SolidWorks三维设计课程的项目式教学实践

汪秀珍 段俊霞

(武汉工程职业技术学院 湖北 武汉：430415)

0 引言

项目式教学法是师生共同实施一个完整的工作项目而进行的教学活动。学生通过项目的进行,了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。项目式教学法最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”的被动教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式[1-3]。

SolidWorks三维设计课程是机械类专业学生在完成机械制图、机械设计基础、机械制造基础、AutoCAD绘图等课程后所开设的一门专业课程。课程借助一个个指定项目的完成，提高学生综合应用本课程专业知识解决实际问题的能力。本课程用项目式教学法开展教学，引导学生参与项目进行的整个过程，基于项目的实践训练使学生认清工程实际中的具体问题，更加深入地参与其中。

1 项目式教学法实践

1.1 项目的选择和设计

SolidWorks三维设计课程的内容涉及草图绘制、零件设计、虚拟装配设计及运动仿真和工程图创建共四大模块。项目的设置依据可操作性、可行性、覆盖性、渐进性等原则，根据教学需要设置有独立项目和综合项目2种形式，其中独立项目围绕单个模块的能力训练进行，综合项目则同时进行多个模块的能力训练。无论何种项目，为了保证与实践结合，都尽量选取生产实例。本课程主要项目如表 1所示。

表1 SolidWorks三维设计课程项目一览表

下面以综合项目为例介绍项目设计思路。(1)可行性：该课程始终在机房开展“教学做一体化”教学，学生单机单座，每次课程都要进行理论讲授和实际操作，并安排有配套的课内及课外练习，保证学生在进行综合项目之前已具备草图绘制、零件设计、虚拟装配及创建工程图的基本能力[4]。(2)可操作性：综合项目选择虎钳，一则虎钳是学生在前期理论课程的学习中不断接触的一个机械设备，如机械制图课程里涉及该设备组成及各部分的零件图、装配图等图样的读图和绘制；机械设计基础课程里涉及该设备的工作原理，尤其是螺旋传动。二则虎钳也是学生在进行实训课程学习及训练时频繁接触的机械设备，如在进行钳工实训时，学生使用虎钳装夹工件，完成划线等工作。学生对该设备有一定的了解，有助于提高学习兴趣和积极性，也有利于学生完成项目后进行自检。(3)覆盖性：虎钳项目涵盖SolidWorks三维设计课程草图绘制、零件设计、虚拟装配及工程图创建所有的四个模块；虎钳一共包含丝杆、方螺母、动掌等10个零件，丝杆使用旋转、拉伸、扫描等建模方法，其它零件也要使用各种基础建模方法和倒角、圆角、孔等工程特征；将10个零件依次安装组装成虎钳，要使用标准配合的同心、重合、平行等；进行运动仿真时要使用高级配合的距离来实现动掌的运动范围，同时要使用机械配合完成丝杆和方螺母间的螺旋传动配置；最后要生成底座的零件图及虎钳的装配图。整个项目覆盖了课程教学的所有基本内容，项目完成可以保证学生具备本课程所要求的各项能力。(4)渐进性：独立教学项目设置都是从简单到复杂，进而又从单一的训练项目逐渐过渡到综合项目。

1.2 项目实施

SolidWorks三维设计课程总学时为64学时，其中48学时进行前期的单项训练项目的理论教学及实践，每周4学时，共12周。最后16个学时完成综合实训项目，学时分配见表 2。要完成综合实训项目，对于部份学生16个学时明显不够，因此在做综合实训项目期间，课程是连续进行，而且机房是延长开放时间，保证学生可以充分利用课余时间。在实训项目进行前，教师发布完成项目所需的零件图及装配图，并说明最后提交的资料明细如下：(1)所有零件及组件的源文件；(2)装配图爆炸视频及装配体运动仿真视频；(3)一篇实训总结。学生根据自己的情况安排每日进度，教师根据学生需要予以集中讲解或者单独辅导。

