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基于工程案例的CAD/CAM项目教学研究

百纳文秘网  发布于:2021-04-08 08:18:44  分类: 领导讲话 手机版

摘 要 针对传统的CAD/CAM教学理论与实践分离、理论知识枯燥难懂、实践训练单一,将工程案例引入教学,在教学过程中理论与实践相结合,理论阶段进行案例分析,实践环节针对学生情况进行分组式案例训练,从而提高学生的工程实践综合能力,为培养创新型应用人才打好基础。

关键词 CAD/CAM;工程案例;分组式教学

中图分类号:G642.0 文献标识码:B

文章编号:1671-489X(2015)22-0163-02

1 前言

计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)形成于20世纪50年代末60年代初,是当今世界发展最快的技术之一。CAD/CAM经过近60多年的发展,已经被广泛地应用于整个设计和制造过程中,该项技术改变了传统的设计制造方式,使制造业有了新的发展空间。同时,这一新技术及其应用水平也已成为衡量一个国家工业生产水平和现代化程度的重要标志[1]。

CAD/CAM是普通高等院校机械专业的主干课程之一,其内容包括计算机图形学、数据处理技术、建模技术(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)、计算机辅助工艺设计(CAPP)、计算机辅助数控加工编程(CAM)及集成技术等内容。目前很多高校的CAD/CAM技术课程教学还不能满足企业对人才的需求,CAD/CAM教学过程中理论与实践分离,理论部分通常采用傳统的“以教为主”的教学方式,导致学生学习兴趣不高,实践教学又往往只是学习一两个CAD/CAM软件的应用,综合性的实践能力不能得以锻炼。因此,如何在注重理论教学的基础上对CAD/CAM课程进行改革和创新,增加学生的实践机会,提高实际动手能力,是目前CAD/CAM 课程教学中亟待解决的重要问题[2]。

2 教学安排设计

根据天津大学教学大纲的目标要求,教学内容分为理论知识讲授和实践操作两大环节:理论部分在教室讲授,主要讲解CAD/CAM的基本理论及基本概念,内容相对枯燥,知识之间的连贯性不强,并且理论学时相对较少,不能进行深层次的教学,学生只能是机械地去记忆一些基本知识概念,学习的主动性和积极性相对较弱;实践环节是在机房内完成,但是实践环节教学主要进行一些基本零件的造型设计,没有进行系统的设计制造一体化的训练。而且CAD和CAM又分为两个环节独立完成教学,两者之间缺乏联系性,所以就算学生较好地掌握了CAD和CAM软件操作,也难以独立承担一个CAD/CAM工程项目。并且这样的教学模式与实际生产中的CAD/CAM一体化应用流程和操作模式相脱节,难以满足企业对CAD/CAM综合应用型人才的需求。

针对这些教学中存在的不足和问题,对教学的安排进行重新设计,运用项目化教学的基本思想设计和开发典型的项目教学案例,并将案例整理分为不同的类别。将CAD/CAM教学分阶段合理安排,使理论教学与实践教学过程相结合。在理论教学阶段结合工程案例进行讲解,使学生除了掌握一些基本概念之外,对于工程项目的实际设计流程有一定的认识和理解,并且给学生分组布置不同层次的项目任务;在实践环节让学生自主完成小组的项目内容,在完成项目的过程中充分发挥学生学习的主动性及团队合作意识,提高学生的工程实践能力,既锻炼学生的团队意识,又能够达到教学的目的。

3 教学案例的来源

工程创新中心项目 目前,天津大学仁爱学院机械工程系有工程创新中心和工程训练中心以及CAD/CAM训练中心等实践基地,工程创新中心每年承担很多实际项目,将工程创新中心的实际项目进行分类并引入教学,培养学生的工程实践能力。实际项目的优点在于让学生能够真正体会企业产品设计制造的整个过程,而不是单纯的教与学的关系,可以通过项目学习法了解企业的需求并掌握产品的设计制造的过程,增强学生的工程实践能力。

全国机械创新设计大赛 全国机械创新设计大赛将举办第七届,天津大学仁爱学院机械工程系学生已经连续参加多届,并且取得优秀的成绩。学生在大赛中获奖的作品都有实物模型和二维图纸,而且是学生设计创作的。将设计大赛的获奖作品作为教学案例,将大赛项目引入CAD/CAM教学,不仅可以激发学生的学习兴趣,还能激励学生参加大赛的积极性。

