高职《机械CAD/CAM》翻转课堂教学改革

◇丽水职业技术学院 龙 峰

本文针对《机械CAD/CAM》教学实践过程中出现的一个问题，从教学方法、教学案例及内容的编排上进行深入分析和反思，在找到问题根源后，分别从建立翻转课堂，精选教学案例到合理编排授课顺序等进行教学设计。经过两轮的教学改革实践后，得到了较好的改革成效，学习本课程和讲授本课堂的同学和老师的幸福感都明显提高。

《机械CAD/CAM（UG）》课程是高职机械类专业的专业基础课程，是一门需要大量实践的应用型课程，同时也是支撑其他相关课程的基础技能课程。该课程分别在我校的数控和模具专业开设。课程分两个学期，安排在第一学期和第四学期，分别上《机械CAD》和《机械CAM》两个模块的内容。为了方便学生实操，上课地点安排在实训机房。

1 相关问题

由于大部分高职学生在校时间只有两年半，人才培养方案对部分专业基础课程进行了删减和优化，导致本课程相关的前置课程没有或者变成了并行课程。另外本课程原来授课内容、编排和授课方式不能吸引90后甚至00后的兴趣，导致部分学生觉得课程难度大且无趣，逐渐丧失学习的兴趣和积极性。据调查，每轮都有近1/3到1/2的学生在第一学期掉队。其主要原因，都是因为课程“难度大”，授课内容和形式“没意思”。基于此，本文主要主要讨论第一模块的《机械CAD》模块的课堂教学改革。

《机械CAD》模块的授课内容分为三个部分，机械产品建模，机械产品装配及机械产品工程图。如果按传统的建模、装配、工程图的顺序讲授，对于一些基础差、空间感差，特别是没有接触过工程图的学生，第一部分（建模）就是一个难点，不仅要学习机械识图，还要学习软件（UG）相关命令去造型，跨度太大。

另外，教学所用的项目、案例也是用教材上设计好的案例，由于大部分案例都与同学的生活无关，不能激发他们的学习兴趣。

最后，授课形式也相对落后，虽然是理实一体，且在机房上课。但还是以老师讲授为主，课堂以老师为中心，老师讲授和演示占了课堂时间的一半以上。学生的课堂参与和实践度不够。这将导致学生实践过程中出现的问题不能及时解决。

2 《机械CAD/CAM》教学改革方案

2.1 建立翻转课堂

本课程以往的的授课形式主要是教师课堂演示，学生现场实操，老师再个别辅导。这样就势必导致学生实操实践实践过短，很多课堂任务不能按时完成。学生学生实践过程中出现的问题也不能及时解决。

笔者利用超星学习通平台，把各个知识点和任务录制成视频，建立云课堂，如图1。形成了一个高效的线上线下混合教学的翻转课堂。翻转后的课堂，不再需要老师演示和讲解（学生在课前就可以预习和观看老师布置的视频内容），老师只需全部精力指导学生实践和一对一个性化辅导。学生实践实操和老师个性化辅导的时间太短的问题就解决了。学生学习的过程也更加个性化，每个学生的学习进度都可以不一样，大大增加了学生的课堂关注和参与度。

图1 超星云课堂

2.2 精选实践案例

以往案例都是直接用教材提供的案例，这些案例大部分是根据知识点设置编排，经过简化后的案例，其没有相关情境，不鲜活。这些案例吸引不了学生的兴趣，仅仅是为了完成课堂任务而去练习。改革后的案例是从学生的生活和学习环境中提取的产品。比如说台虎钳，该案例是从学生学习环境中提取出来的，台虎钳是他们遇到的第一个工装，在机械类的实训中经常要见。又比如说电风扇（见图2），学生很熟悉，但是不一定了解其机械结构和变速转向原理。现在的大学生基本都要学车，对车也很感兴趣，所以也选用了雨刮器等案例，同时在上课时尽量提供实物。

图2 电风扇及实物

2.3 优化授课顺序

《机械CAD》以往的授课顺序是建模、装配和制图。其中，建模是三个部分中的难点，涉及的知识点和命令多。对于还不太适应大学生活且基础不一的高职学生而言，难度跨度有点大。

优化后，本课程的授课顺序为装配、建模和制图。装配相对其他两个部分来说简单些，牵涉的知识点少，只需要掌握装配约束关系和软件的基本操作。考虑到大部分学生刚入学，没有机械背景也没有学习过相关课程，通过装配模块和运动仿真模块，不仅可以让学生对机械结构及原理有一个直观的认知，还可以进一步激发学生的学习兴趣。同时，学生也熟悉和掌握了软件的基本操作—鼠标和视图操作，为本课程后续内容的学习打下良好基础。

学生基本掌握装配和运动仿真后，就进入建模模块。改革后的建模任务也不是像传统课堂那样简单地提供一个零件的二维图纸，让同学根据视频或现场讲解演示，利用软件完成三维模型的造型。而是从前面装配案例中引申出问题，在老师的帮助和引导下解决问题的过程。例如，台虎钳案例，给同学们的台虎钳零件并没有包括台虎钳的扳手。让同学自己去查找资料并手绘一个扳手，允许设计创新。老师进行命令讲解或同学自行观看相关的视频。最后，让学生完成设计并装配到台虎钳上。

如此重复2～3个案例，同学们不仅熟练掌握了装配和运动仿真的命令和操作，还掌握UG NX建模的几个核心命令，如拉伸、回转、扫掠等。现在，同学们对软件操作和命令基本熟悉了，并行课程《机械制图与计算机绘图》也基本上把投影原理讲完了，就可以开始较复杂零件的识图和建模了。现在可以直接给同学们一些比较复杂零件的工程图，让他们根据工程图造型，锻炼识图能力的同时巩固软件操作能力。

最后，进入制图模块的学习。继续从前面的案例中设置情境。台虎钳的某个零件坏了，需要请加工人员帮忙生产一个，怎么去跟加工人员把这个事情说清楚？这样，不仅引出了新的任务，也让同学们更明确了制图的目的和意义。当然，制图部分涉及的软件命令相对简单，制图标准的知识更繁复一些，结合翻转课堂视频和课堂内的一对一辅导，实践证明，有了前面的基础，大部分同学都能顺利掌握本模块的内容。

3 结语

经过两轮的改革实践，本课程改革的成效非常明显，极大地提高了同学学习本课程的积极性，课堂参与度显著提高，课堂实效显著。老师有更多的个性化指导时间，课堂上同学们忙着用手机看讲解视频而不是玩手机，遇到问题也能及时得到老师的帮助。因为内容难导致的中途掉队现象明显降低。另外，本课程改革的成果也为同学的第二课堂打下了良好的技能基础，同学参与各类学科竞赛的积极性和主动性显著提高，在各类的模具类竞赛中，多次获得好成绩。