【ＣＡＤ／ＣＡＭ技术课程教学改革与学生创新能力的培养】创新能力课程
时间：2018-12-27 03:31:41 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要： 文章从分析CAD/CAM技术课程教学改革的客观需求着手，从教师和学生的角度出发，针对教学内容、教学方法和手段、实践教学改革等方面进行了深入研究，对应用型本科和高职高专类院校开展CAD/CAM技术课程教学具有较强的参考价值。
关键词： CAD/CAM 教学内容 教学方法 实践教学
CAD/CAM技术是随着信息技术的发展而形成的一门新技术，目前广泛应用于机械、电子、航空等领域，它的应用水平已成为衡量一个国家技术发展水平及工业现代化水平的重要标志。在我国，“十一五”期间科技部启动了制造业信息化科技工程，将推广应用CAD/CAM技术作为实现中小企业、骨干企业和集团企业设计制造一体化、无纸化的重要战略措施。［１］因此，对于机械类应用型本科学生来说，CAD/CAM技术是他们成为未来工程技术人员必须掌握的基本工具。同时也必须看到，CAD/CAM技术涉及的内容十分广泛，对学生的基础也有较高的要求，如要求掌握计算机基础知识、计算机编程语言、计算机辅助绘图及工艺基本知识，但教学中普遍存在着课时少、任务重的问题，因此学生学习这门课程确实存在一些实际困难。要不断提高CAD/CAM课程的教学质量，必须将技术原理与常用工程软件的应用及开发的介绍相结合，做到理论与实践的融会贯通；同时要根据技术的发展现状及时更新授课相关内容，做到推陈出新。根据以上指导原则，几年来我们对CAD/CAM课程教学进行了改革实践，目前已取得了较明显的成效。
一、精选和优化教学内容
1.在内容安排上，着重介绍基本概念，并适当介绍部分应用软件。
基本概念是系统学习计算机在机械设计和制造中的应用及开发技术的基础，如果丢开基本概念，只介绍软件，就会使学生只知其然而不知其所以然，无法举一反三。反之，如果掌握了CAD/CAM的基本概念，就可大大提高学生自学相关软件的能力，对其今后的发展大有裨益。因此在内容安排上，我们按照产品的开发过程链，逐一介绍计算机辅助图形处理、CAD/CAM建模、计算机辅助工程分析、计算机辅助工艺设计、数控自动编程及加工过程仿真、CAD/CAM集成技术等，尽量做到深入浅出，使学生掌握基本工作原理及算法。在此基础上，结合交互式自动绘图介绍AutoCAD和UG软件的二次开发，让学生自己动手开发小型的零件库，在实践中实现课程的深化。
2.在介绍实施方法时，突出思路和方法的多样化，并结合具体软件加深印象。
在CAD/CAM技术的各个环节中，采用不同的实施方法。如计算机辅助工艺设计系统，我们分别介绍了变异式CAPP系统、创成式CAPP系统、交互式CAPP系统、综合式CAPP系统及CAPP专家系统，并结合“大天CAPP软件”进行教学，努力使学生掌握各种CAPP系统的工作流程及适用范围，以提高他们解决实际工艺问题的能力。
3.在关键技术中，突出产品建模技术，以适应CAD/CAM技术的发展，并结合相应软件作示范。
建模技术是今后CAD/CAM技术发展的方向，学生有必要了解当前流行的各种建模技术，以利今后使用。因此在教学中，我们从二维几何建模开始，逐一介绍二维边式、面式建模系统，三维线框建模系统，三维曲面建模系统，三维实体建模系统，更进一步引申到三维特征建模系统，同时以AutoCAD及UG软件作示范，其中着重介绍实体建模和特征建模，让学生自己动手创建简单模型，从而真正了解各种方法的具体实施。
4.在CAD/CAM技术的实际应用中，以软件为例介绍数控自动编程及加工过程仿真。
CAD/CAM技术是数控机床等课程的后续课，学习之前，学生已通过实验对数控加工有了一些感性认识，但他们对于数控编程的认识还停留在手工编程的阶段。因此，我们结合常用工程软件UG，向学生介绍典型零件数控自动编程及加工过程仿真的过程，从而使他们熟悉数控加工的各个阶段，一旦碰到复杂零件，手工编程实现不便时，就可利用自动编程软件进行编程，达到事半功倍的效果。
5.在教学中引入最新科研资料，介绍CAD/CAM技术的发展动向。
作为一门新技术，CAD/CAM的发展和应用推广日新月异，因此，教师备课时有必要查阅最新的学术论文及科技报导，同时可将教师本人与CAD/CAM技术相关的科研成果的介绍引入教学。如我们在介绍“并行工程”的概念时，借鉴了最新的国内外科技期刊的有关文献，详细介绍“并行工程”目前的发展现状和应用实施进展，以及应用，实施中的关键技术和成功案例，受到了学生欢迎。再如讲解“CAD/CAM软件的二次开发技术”一章时，引用了教师自主开发的减速箱三维快速设计软件的开发过程作示例，既帮助学生了解了二次开发的一般过程，又充分调动了学习的积极性，取得了良好的教学效果。