企业题目 围绕培养创新型和应用型人才的目标,学校与企业之间的合作愈发紧密,利用校企合作的契机,从企业引入真实的生产项目来进行项目教学。

天津大学仁爱学院机械工程系学生生产实习和参观实习的单位基本固定,和企业之间建立了良好的关系,将企业的产品引入CAD/CAM实践教学环节,可以加强学校与企业的互动,使学生对实际产品从设计到生产整个过程都有深入的认识,参与到该类案例的学习也可以增加学生的就业渠道。

课程设计及毕业设计 天津大学仁爱学院机械工程系学生参加的课程设计有很多,比如二级齿轮减速器设计、夹具设计、模具设计等,以及毕业设计等,这些设计以往都是以二维设计为主,今后可以将部分题目采取CAD/CAM三维设计为主,使学生在完成课程设计的过程中掌握CAD/CAM设计流程,引导学生自主深入学习三维设计软件,便于更好地和企业接轨。

4 教学的组织与实施

案例分组 搜集的教学案例根据创新性和综合难易程度,将其分为基础型、加强型和综合型三种,案例的选择从工程创新中心和创新设计大赛的项目中进行遴选并组织分类。将这些实际题目分成不同类别。

1)基础型的技术性要求最低,从案例中提取最基本的典型零件类型组织教学,学生按照教师指定的方式对典型进行设计,设计方法与设计过程教师全程参与。

2)加强型技术难度中等,设计对象从教学案例中提取若干中等难度有代表性的产品,学生根据教师提出的要求进行自主选择,设计方法和设计过程中主要依靠学生自己完成,教师只是辅助指导;

3)综合型对技术性要求最高,不仅要进行零件设计,而且要进行整个产品的设计,包括装配及仿真,需要小组完全按照产品开发的全过程进行协同设计,成员之间分工合作。

学生分组 天津大学仁爱学院机械工程系每届有学生180人左右,根据学生的学习情况和组织能力,将学生分为三个教学班,分别是基础班、加强班与綜合班,比例为1:1:1。每班分若干小组,每组选定小组长,组长作为项目负责人把控整个小组的项目安排与进度,指导教师根据学生的学习情况进行项目的布置。全体学生都要求达到基础型水平,能够通过全国三维认证考试,比如CAXC三维认证。软件学习与运用能力较好的小组建议选择加强型,实践内容和学时安排比基础型稍多。综合设计与协同能力较强的小组建议选择综合型,实践内容和学时安排最多。

教学方式的转变 传统教学方式以教师的讲授为主,教师起主导作用,学生只是应付式完成教师布置的任务,处于被动接受知识的地位,不注重自身能力的提高。因此,要让教师与学生在教学过程中的角色进行转换。

新的教学方式以学生为主体,强调学生在CAD/CAM课程中的主导作用,突出学生在教与学中的重要性。转变教学方式,进行引导式的教学,通过层次化分班并自由分组的方式把学生被动接受转变为主动完成,教学过程中只提出学生完成项目时应达到的要求,让每组学生代表在讲台上汇报演示项目进展情况,教师对其进行点评总结,提出不足与改进意见。

考核方式的转变 以往的考核以考试为主,新的教学方式要求有新的考核方式,不再进行试卷考核,而是根据平时表现和项目类型进行总评,以学生在项目中完成的百分比及完成的优异程度进行评定,并且有加分项:如果表现特别突出,得到小组成员及教师认可的,可以给予额外加分的奖励。

5 总结

基于工程案例的CAD/CAM项目教学方法将理论教学与实践训练进行结合,引入实际工程案例进行层次化分类教学,提高了CAD/CAM课程的教学质量。实施过程中强调了学生的主体作用及小组的团队合作意识,极大地调动学生的学习热情与主动性,提高了学生分析和解决实际问题的综合能力,锻炼学生的团队合作意识,为今后步入社会参加工作打下良好的基础。

参考文献

[1]黄晓峰,葛友华,张红蕾,等.经典案例在《CAD/CAM技术》教学中的应用[J],机电技术,2012(5):166-169.

[2]乔东平,李浩,罗国富,等.机械CAD/CAM技术课程教学改革与创新探讨[J],河南科技,2013(8):255-256.

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