【正文】  摘 要：针对“机械CAD/CAM”课程知识面比较宽、实践性较强的特点。在梳理课程教学内容及其知识体系的基础上，分析了传统教学过程中存在的主要问题。根据课程特点，在课程讲授过程中引进大量新的教学方法，将理论知识转换为实践能力，激发学生的学习兴趣。在评价体系中，引进多种评价方法，对学生的学习实践效果进行评价，提高教学实践质量，促进人才培养质量的提高。
  关键词：教学模式；培养质量; CAD/CAM
  Abstract:　Engineering mechanical CAD/CAM is a curriculum with wide knowledge and stronger practice requirement. Based on the curricular content and the knowledge system belonging to itself, the disadvantages due to the tradition teaching model process is exhibit firstly. According to the characteristics of the curriculum, a number of new teaching method and ideas are introduced into the course on teaching process. Changing the fundamental theoretical knowledge into practical ability, the students have more interest in learning to master the theory and technique. On teaching quality evaluating, several methods and strategy are employed on learning effect deriving from the students. The result is indicated that the reformed teaching model and the practice activity is excited the student's learning interest and promoted the talents cultivated quality.
  Keywords: Teaching Model; Training Quality; Compute aided design/Compute aided Manufacture
  应用型本科是高校适应现代经济与社会发展的人才结构需求及高等教育大众化而形成的一种教育定位，它以本科教育为主体，以应用型人才培养为突出特征，并以服务行业及所在区域的经济社会发展为教育目标[1]。“机械CAD/CAM”是机械工程学科，面向本科生、硕士生开设的一门专业课程，课程内容涉及数学、机械设计、机械原理、机械制图、机械制造工艺、数控技术等多方面的知识，有较强的专业基础性，具有知识面宽、系统集成度高、实践性强等特点，在教学过程中要求学生通过本课程的学习，掌握“机械CAD/CAM”的基础理论知识和工程设计方法，培养学生发现、分析和解决工程实际问题的能力[2]。为后续机械专业的学习和未来的第一任职打下坚实的基础。有必要对教学模式进行研究探讨，以提高课程的教学效果[3]。笔者根据自己的实践经验，从课程的理论知识体系、传统教学中存在的问题、教学改革的方向、教学改革的评价体系等方面进行深入的研究探索。
  一、课程教学内容及知识体系
　　“机械CAD/CAM”的教学内容涉及几何建模技术及装配体建模技术、数字化制造基础及计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助工程分析、机械CAD/CAM集成技术及发展趋势等主要内容。计算机辅助工程分析(CAE)，作为专门的课程进行讲授，课程名称一般称为计算机辅助分析、CAE分析或者有限元分析等。“机械CAD/CAM”的教学内容，以CAD、CAM和CAPP为核心，涉及基本零件CAD建模技术，装配体建模，机械工程图等；以CAD建模为基础，开展加工工艺CAPP设计，实现计算机辅助加工程序CAM的编制。在掌握上述内容的基础上，讲授“机械CAD/CAM”技术的发展趋势以及集成[4]。