二、教学手段的改革
1.计算机辅助教学与应用。
一直以来，我院的CAD/CAM技术课程，在各方面的支持下，克服了硬件资源紧缺的困难，始终坚持在专业机房开设。主讲教师制作了CAI课件，并在每次教学中不断更新改善，对于教学中涉及的相关工程软件介绍，由教师现场演示，在讲解正确操作方法的同时，还列举常见错误操作的处理方法，一堂课中往往穿插了理论讲解和软件操作实例，从而真正实现了理论与实践相结合，调动了学生的学习积极性。
2.网络教学的实现。
为了体现现代教学以学生为中心的特点，结合本院实际，我们在校园网天空教室平台上自主开发了CAD/CAM技术课程网络课件，不仅提供了电子教案、程序、软件应用实例的网上学习与下载，还提供了习题和测试的平台，更重要的是，通过教师网上信息的发布，发起研究性课题讨论，学生随时随地可上网查询和回答，从而建立了良好的师生互动，有效提高了学生课外学习的积极主动性。
3.课程考核改革。
CAD/CAM技术课程是我院较早针对应用型本科实现考核方法改革的课程之一，目前采用的考核形式是理论考试和上机测试相结合。其中理论考试采用了半开卷的形式，即允许学生考试时参考自己复习整理的提纲，从而避免死记硬背，减轻学生负担。上机测试成绩由课程结束测试和平时的上机作业成绩相结合，引导学生更重视平时练习，减少或杜绝作弊。几年来的综合测评反映，学生对这种考核方式是欢迎的，他们认为这样能够考出真实水平。
三、实践教学的拓展
目前各高等院校机械学科在CAD/CAM技术的课程安排中一般均包含了部分实践学时，目的是帮助学生在掌握CAD/CAM原理的基础上了解常用工程软件，为后续的毕业设计和就业打好基础。如何充分利用课程安排的有限学时，选取恰当的工程软件，并帮助学生从了解直到熟练掌握相关软件的操作方法，已经成为CAD/CAM技术课程开设取得成功的关键之一。
由于目前市场上CAD/CAM软件比较丰富，从AutoCAD到Solidworks、Solidedge、UG、Pro/E、Catia等，还有国产软件CAXA、开目CAD等，让学生学习和掌握每一种软件显然是不现实的。仔细分析这些软件，其各有优缺点，但软件本身的结构形式与功用基本大同小异。教师只有通过剖析CAD/CAM软件的共性，并在此基础上帮助学生了解软件开发的基础知识，才能让他们真正掌握软件本身的内涵，达到融会贯通的目的。因此，我们在教学中安排了用AutoLisp开发AutoCAD零件库和编制UG/NX用户化菜单和对话框的内容，并布置了作业以强化对二次开发内容的教学与应用，大大提高了学生的编程能力和应用其它相关软件的能力。
当然，如果仅靠教师在CAD/CAM技术课程上的软件操作演示和学生的课外上机，就要求所有学生都能够熟练掌握工程软件，显然是不现实的。要使学生熟练掌握工程软件，就要在培养计划中安排必要的实践环节，提供硬件和时间，让学生自己动手强化。本着这一原则，我院安排了CAD/CAM实训。在实训中，教师指导学生选定一个实物零件，通过自定的测绘方法得到实物零件的相关数据，利用集成功能型CAD/CAM软件在计算机上进行零件的CAD造型，再确定零件的加工工艺进行计算机辅助制造（CAM），接着进行后置处理得到指定机床数控系统的NC加工程序，条件许可的情况下还可到机床上进行零件加工，并与所测绘的零件进行比较，最终整理完成实训报告。这一教学环节，使学生切身体验了集成功能型CAD/CAM软件的基本功能，深入了解了CAD/CAM过程链。
四、结语
综上所述，对于CAD/CAM这门新技术的授课，我们认为既要综合介绍原理及基本概念，又要针对学生实际和重点内容，结合相应软件介绍实施方法，循序渐进，深入浅出，提高学生的感性和理性认识。学生只有真正做到理论与实践相结合，才能把握科技发展的脉搏，才能学以致用，课程的教学质量才会不断提高。
我院机械类专业的学生，通过CAD/CAM技术课程的学习，能够掌握机械CAD/CAM的基本理论及相关技术，熟悉常用的CAD/CAM软件工具，并能培养自主开发或二次开发CAD/CAM软件的实践创新能力。学生通过将CAD/CAM技术应用于毕业设计等综合性实践环节，进一步提高了软件应用和创新设计能力，这使我院机械类毕业生能尽快适应工作岗位，更好地满足用人企业的需求。
参考文献：
［1］中共中央办公厅，国务院办公厅.2006―2020年国家信息化发展战略［N］.新华日报，2006.5.8.
