基于应用型本科机械CAD（CAM）的理论与实践教学的优化
陈宇 王玉勤 董慧芳
摘要：“应用型本科”是对新型的本科教育模式的探索，文章针对应用型高校的办学定位，以培养机械应用型人才为目标，针对《机械CAD/CAM》课程的传统教学方式进行阐述，分析了传统教学方式存在的问题，并结合课程特点对该课程的理论与实践教学进行相应优化以提高教学质量，满足应用型本科的人才培养要求。
关键字：机械CAD/CAM；应用型本科；教学方式；优化
应用型本科教育属于较高层次的技术教育，与普通本科教育的关系是平行发展的，区别在于其独特的技术应用性特征。在应用型工科人才培养模式上，以适应社会需要为目标，培养学生适应生产、建设、管理等方面的能力，重视学生的技术应用能力。
《机械CAD/CAM》是机械类专业大三学生的一门必修专业核心课程，通过本课程的学习旨在帮助学生强化知识结构，配合机械相关课程的全面培养，为将来学生走向社会从事机械加工，机械CAE仿真、数控加工等工作打下基础。该课程在应用型本科机械类专业的课程体系当中具有十分重要的作用，对于机械专业大三学生而言，通过该课程的学习，使其对于机械行业类的工作内容有了一定的了解，为后续的职业定位及职业规划打下基础。
目前，国内应用型本科《机械CAD/CAM》的教学主要以课堂讲授为主，教学模式单一、落后，只注重讲解理论性知识，忽略实践性教学，不能与时俱进。现在大学生大多已经是“00后”，这种教学方式已经不符合时代特点，抓不住“00后”的学习兴趣，需要从课程的教学方式及教学方法进行改革优化，使学生能够接受和掌握，提高课堂教学质量，达到培养高创新性应用型机械人才的目标。
1传统教学方式存在的问题
目前应用型本科《机械CAD/CAM》所使用的教材，其知识体系主要为CAD/CAM基础理论、关键技术和应用方法三个方面，介绍了系统工作原理及其支撑技术、计算机图形处理技术、几何建模技术、计算机辅助工艺过程设计等。但针对应用型机械本科的教学而言还存在以下不足：
1.1教学模式单一，学生主观积极性不足
这门课程仍然采用传统的教学模式，主要以课堂讲授为主，素材及案例陈旧，教学方式单一，教学方式以多媒体PPT及板书的形式讲授为主，必然会造成内容乏沉空洞。比如，在对机械CAD/CAM几何建模进行讲解时，其中几何建模涉及到的数学知识等理论主要以讲授为主，但几何建模过程光靠语言及板书来讲授是乏力的，导致学生对此过程的感知性不强，不足以吸引到学生的注意力，学生的主观学习意识不强，不利于学生学习兴趣的激发和创新能力的培养。
1.2教学过程缺乏理论联系实践，教学效果不理想
教学过程主要强调教材中知识点的讲授，每节课课堂内容信息量有限，而《机械CAD/CAM》是一门实践性较强的课程，实践性教学环节极为重要，目前这门课的实践性仅仅体现在上机教学，而上机教学都是由教师单独组织教学，依然摆脱不了输送式教学，学生的自主性得不到体现，还是被动式学习，导致学生的实践能力得不到提升，缺乏自我思考，创新性能力得不到锻炼，最终并不能利用书本上的理论去验证体会实践性教学内容，达不到高层次应用型机械人才培养目标的相关要求。
1.3教学过程中学生的差异性难以统筹
传统教学过程中，“教师授课，学生学习”的模式，对于该课程所针对的大三学生而言，专业课学习积极性较差，教师占据主动，学生处于被动的状态，无法很好地兼顾学生个性差异的相关表现，从而导致学生对于这门专业核心课程的学习效果不理想。
1.4考核方式不够细化
考核是教学工作过程中检查教学效果、巩固教学知识和保证教学质量的手段。关于本课程，以往常用的考核方式为期末考查，以自选题目撰写论文的形式开展，平时成绩（30%）+期末论文（70%）：其中，平时成绩主要根据学生上课出勤率（10%）、课堂回答问题表现（10%）和作业完成质量（10%）三个指标来核定；期末论文成绩主要根据论文格式，结构及语言文字等方面进行核定。
2应用型背景下教学方法的优化
应用型机械类专业本科教学，在教學理念、教学思路及教学定位上要继承传统教学方法的优点，其次要突出应用型的独特性和差异性；在教学过程中体现出探索性、研究性和理论性；在机械类专业人才培养目标上要体现出高端性、多样性和创新性。
2.1结合工程实践实例，有针对性地优化教学
在设计教学方案过程中，立足教材当中的知识体系，通过工程实践案例及教材当中的理论知识体系进行结合。具体方法如下：
