计算机辅助设计课程教学改革创新研究与实践

摘 要：在多年教学实践的基础上，笔者所在学校老师针对高职院校机电设备维修与管理专业的计算机辅助设计课程，构建了该课程整体设计及单元设计，主要从教学模式、教学项目设计、首次课设计、末次课设计、考核方案等方面出发，设计了这门课程的教学改革实施方案。多年的实践教学证明，该实施方案能够增强学生的学习兴趣及主动学习的能力，提升教学效果。

关键词：计算机辅助设计 项目教学 课程改革实践

在多年的实践教学中，学生们能利用绘图软件绘图，大多是照葫芦画瓢，在教师的演示下能完成任务，如果换一张图纸或者一个实物让学生们绘制，大部分同学都不知从何入手，可见学生们并不能真正掌握三维造型的能力。在多数高职院校中，三维软件课程大多采用的是传统教学方法，即先讲解软件，介绍软件的各种命令，最后再介绍一个案例，让学生们照着教师的思路去做一遍，这种传统的教学方式既不能调动学生的学习积极性，又扼杀了学生们思考建模思路及方法的能力。

为了改变传统的教学方式，调动学生们的学习积极性，充分发挥学生们的主观能动性，笔者设计了一套计算机辅助设计课程的教学实施方案。

一、能力训练项目设计

计算机辅助设计课程主要选择平行虎钳各零件模型的设计、工程图设计与装配设计（46学时）为本课的贯穿综合训练项目，通过平行虎钳各个零件草图的绘制、三维模型的造型、工程图设计和装配体设计，培养学生的计算机辅助设计（CAD）能力。同时考虑到学生训练的需要和知识的全面性，增加高脚杯（4学时）、螺旋桨（6学时）、肥皂盒（4学时）等零件模型（项目）作为能力训练的补充。计算机辅助设计课程的能力训练项目设计举例如下：

1.平行虎钳

一是钳口板零件建模。

能力目标：能安装和启动solidworks，操作基本菜单;掌握文件的建立和调用;能用点、直线、圆弧等草图绘制实体绘制草图;能使用拉伸特征建立模型;掌握异型孔的建立方法。

知识目标：机械CAD/CAM的基本概念;点、直线绘制选项;拉伸特征选项;异型孔特征选项。

训练方式、手段及步骤：界面熟悉;文件存取;直线图形的绘制;矩形的绘制;尺寸标注;拉伸特征的建立;异型孔的建立。

二是活动钳身零件建模。

能力目标：能通过图纸分析活动钳身的建模步骤;能独立绘制各特征的草图，并能完全定义草图;能利用基本特征建立模型;巩固和掌握异型孔的建立方法。

知识目标：实体建模方法——草图共享法;拉伸特征各选项;理解原点在草图中的定位;绘制基本几何图形;草图添加约束;草图绘制平面的选择。

训练方式、手段及步骤：草图的完全定义;提示零件建模的步骤;分析每步建模中如何选择草图绘制平面;活动钳身的模型建立。

三是环零件建模。

能力目标：能通过图纸分析环零件建模的步骤;能绘制出旋转特征的草图，并完全定义草图;能使用旋转特征建立模型;能使用拉伸切除特征建立孔。

知识目标：草图的绘制与尺寸的标注;旋转特征各选项;拉伸切除各选项。

训练方式、手段及步骤：提示零件建模的思路;草图的绘制;旋转特征的应用;拉伸切除特征的应用;环零件模型的建立。

四是螺母零件建模。

能力目标：通过螺母工程图纸分析最优建模步骤;理清各特征的草图绘制平面之间的关系;综合运用拉伸和旋转特征;能正确建立螺纹孔。

知识目标：螺母各草图的绘制;草图绘制平面的选择;螺纹孔选项。

训练方式、手段及步骤：分析螺母建模的思路;螺母各部分所用的特征;选择每个特征的草图绘制平面;建立螺纹孔;螺母零件的建模。

五是固定钳身零件建模。

能力目标：通过固定钳身工程图纸分析最优建模步骤;确定零件各部分的尺寸;能综合运用各特征绘制模型;能对模型进行相应的检查与修复。

知识目标：固定钳身零件各草图的绘制;巩固各个特征的应用;巩固草图绘制平面的选择。

训练方式、手段及步骤：分析固定钳身建模的思路;分析固定钳身各部分的关系及尺寸;选择每个特征的草图绘制平面;固定钳身零件建模。

2.高脚杯

能力目标：掌握扫描特征的建立方法;能正确地添加穿透几何关系;能正确地选择轮廓与路径的草图绘制平面。

知识目标：扫描特征的各选项;穿透几何关系;扫描特征必备的条件。

训练方式、手段及步骤：分析高脚杯模型;确定高脚杯需要几个草图;确定高脚杯轮廓、路径、引导线的草图绘制平面;绘制轮廓、路径、引导线草图;利用扫描特征建立高脚杯模型。