　　模块化教学，对整合课程的内容是有益的，有助于知识的完整性、系统性，便于学生掌握。但容易割裂内容之间的联系，需要深入研究各部分内容之间的关系，通过这种联系将教学内容连接成一个有机的整体。
　　在课程讲授过程中，避免对前期课程的简单重复，避免将“机械CAD/CAM”讲授成某一大型CAD/CAM软件的使用培训。遇到与前期课程知识交叉点，按照需要做必要的论述补充，引导学生积极回忆前期课程的相关内容，布置与前期课程内容相关的习题进行练习。综合应用相关的基础知识、基本理论，分析解决遇到的问题。兼顾后续课程的内容，适当穿插“机械CAD/CAM”系统在当前行业中的具体应用实例，做到理论与实践相结合，激发学生的学习兴趣。
  二、传统教学方法中存在的问题
  1．传统理论授课分析
　　在传统授课过程中，主要以教师讲授为主，学生只能被动接受知识。随着现代信息技术的发展，信息资源呈海量增长的趋势势不可挡，但学生面对海量的信息资源，似乎并不能很好的利用。游戏、网络小说，网络娱乐节目等占据了学生大部分课余时间，如何将学生的注意力、兴趣引导到课堂上、专业上，是现代教育不得不面对的一个问题。
　　“机械CAD/CAM”是一门理论性和实践性均较强的课程，要求学生前期对CAD/CAM软件系统有一定的了解，有使用、接触过此类软件系统的经历。在课堂上能够结合理论知识与自己熟悉的软件系统的功能进行比较。“机械CAD/CAM”需要摒弃理论课程讲授过程中，以教师为主，学生被动接受的局面，增加互动实践环节，将学生的注意力，通过课后作业，课堂提问等方式，开展任务驱动形式的教学，通过任务驱动，学生积极应对所开设的专业课程。
  2．传统实验环节分析
　　传统课程的考核以闭卷考试作为主要的考核手段，学生往往在接近期末考试时间，进行突击复习。如果平时听课效果不能保证，期末集中学习的效果并不理想，大部分学生的考试成绩总是集中在及格分数段，优秀者很少，老师不得不增加平时成绩、出勤状况、作业等手段，满足学生对成绩和管理部门考核要求。改革平时和期末考核手段，尽最大可能让学生学到知识，考查学生的学习能力和对知识的掌握水平。
　　“机械CAD/CAM”是一门实用性很强的专业课程，很多学校将此课程，讲授成PRO/E、UG、Solidworks，甚至MasterCam等软件的使用培训。无可厚非，这门课需要一定量的实践环节。如果讲授成软件培训课程，有悖于课程设置，学生从理论上无法提高。因此合理量化实践环节和理论环节对学生理论知识的掌握和操作技能的培养具有重要意义。
  3．传统教学考核分析
　　传统课程的考核以闭卷考试作为主要的考核手段，忽略学生的平时表现，理论性太强；“机械CAD/CAM”这门课，有实践环节，最终的课程考核可以以实验作为考核的内容。上述两种考试方式，在“机械CAD/CAM”最后的考核阶段，均有所偏颇，过于注重闭卷考试和过于注重实践考核，都不利于学生对CAD/CAM理论和实践的掌握，应将两种考核方式结合起来。同时在考核过程中需注重平时表现、课程作业，课堂提问，避免一张试卷就决定成绩的传统考核方法。
　　通过“机械CAD/CAM”的学习，学生得以掌握机械结构的设计方法，设计技术。对这些知识的应用，具体的工程实例、机械设计竞赛是最好的战场，鼓励学生积极参加各种学科竞赛等，给学生创造更多的实践锻炼机会。
  三、采用多种教学方法，打牢理论基础
　　“机械CAD/CAM”课程围绕零件的三维造型方法，开展CAD、CAPP、CAM、CAE、PDM在产品设计开发中的应用，涉及基本零件的建模方法，模型存储理论，数据交换格式等。从单元技术到集成技术，具有较强的系统性，可操作性。与企业、研究所产品开发所用的系统较为接近，与实际产品研发工作关系密切。大多数学生在接触“机械CAD/CAM”这门专业课之前，已经接触过常规的CAD/CAM系统，如Pro/E，UG，Solidworks等。如何将学生所掌握的CAD/CAM操作技术进行理论提升，提高课堂的授课效果，是值得思考的问题。
　　在教学过程中，首先将教学内容按章节和知识点模块化，每一模块有不同的教学目的，每一模块的主要知识和学生能力要求循序渐进，模块之间环环相扣，达到承上启下的作用。