表2 SolidWorks三维设计课程学时分配表

前期进行独立项目的理论教学和实践是后期综合项目顺利进行的基础，因此一定要保证教学效果。独立项目在设计时就考虑到应该与我院学生所学的专业知识相关联，因此独立项目涵盖了机械行业中常见的零件、部件及常用机构等，学生在不同的课程反复学习与该零部件和机构有关的内容，从不同的角度了解、掌握、使用常用零部件和机构。本课程在此基础上再详细讲解与三维设计相关的知识，此种做法保证了教学的连续性。学生对学习内容有一定程度的了解基础，在此前提下学生的学习兴趣浓厚，接受新知识快，保证了教学效果。

在前期独立项目顺利进行的基础下，综合项目实训过程开展顺利。实训中教师针对学生在进行丝杠和方螺母建模时螺纹创建的难点进行集中讲解；针对个别同学底座建模时的尺寸疑惑予以个别辅导；装配完成后集中讲解螺旋传动的设置方法，模拟动掌装夹工件的运动。学生实训过程中积极性非常高，能保持90min以上甚至半天时间的专注工作，有问题互相讨论、请教，形成了你追我赶的学习竞赛。书写实训总结时认真回顾和总结实训经验，分析学习过程中的问题及后期改进措施。

2 实践总结

2.1 项目式教学法实施效果

进行综合项目实训时，以机械设计与制造试点班教学为例，本班学生21人，3人提前完成项目任务，剩余时间又完成了另一项目(千斤顶)的零件建模、装配及运动仿真，图样如图1左所示。其他学生均在规定时间提交了所有资料，如图1右所示。

图1 千斤顶装配图及提交文件

分析本班规定时间内提交的资料可知，作为训练及增强学生零件建模、零件装配、工程图及运动仿真三维设计能力的综合项目，虎钳的难度和工作量是合适的。在总课时有限的情况下所设置的16个学时也是比较合适的。

综合分析可知，对于学生而言，这个综合项目不仅让学生重新复习了课程的主要内容，提升了本课程要求的各项综合能力，而且对于学生专业基础课程——机械制图的读图能力有进一步的提高；对于机械行业常用的工装夹具如台虎钳有了更深入的了解；对于螺旋传动这种传动方式有了深刻的体验；有利于督促学生反思自己的学习经历，总结学习经验。

对于教师而言，认真分析这个综合项目的完成情况，可以更清楚学生学习本课程的难点，看到学生之间的差距，对于不同层次的学生合理安排学习任务。

2.2 项目式教学法实施的意义

(1)有利于调动学生的积极性。项目式教学法通过一个个具体项目组织教学，学生是实施项目的主体，学生学习目的明确、兴趣浓厚。如果学生参与的项目是之前就有所了解或者熟悉的，就更能调动学生的积极性。在项目实施过程中，学生能时常体会到成功的喜悦，这更能强化学生的学习积极性。

(2)有助于培养学生的多种能力。项目式教学法的目的在于培养学生的自主学习能力、动手能力、分析和解决问题的能力、协作和互助能力、交际和交流能力。本课程的独立项目和综合项目都是学生较熟悉的零件、部件及机构，学生可以通过小组内及小组间的充分交流和讨论，复习旧知识，学习新技能。项目实施过程中，学生提高了合作能力，强化了团队意识，从而具备当前社会化大生产所要求的基本素质。项目式教学法提供了培养综合能力的机会，是培养高技能人才的有效途径和方法。

(3)有利于教育教学改革。项目教学主要过程不是以教师讲授为主，而是以学生自主学习、自主践行、自主操作为主要教学过程。学生“自主学习”过程和教师“主导教学过程”是有区别的。项目式教学法有利于推动“以学生为本，以服务为宗旨”的职业教育教学改革。

3 实践思考

3.1 项目内容的选取

独立项目的选择要对于学生的单项能力培养具有针对性，且尽量选取学生熟悉的机械零件、部件及机构。综合性项目要包含全部教学内容并尽可能自然、有机地结合多项知识点。其次，项目的难易度应根据学生的实际水平来确定。后续课程可以继续开发更多有针对性的项目。

3.2 项目总结必不可少

项目总结包括思路总结和技巧总结，思路总结可以帮助学生明晰项目完成的最佳思考方法，总结自己理论上的不足。技巧总结中，“一题多解”是应该极力推荐的，每一种方法不管难易都应该展示给学生，再由学生和教师共同评价各种方法的优缺点及适用范围，这样，学生可以学到更多的操作技巧，全面吸收整个项目活动的精髓。