在《机械CAD/CAM》第五章计算机辅助工程分析讲解过程中，以往都是结合教材当中有限元分析简单实例进行讲授，学生自身感知性不强，导致学生学习效果较差。
本次针对2015级机械设计制造及其自动化专业的两个班级，每个班各有50人，按照班级学号进行分组，每组5人，每个班级一共10组，在课程进行前在黑板上写出工程实践案例分析，如下：在工程实践中，经常会利用到增压器压缩空气以提高空气的密度，增加机械内部进气压力，分析增压器叶轮（如图1所示）在某个转速下的应力分布，每个小组选取不同的转速进行分析（如下表1所示）。通过进行实际的工程案例分析，提高学生学习的积极性，并通过小组内的自主讨论及知识共享，对每个学生的案例分析情况进行评定，这种方式有效地提高了学生对课程的兴趣，通过实践分析操作结合理论知识，也强化了学生对课程知识点的掌握情况，进而在一定程度上提高了教学质量。
2.2将教材中理论体系与行业前沿关键技术结合
在《机械CAD/CAM》教学过程中，将教材知识点进行分类总结，将机械重点领域与课程内容及知识结构相融合，在讲述知识点的同时融入行业前沿关键技术，利用对行业前沿技术的介绍使学生更加生动地认知到教材中的知识点，提高学生对知识点的感知，提高课堂教学质量，抓住学生的兴趣点，增加学生的自主积极性。例如，在计算机辅助数控加工编程讲解时，引入模具CAD/CAM技术，介绍我国研制模具CAD/CAM软件的开发水平及模具CAD/CAM通用性软件，并利用企业常用的CAD/CAM集成软件UG及ANSYS，带领学生使用上述软件模拟仿真加工零配件及相应零部件的CAE仿真分析，利用工程实际的相应分析结合课本知识点，使单纯的知识点讲解更加具体化，更加容易被学生接受。
2.3优化教学方式提升学生自主学习能力
针对2015级机械设计制造及其自动化专业两个班进行分组，每个班级一共10个小组。根据机械CAD/CAM的相关前沿延伸知识点布置多个自主课题（如下表2所示），让每组同学在其中选择一个课题进行组内讨论，自主完成相关课题的文献搜索并进行归纳总结。每个小组共同完成相关课题PPT的制作，并在组内民主选择一名同学进行汇报演讲，在后续的十节课，每节课抽取10分钟的时间，让每组同学进行PPT汇报，教师在学生汇报后加入学生一起进行讨论，通过组内讨论和“共享知识”，以及PPT汇报后的相互点评，调动学生的积极性，提升学生的自主学习能力。
2.4优化考核方式
针对以往传统考核方式进行优化。降低期末论文成绩的比重，由原来的70%降低为50%，将上述工程实例CAE成绩及自主课题的讨论成绩纳入评定范围，最后成绩的评定标准为：出勤率（10%）+课堂表现（10%）+作业完成质量（10%）+期末论文成绩（50%）+工程实例CAE分析（10%）+自主课题讨论（10%）。
这种考核方式相比传统的考核方式更加多元化，更加能体现出来学生的创新思维及自主学习态度，对学生综合能力的评价更为准确。
3结论
立足应用型本科教育的人才培养目标，针对《机械CAD/CAM》这门课程传统教学方式进行了分析，在应用背景下对教学方法及考核方式进行相关优化，并在机械设计制造及其自动化专业的两个班级进行实践。
从实践效果来看，在这门课程中，增加工程实例分析及课堂自主课题讨论，更加符合这门专业核心课程的学习形式，有利于激发学生的学习兴趣和掌握整个课程知识点，符合应用型本科机械类专业的培养目标，取得了一定的效果。
首先，通过对工程实践案例分析，提高了学生对就业方向的认识以及后续所从事工作的了解，对以后自身的职业定位及规划有了根本性的认识。
其次，通過自主课题讨论，使学生自主完成了相关课题的文献搜索并归纳总结，提高了文献检索和总结能力、团队协作能力及相关语言表达能力。
第三，引发教师对教学效果的反思，对于教师如何利用多元化的手段提高这门课程的教学质量及后续课程的教学改革和完善也提供了必要的帮助。
参考文献：
[1]李志永，刘俨后，张海云，司马中文.面向卓越计划的《机械CAD/CAM》微课教学研究[J].教育教学论坛，2018（39）：179-180.
[2]张楠.CAD/CAM软件技术在机械工程自动化中的应用[J].自动化与仪器仪表，2018（7）：163-165.
[3]崔松华.CAD/CAM技术在机械设计制造中的应用研究[J].考试周刊，2014（35）：99-100.
[4]李慧.机械CAD/CAE/CAM一体化技术的应用与发展前景[J].山东工业技术，2015（4）：37.