  1互动式教学提高学生的学习兴趣
　　互动式教学法是以学生为主体，以教师为主导，通过学生的积极参与，创造师生平等交流的教学气氛，相互影响，在教学活动中产生教学共鸣，实现教学相长[5]。如在讲授特征造型时，提供一些典型零部件的几何模型，让熟悉、了解3D建模的同学讲授规划零部件的建模方法，引出零件几何特征分类方法；根据特征在模型中的位置，引出基本形状特征和附加形状特征的分类。通过几何形状特征的分析，开展互动式教学，提高学生参与热情和学习兴趣，加深对知识的掌握。
  2研讨式教学培养学生的探索精神
　　研讨式教学法是指教学过程中在教师的启发指导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以教学中的重点难点内容、疑难问题作为研讨内容，通过学生查阅资料、独立钻研和认真思考，展开课堂讨论和交流，使不同的学术观点相互碰撞、切磋、交流和补充，达到教学目的[6]。研讨式教学方法，一般要经历如下几步：布置题目——提出要求——引导学生查阅文献——指导学生消化、归纳整理——辅导学生撰写研究报告或学术论文——准备研讨资料(讲解提纲或课件)——组织报告、讨论、交流——讲评、总结及考核等。由于该方法着眼于学生全过程的参与，能促使他们在重视学习效果的同时也一样重视学习及研究过程，有助于学生理解研究方法的本质，从而培养和提高学生的研究能力与探索精神[7]。
　　在“机械CAD/CAM”的教学过程中，针对CAD/CAM的发展状况，关键技术，设置不同的研讨题目，鼓励学生积极思考，探索，完成论文资料的收集查阅，指导学生及时进行归纳总结，完成学术报告，对学生报告中存在的问题开展研讨，组织研讨式教学方法的实施。
  3案例式教学培养学生的工程实践能力
　　由于“机械CAD/CAM”是一门理论与实践相结合的课程，在课堂上积极开展案例式教学，引导学生对课程和专业兴趣。根据教学目的和要求，组织学生通过对案例的阅读、思考、分析、讨论和交流等活动，引导学生案例与理论相结合，运用所学知识对案例进行分析和探讨，从中得出经验和教训，引导学生深入理解，训练学生分析、解决问题的实际能力，加深对基本原理和概念的理解[8]。
　　案例式教学法能够使理论与实际更好地结合起来，消除学生刚接触“机械CAD/CAM”这门课程的生疏感。通过对案例的分析、讨论和实践，帮助学生更好地掌握理论及其应用，快速进入“机械CAD/CAM”课程学习中，增强理论对实践的指导作用。
  4 对比和归纳式教学法
　　“机械CAD/CAM”课程很多知识点之间是相互关联的，为了使学生能够更好地掌握每个知识点，可以采用归纳对比的方式授课[9]。如CAD、CAM、CAPP以及CAE数据行为的差异，它们之间的关联等。
　　根据学生接触过的CAD软件，在开展课堂讨论的同时，对不同CAD软件的特点进行归纳总结，并就软件平台的特点进行比较，引导学生深入了解软件的发展历程，发展状况，对CAD/CAM的发展趋势进行展望，指导学生用发展的眼光认识机械CAD/CAM技术的发展趋势以及在专业领域的重要性。
  5 采用任务驱动法教学提高学生解决问题的能力
　　一般选择大型的CAD/CAM软件—UG作为“机械CAD/CAM”的实践上机环境。CAD/CAM实践教学环节一般包括UG的设计和加工两个不同的实践环节。在“机械CAD/CAM”的授课过程中，采取任务驱动指导学生在课余时间加强CAD/CAM上机实践。在CAD环节，布置零件的设计任务，学生运用基本的建模方法，提出设计方案、完成设计任务；在CAM加工环节，引用企业生产标准，给出典型加工零件，学生运用加工命令，对所设计出来的零件进行数控加工工艺分析、加工仿真及自动生成加工程序。项目的选择采用由简到繁(难)的方式，最后采用综合性项目，驱动学生独自对常见零件进行CAD/CAM设计与加工，并且在数控机床上生产出零件，引入企业生产检验标准，所设计的零件达到生产水平。
　　教学实践证明，采用任务驱动的教学方法，在教学效果上能够收到一定成效，学生既掌握了UG软件设计与加工的理论知识，也锻炼了动手能力，提高了专业学习兴趣，并且与企业生产实际相结合，保证所掌握知识的时代同步性。
  6 采用小组讨论法引导学生积极参与到学习过程中