3.螺旋桨

能力目标：理解建模思路;能正确地添加穿透几何关系;能正确地选择轮廓的草图绘制平面。

知识目标：放样命令的操作方法;穿透几何关系;放样特征必备的条件。

训练方式、手段及步骤：分析螺旋桨零件建模的思路;绘制放样特征的轮廓草图;实现面到面的放样;螺旋桨零件模型的设计。

4.肥皂盒

能力目标：理解零件建模思路;能正确绘制变半径圆角;正确绘制筋特征的草图。

知识目标：筋的建立方法;圆角的建立方法;抽壳的建立方法。

训练方式、手段及步骤：分析肥皂盒零件建模的思路;绘制肥皂盒的基体;等半径、变半径圆角的绘制;抽壳特征;筋特征;肥皂盒零件模型的设计。

二、首次课教学设计

1.本课程基本情况介绍（10分钟）

安排上机位置，讲解上机纪律。

教师自我介绍、学生自我介绍。

介绍Solidworks软件的安装与启动。

講明本课程的知识、能力目标。

讲明考核方式。

介绍教材、相关参考资料。

2.导入教学主题（75分钟）

一是通过压力盘模型的演示，激发学生们的学习兴趣。（20分钟）

二是让学生根据自己喜欢的模型建立相应的三维模型，并且列举几个往届学生建立的模型。（55分钟）

这里列出的作品是在班级中做得比较好的作品，虽然有的学生做的比较简单，但是能全身心地去做，能调动学生们的积极性。

3.总结（5分钟）

本课主要让同学们熟悉solidworks基本界面和简单零件模型的建立思路，三视图的灵活运用是基础。

三、末次课教学设计

1.让同学们从U盘中寻找本学期所建的所有模型（10分钟）

学生按要求寻找。

2.教师列举所有的模型。（30分钟）

平行虎钳装配图及相应的零件图。

补充的模型图。

相应零件的工程图。

3.让学生向大家展示完成的本课程以外的一些任务与建模（45分钟）

例如：17级机电设备一、二、三班各有20%的同学利用课外时间建立磨床虎钳，还有许多学生课余时间完成的一些模型，如步枪、米老鼠等等。

4.总结（5分钟）

本课程主要通过平行虎钳这个大的项目学习了建模、工程图、装配体三大模块，另通过高脚杯、螺旋桨、肥皂盒这几个小项目对整个课程的知识点进行了补充。学生们在本课程的学习过程中表现出了很高的积极性，有的学生利用课余时间建了许多模型，这一点值得表扬和肯定。虽然本学期课程结束了，但是这门课程永无止境，希望学生们利用课余时间加强练习，以取得更好的成绩。

四、考核方案设计

考核依据培养目标，注重培养学生的动手能力，把知识考核作为补充，力求能测试出学生的真实

水平。

本课程的考核分为三个模块。

1.平时成绩（20%）

课堂上的表现、到课情况、课上遵守纪律以及上课积极参与活动等情况。

2.阶段性考核（30%）

每节课上传所有单元任务，随堂评分，最终计算总成绩，学生当场能看到自己的成绩，既能体现公平又能激励学生。

评分标准：每个项目满分10分，根据每位同学完成项目的情况给分，最后取總分折算成30分。

每个上课的班级都会有阶段性考核的随堂考核表。

3.期末考试（50%）

参加全国信息化工程师认证考试，以考证成绩作为期末考试成绩，60分以上者可以申请获得全国信息化工程师证书。

评分标准：根据学生们考试的数据，数据库自动给评分，满分100分，折算成50分作为期末考试的成绩。

参考文献：

[1]周宇，段军，刘冰.贯穿式计算机辅助设计课程的教学研究[J].现代制造技术与装备，2015（2）.

[2]高畅远.《建筑施工技术》课程的项目化教学及评价体系探讨[J].才智，2014（11）.

[3]吴峰.建筑工程专业《建筑构造》课程整体设计[J].科技经济市场，2015（8）.

[4]莫文锋.基于能力本位的《计算机辅助制造》课程改革与实践[J].装备制造技术，2010（8）.

[5]李向明，卢红阳，云晓红.“汽车发动机机械系统检修”课程的开发研究[J].牡丹江大学学报，2012（11）.

[6]夏常蕊.高职VI设计课程改革研究[J].大众文艺， 2012（18）.

[7]石翠，王杨.计算机辅助设计课程改革探讨[J].电脑与信息技术，2014（1）.

（作者单位：山东轻工职业学院）

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