编辑/岳凤
摘要：“应用型本科”是对新型的本科教育模式的探索，文章针对应用型高校的办学定位，以培养机械应用型人才为目标，针对《机械CAD/CAM》课程的传统教学方式进行阐述，分析了传统教学方式存在的问题，并结合课程特点对该课程的理论与实践教学进行相应优化以提高教学质量，满足应用型本科的人才培养要求。
关键字：机械CAD/CAM；应用型本科；教学方式；优化
应用型本科教育属于较高层次的技术教育，与普通本科教育的关系是平行发展的，区别在于其独特的技术应用性特征。在应用型工科人才培养模式上，以适应社会需要为目标，培养学生适应生产、建设、管理等方面的能力，重视学生的技术应用能力。
《机械CAD/CAM》是机械类专业大三学生的一门必修专业核心课程，通过本课程的学习旨在帮助学生强化知识结构，配合机械相关课程的全面培养，为将来学生走向社会从事机械加工，机械CAE仿真、数控加工等工作打下基础。该课程在应用型本科机械类专业的课程体系当中具有十分重要的作用，对于机械专业大三学生而言，通过该课程的学习，使其对于机械行业类的工作内容有了一定的了解，为后续的职业定位及职业规划打下基础。
目前，国内应用型本科《机械CAD/CAM》的教学主要以课堂讲授为主，教学模式单一、落后，只注重讲解理论性知识，忽略实践性教学，不能与时俱进。现在大学生大多已经是“00后”，这种教学方式已经不符合时代特点，抓不住“00后”的学习兴趣，需要从课程的教学方式及教学方法进行改革优化，使学生能够接受和掌握，提高课堂教学质量，达到培养高创新性应用型机械人才的目标。
1传统教学方式存在的问题
目前应用型本科《机械CAD/CAM》所使用的教材，其知识体系主要为CAD/CAM基础理论、关键技术和应用方法三个方面，介绍了系统工作原理及其支撑技术、计算机图形处理技术、几何建模技术、计算机辅助工艺过程设计等。但针对应用型机械本科的教学而言还存在以下不足：
1.1教学模式单一，学生主观积极性不足
这门课程仍然采用传统的教学模式，主要以课堂讲授为主，素材及案例陈旧，教学方式单一，教学方式以多媒体PPT及板书的形式讲授为主，必然会造成内容乏沉空洞。比如，在对机械CAD/CAM几何建模进行讲解时，其中几何建模涉及到的数学知识等理论主要以讲授为主，但几何建模过程光靠语言及板书来讲授是乏力的，导致学生对此过程的感知性不强，不足以吸引到学生的注意力，学生的主观学习意识不强，不利于学生学习兴趣的激发和创新能力的培养。
1.2教学过程缺乏理论联系实践，教学效果不理想
教学过程主要强调教材中知识点的讲授，每节课课堂内容信息量有限，而《机械CAD/CAM》是一门实践性较强的课程，实践性教学环节极为重要，目前这门课的实践性仅仅体现在上机教学，而上机教学都是由教师单独组织教学，依然摆脱不了输送式教学，学生的自主性得不到体现，还是被动式学习，导致学生的实践能力得不到提升，缺乏自我思考，创新性能力得不到锻炼，最终并不能利用书本上的理论去验证体会实践性教学内容，达不到高层次应用型机械人才培养目标的相关要求。
1.3教学过程中学生的差异性难以统筹
传统教学过程中，“教师授课，学生学习”的模式，对于该课程所针对的大三学生而言，专业课学习积极性较差，教师占据主动，学生处于被动的状态，无法很好地兼顾学生个性差异的相关表现，从而导致学生对于这门专业核心课程的学习效果不理想。
1.4考核方式不够细化
考核是教学工作过程中检查教学效果、巩固教学知识和保证教学质量的手段。关于本课程，以往常用的考核方式为期末考查，以自选题目撰写论文的形式开展，平时成绩（30%）+期末论文（70%）：其中，平时成绩主要根据学生上课出勤率（10%）、课堂回答问题表现（10%）和作业完成质量（10%）三个指标来核定；期末论文成绩主要根据论文格式，结构及语言文字等方面进行核定。
2应用型背景下教学方法的优化
应用型机械类专业本科教学，在教學理念、教学思路及教学定位上要继承传统教学方法的优点，其次要突出应用型的独特性和差异性；在教学过程中体现出探索性、研究性和理论性；在机械类专业人才培养目标上要体现出高端性、多样性和创新性。
2.1结合工程实践实例，有针对性地优化教学
在设计教学方案过程中，立足教材当中的知识体系，通过工程实践案例及教材当中的理论知识体系进行结合。具体方法如下：