　　在“机械CAD/CAM”课程讲授的过程中，有些章节采用讨论法组织教学，学生在教师的指导下为解决某个问题进行探讨、辨明是非真伪以获取知识。如在讲解UG涉及有关建模的知识点时，选择一个较为复杂的零件模型，将全班学生分成若干个讨论小组，每个小组进行观点交流和改进后，拿出一个建模方案并完成相应的建模任务。老师调出学生的模型，把学生普遍出现的典型错误展现出来，供大家讨论，最后由教师给出解决方案，并进行总结。
　　整个讨论过程，教师进行相关的巡回指导、参与讨论。积极发挥学生的主动性、积极性，培养学生独立思考、口头表达能力的提高，促进学生灵活地运用知识。
  7 采用启发式教学提高学生自主学习的能力
　　在教学过程中将课程与工程实践活动结合起来，从实际出发，采用多种方式，以启发学生的思维为核心，调动学生的学习主动性和积极性，促使学生主动学习获取知识。如在讲授CAM的知识点时，形体分析结合零件的各种加工方法，典型零件的各种结构(孔、倒角、肋、凸台、退刀槽等)是采用何种加工方法、何种加工工艺、怎样加工出来的，逐层剖析，将复杂的零件化整为零，达到由简单到复杂的一个建模过程，使知识由难变易，最终融会贯通地掌握CAD、CAM、CAPP等，加工工艺课程的相关知识。
　　在整个教学过程中，通过各种各样的启发诱导或暗示，开发学生潜能，充分调动学生积极性，活跃学生思维，在充满乐趣的情景中进行教学，达到既传授知识，又提高综合解决问题的能力。
  8 采用教、学、做一体化教学方法培养学生自己动手的能力
　　“教学做”一体化教学法将老师的讲授、学生的学习和动手实践有机地结合在一起，在任务驱动过程中穿插一体化教学方法，有效提高学生的动手能力和学习积极性。例如数字化制造基础的讲授过程中，关于机床坐标系、机床原点、参考点、工作原点、原点偏置等，在课堂讲授过程中，借助不同的机床，不同的加工行为进行讲授，并在CAM编程阶段，引导学生积极使用，做到教学做一体化。在车削零件加工阶段，如限位轴的授课时，先给出限位轴的零件图及加工要求，讲解限位轴的设计、加工工序及创建零件的加工操作；学生根据所讲内容自己动手完成整个限位轴的设计与加工仿真。一般的教学过程到此基本结束，但是教、学、做一体化教学法还有一个做的过程。
　　学校提供所需要的加工条件，让学生利用数控机床，根据生成零件的加工程序，把设计出来的具有复杂形状的零件加工出来，使学生能真正地把设计转换成实物，能真切地感受到收获的喜悦。
  四、运用多种教学手段，提高教学效果
　　针对“机械CAD/CAM”课程理论性和实践性相结合的特点，运用多种教学手段，培养学生的工程实践创新能力，提高教学效果。采用验证性实验、综合性实验和设计性实验相结合的方法，全面提高学生的实践和动手能力。
  1 利用工程实例进行教学，加深对理论知识的理解和掌握
　　实例教学的主要目的是使学生通过具体的工程实例，加深对所学知识的理解和掌握，增强实际动手操作能力。如在完成前期基本“机械CAD/CAM”几何建模技术的讲授过程中，针对参数化建模和变量化建模方式，对在通用件设计上的方便性进行比较。在逆向工程原理和快速成型技术的讲解过程中，采用工程实例引导学生消化，吸收课堂所讲授的内容。
  2 利用UG软件进行综合实验，提高综合应用知识能力
　　综合性实验主要目的是使学生综合运用所学知识来解决实际问题。“机械CAD/CAM”课程在讲授CAD/CAM基本理论的基础上，必须通过大量的实践练习，才能提高学生对基本理论的综合应用能力。
　　在“机械CAD/CAM”课程的教学过程中，设置零件的建模课题，通过零部件的建模方法，进一步构建装配体建模，学会应用自顶向下，和自底向上的装配模式，掌握通过三维模型建立工程图的基本方法，及尺寸公差、行为公差、表面粗糙度等的标注。
　　针对零部件的加工工艺知识的学习，采用CAPP技术完成加工工艺的编制；采用CAM系统完成零部件的数控加工程序的编制，最终实现零件的加工。整个实验设计目的是使学生自行设计内容，完成相关实验，锻炼学生独立思考能力。
  五、教学评价的改革
　　“机械CAD/CAM”作为一门理论性和实践性均较强的专业课程，对于教学效果的评价，应该注意以下几点内容：
  1 评价主体多元化
