程网站建设

课程建设组认真地建立和完善了课程教学文件及资料，先后编写了《机械CAD/CAE/CAM》课程标准、授课计划、讲课教案、习题库、试题库、实训指导书等，使教学过程规范化、制度化。在2010年教育部教育管理信息中心举办的第十届全国多媒体课件大赛中，本专业教师设计制作的《机械CAD/CAM技术》课件获得了二等奖的优秀成绩。

目前，课题组已经在校园网上建立《机械CAD/CAE/CAM》课程学习网站，提供本课程各个任务的教学视频及相关资料，帮助学生进行课外学习，加强学生与教师之间的沟通。此外，为了使教学资源课能够得到充分利用，课程组老师正着手建立“微课”平台。

三、结束语

本课程对我院14级学生试点后，取得了较好的教学效果，激发了学生学习的积极性，提高了学生实践应用能力，达到了预期的教学目标。当然，课程在实践过程中也存在一些问题，例如企业技术人员来校指导时间具有不确定性、学生操作数控机床时间不足等。今后，我们会及时总结经验，积极解决课程实践过程中存在的问题，为我院其他专业核心课程的建设提供经验和参考。