在《机械CAD/CAM》第五章计算机辅助工程分析讲解过程中，以往都是结合教材当中有限元分析简单实例进行讲授，学生自身感知性不强，导致学生学习效果较差。
本次针对2015级机械设计制造及其自动化专业的两个班级，每个班各有50人，按照班级学号进行分组，每组5人，每个班级一共10组，在课程进行前在黑板上写出工程实践案例分析，如下：在工程实践中，经常会利用到增压器压缩空气以提高空气的密度，增加机械内部进气压力，分析增压器叶轮（如图1所示）在某个转速下的应力分布，每个小组选取不同的转速进行分析（如下表1所示）。通过进行实际的工程案例分析，提高学生学习的积极性，并通过小组内的自主讨论及知识共享，对每个学生的案例分析情况进行评定，这种方式有效地提高了学生对课程的兴趣，通过实践分析操作结合理论知识，也强化了学生对课程知识点的掌握情况，进而在一定程度上提高了教学质量。
2.2将教材中理论体系与行业前沿关键技术结合
在《机械CAD/CAM》教学过程中，将教材知识点进行分类总结，将机械重点领域与课程内容及知识结构相融合，在讲述知识点的同时融入行业前沿关键技术，利用对行业前沿技术的介绍使学生更加生动地认知到教材中的知识点，提高学生对知识点的感知，提高课堂教学质量，抓住学生的兴趣点，增加学生的自主积极性。例如，在计算机辅助数控加工编程讲解时，引入模具CAD/CAM技术，介绍我国研制模具CAD/CAM软件的开发水平及模具CAD/CAM通用性软件，并利用企业常用的CAD/CAM集成软件UG及ANSYS，带领学生使用上述软件模拟仿真加工零配件及相应零部件的CAE仿真分析，利用工程实际的相应分析结合课本知识点，使单纯的知识点讲解更加具体化，更加容易被学生接受。
2.3优化教学方式提升学生自主学习能力
针对2015级机械设计制造及其自动化专业两个班进行分组，每个班级一共10个小组。根据机械CAD/CAM的相关前沿延伸知识点布置多个自主课题（如下表2所示），让每组同学在其中选择一个课题进行组内讨论，自主完成相关课题的文献搜索并进行归纳总结。每个小组共同完成相关课题PPT的制作，并在组内民主选择一名同学进行汇报演讲，在后续的十节课，每节课抽取10分钟的时间，让每组同学进行PPT汇报，教师在学生汇报后加入学生一起进行讨论，通过组内讨论和“共享知识”，以及PPT汇报后的相互点评，调动学生的积极性，提升学生的自主学习能力。
2.4优化考核方式
针对以往传统考核方式进行优化。降低期末论文成绩的比重，由原来的70%降低为50%，将上述工程实例CAE成绩及自主课题的讨论成绩纳入评定范围，最后成绩的评定标准为：出勤率（10%）+课堂表现（10%）+作业完成质量（10%）+期末论文成绩（50%）+工程实例CAE分析（10%）+自主课题讨论（10%）。
这种考核方式相比传统的考核方式更加多元化，更加能体现出来学生的创新思维及自主学习态度，对学生综合能力的评价更为准确。
3结论
立足应用型本科教育的人才培养目标，针对《机械CAD/CAM》这门课程传统教学方式进行了分析，在应用背景下对教学方法及考核方式进行相关优化，并在机械设计制造及其自动化专业的两个班级进行实践。
从实践效果来看，在这门课程中，增加工程实例分析及课堂自主课题讨论，更加符合这门专业核心课程的学习形式，有利于激发学生的学习兴趣和掌握整个课程知识点，符合应用型本科机械类专业的培养目标，取得了一定的效果。
首先，通过对工程实践案例分析，提高了学生对就业方向的认识以及后续所从事工作的了解，对以后自身的职业定位及规划有了根本性的认识。
其次，通過自主课题讨论，使学生自主完成了相关课题的文献搜索并归纳总结，提高了文献检索和总结能力、团队协作能力及相关语言表达能力。
第三，引发教师对教学效果的反思，对于教师如何利用多元化的手段提高这门课程的教学质量及后续课程的教学改革和完善也提供了必要的帮助。
参考文献：
[1]李志永，刘俨后，张海云，司马中文.面向卓越计划的《机械CAD/CAM》微课教学研究[J].教育教学论坛，2018（39）：179-180.
[2]张楠.CAD/CAM软件技术在机械工程自动化中的应用[J].自动化与仪器仪表，2018（7）：163-165.
[3]崔松华.CAD/CAM技术在机械设计制造中的应用研究[J].考试周刊，2014（35）：99-100.
[4]李慧.机械CAD/CAE/CAM一体化技术的应用与发展前景[J].山东工业技术，2015（4）：37.
编辑/岳凤