　　工科培养目标主要是面向应用型人才，工学结合模式下企业需求，成为教育的重要服务对象，基本理论知识的学习、实训、设计、实习等占教学总学时数比例在逐步加大。教学评价主体必须要多元化，才能保障评价活动切实提供出多角度、多层面的评价信息。评价主体不仅包括课堂理论教学、学生考卷成绩，而且要重视实践环节的考核，包括操作熟练程度、操作水平，系统解决工程实践的能力。对于“机械CAD/CAM”这类兼有实践和理论的课程教学，在最终的考核过程中，理论、实践、上课出勤状况均应该是课程最终考核的主要方向[10]，采用多元化的评价方式，争取全面反映学生的学习情况。
  2 评价内容扩展化
　　教学结合模式下教学质量评价是从多角度进行全面的评价，不仅评价专业技能，而且把学生的自我管理能力、学习能力、团队合作能力等现代高等教育的基本素质列入评价目标。评价内容的扩展应当成为促进学生全面发展、提高学生社会适应能力的动力。具体“机械CAD/CAM”课程的考核内容，包含基本的理论知识，实践环节。以理论和实践考核，平时的学习状况作为最终的考核内容。
  3 评价方式过程化
　　工学结合模式下的职业教育教学评价不能局限于固化成果的终结性评价，应当是把评价“嵌入”到教育教学的全过程，贯穿于教学过程的始终，使评价活动成为教育教学整个过程的重要组成部分。随着“机械CAD/CAM”课程建设的改革，对老师也提出了更高层次的要求。对CAX集成化的角度，发展趋势部分的讲授，要求授课老师必须对软件系统有深入的了解，掌握软件的发展趋势。
　　为了提高“机械CAD/CAM”的教学质量，可以从课堂教学、出勤、理论闭卷考试、实践操作环节、CAD/CAM发展状况，发展趋势等多个方面对教学情况进行评价，关注教学任务及其过程化管理。
  结束语
　　“机械CAD/CAM”课程教学内容，突出学生实际能力的培养，合理规划教学内容。采用多样的教学法，注重学生的实际操作能力的培养；任课教师应用先进教学手段，积极参加科研项目，注重理论联系实际，将科研成果转化为教学资源，以科研促教学，形成教与学的良好互动。
　　“机械CAD/CAM”在授课过程中梳理教学内容，削枝强干，突出重点难点内容。用教学主线将知识融合为一个有机整体，便于学生在建立知识体系的基础上，采用多种教学方法和教学手段增强学生对理论的感性认识，增强课堂教学的感染力，提高学生理论分析，解决实际问题的能力，激发学习兴趣，培养学生工程实践能力，实现教学效果的提高。
  参考文献:
  [1]. 高淼. 基于工学结合的“机械CAD/CAM(UG)"教学改革与探索. 高等教育, 2012, 2:23-24.
  [2]. 陈永利, 赵霞, 安树. “电气传动与控制”课程教学模式研究与实践. 中国电力教育, 2014, 3(298):73-74.
  [3]. 李泽, 杨歆豪. “控制工程基础”课程教学改革与实践. 中国电力教育, 2014, 2(297)119-110
  [4]. 欧长劲. 机械CAD/CAM. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2012, 8.
  [5]. 孙新柱, 陈跃东. 电力拖动控制系统课程教学改革探索. 科技信息, 2009, (5):399.
  [6]. 徐清, 喻萍, 刘天宁. 将研讨式教学方法带进研究生课堂教学. 昆明大学学报, 2006, 17(4):67-68.
  [7]. 单甘霖, 齐晓慧. 研究生课程教学的研讨式教学方法初探. 中国电力教育, 2009, (2):103-104.
  [8]. 经柏龙, 罗岩. 论案例教学及其运用. 沈阳师范大学学报(社会科学版), 2006, (1):38-41.
  [9]. 刘娜, 路莹, 姚春龙, 唐晓君. “数据结构”课程教学方法改革与探索. 中国电力教育, 2014, 2(297)112-114.
  [10]. 王乐球, 周文琼, 路永和. “数据库原理”课程教学改革与实践. 软件导刊, 2014, 13(2):168-170.
  作者简介：李志鑫，男，(1975. 10—)，工学博士，宁夏银川人。Email：lizhixin@zjut.edu.cn. 基金项目:浙江省自然科学基金(Y1110802), 国家自然科学基金项目(71101129, 51105338), 浙江省特种装备与制造重点实验室开放基金(20090305)，浙江工业大学教改项目(JXY201403, JGZ11O3).