基于工作过程的《零件的计算机辅助设计与制造》课程教学改革

本论文对《零件的计算机辅助设计与制造》这门课程教学中出现的问题进行改革，开展企业调研，对调研报告进行分析总结得到学习领域，对学习领域的学习情境进行设计，以项目为载体，体现工作岗位需要的知识目标和技能目标，采取课前准备、任务讲解、任务实施的教学方法，制定过程和考试相结合的考核方法，取得良好的教学效果。

一、教学存在的问题

《零件的计算机辅助设计与制造》这门课程，以UG8.5软件为载体，完成产品造型、零件装配和数控编程，主要培养产品设计和数控编程能力，是机械制造专业主干课程。德国西门子公司开发的UG NX三维软件是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体的造型，并对零件进行编制程序加工。它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段，在国内外拥有最广泛的用户，特别是在东莞、深圳、广州、佛山等珠三角城市的模具、汽车行业，据调查有高于65%企业用UG NX作为设计和加工的软件。根据我院服盏钡氐陌煅Фㄎ唬机械设计与制造专业服务于东莞的制造业，对《零件的计算机辅助设计与制造》这门课程进行教学改革有很大的意义。

目前，《零件的计算机辅助设计与制造》是机械相关专业的核心课程，我院非常重视这门课程的教学，于2011年使用专项资金购买了UG NX软件，建设了专业机房，经过4年的教学摸索与改革，教学质量得到一定的提高，但是从对毕业生的调查得知，我们培养的学生在设计与加工上的综合能力相对薄弱，实践及动手能力不强，理论与实践不能很好地融合以解决实际工程问题，学习能力和团队能力不强，在遇到问题时不能利用身边的资源有效地解决问题。分析其中原因主要存在以下几个问题：

1.所学知识衔接不好，理论与实践结合不紧密。以往课程主要是以讲解书本上的命令为主，没有使软件操作和实际工程应用结合。

2.学生自主学习能力较差，学习较被动，缺乏创造性。我校学生很多是中职升高职的，普遍基础薄弱，自控能力较差，学习兴趣不浓厚。在教学载体的设计上也不能激发学生的学习兴趣。

3.学生分析和解决问题能力不强。教学上满堂灌，基础差的学生疲于完成任务，分析和解决问题的能力没有得到培养。

二、教学改革内容

基于工作过程的《零件的计算机辅助设计与制造》课程建设的改革内容，是在明确机械制造与自动化专业的岗位职业能力和工作任务基础上，将岗位模块分解成能力模块，把理论知识的传授、实践技能的培养、传统设计方法与现代的产品设计手段有机结合，开发基于工作过程的课程内容体系，设计课程的考核评价方案。具体可分为以下几步：

（一）开展企业调研

根据服务地方经济的指导思想，对东莞及周边珠三角区域机械行业开展企业调研，主要调研企业对机械制造与自动化工作岗位的需求，以及对该岗位的工作任务要求。

（二）对调研报告进行总结得到学习领域

将机械制造与自动化专业岗位群中产品设计员、数控工艺编程员的实际工作任务归纳出典型工作任务，对岗位的典型工作任务进行分析汇总（见表1），根据这些典型工作任务所用工具都为UG软件，将它们归结为“零件的计算机辅助设计与制造行动领域”，对该行动领域转化成学习领域“零件的计算机辅助设计与制造”。

（三）对学习领域的学习情境进行设计

在工作任务及其工作过程的背景下，将学习领域中的能力目标和知识点进行基于教学转换，通过教学情境设计，以项目为载体，体现工作岗位需要的知识目标和技能目标。载体的选择要注意工作过程完整性原则、职业成长性原则、区域经济适应性原则、同类性原则。零件造型选择卡丁车建模，激发学生的学习激情，并且也涵盖了主要的知识点；然后将各个零件装配，加工选择十字板零件的加工，覆盖了主要的知识点，采用同一个零件作为项目，有利于知识点的衔接，易于学生阶梯性学习。表2为项目设计表，课时60个。

（四）教学组织与实施

采用理实一体的教学模式，每个项目的组织流程：课前准备――任务讲解――任务实施。教师做好课前教学设计和准备，教学内容难易适中，有阶梯性，训练内容丰富。教学时对于新的知识点，采取演示的方法进行教学。任务实施过程中对于学生提出的问题不要急于告诉答案，激发自己解决问题，或和同学讨论完成。通过合适的教学组织与实施，提高学生学习的主观能动性，学习过程中的创造力，培养自学能力、获取新知识的能力，培养团队协作能力。

该课程教学做完全一体化、采用项目式教学法，教师努力将学生未来要面临的工作过程情境化，学生基本都是在老师安排的教学情境下进行学习，理论完全融于学生的操作中，教师以学生为主体设计教学结构、营造民主和谐的教学氛围，激发学习者参与教学活动，提高学习者学习的信心和成就感；指导学生完整地完成项目任务，并将有关知识、技能与职业道德和情感有机融合。

（五）考核评价

改革传统的学生评价手段和方法，采用阶段评价、目标评价、项目评价、理论与实践一体化评价模式；关注评价的多元性，结合提问、现场解决问题、提交作品（包括零件三维建模、曲面造型、程序编制等）、测验、考试等情况，综合评价学生成绩；既注重学生在实践中独立分析问题和解决问题能力的考核，又注重学生协同作业的沟通、协作能力，全面综合评价学生的工作能力。

通过过程考核与期末考核相结合的方法，过程考核占40%，期末考核占60%，见表3。

三、教学改革的效果

在进行改革后，从教学实践过程看，学生有以下几个方面的转变：

一是学习积极性大幅度提高，从原来的无精打采到现在主动提问，课堂气氛活跃。

二是学习的效率提高，项目设计上的连贯性，让学生接收新东西的时间变短，学习的效果变好。

三是主动思考能力加强，遇到问题时，经过教师指点，能找到解决问题的办法，并且能够通过查阅有关图书资料和网络知识来解决。

四是学生创造能力得到提高，学生掌握基本知识点后，积极做实物零件的建模，如凳子、杯子、台灯，完成了理论知识的提升。