信息化手段在CAD/CAM课程教学中的创新应用

【摘要】通过《车轮模型的构建与加工》项目为载体，在教师主导、学生主体，“做、学、教”三种统一的教学理念指导下，以提升学生的职业岗位核心能力为宗旨，从项目准备—项目引入—项目分析—项目实施—项目展评—总结拓展六个环节全面阐述了如何运用信息化手段来化解教学中的重难点，解决传统教学中存在的问题，从而有效地提高学习效率和教学效果，展示了一种全新的信息化教学方式。

【关键词】信息化；模型构建；职业岗位核心能力；教学方式

一、引言

随着全国职业院校信息化大赛的开展，通过大赛来带动职业教育现代化，本文通过《车轮模型的构建与加工》项目为载体，在教师主导、学生主体，“做、学、教”三种统一的教学理念指导下，以提升学生的职业岗位核心能力为宗旨，从项目准备—项目引入—项目分析—项目实施—项目展评—总结拓展六个环节来分析在cad/cam课程教学中如何运用信息化手段来化解教学中的重难点，解决传统教学中存在的问题，从而有效地提高学习效率和教学效果。

二、教学分析

1.学情分析

计算机辅助设计与制造专业中高职四年级学生在能力方面具有一定的识图能力，机加工工艺有一定基础和一定的CAD绘图能力；在知识方面已经学习了草图绘制、拉伸等操作，但实体造型设能力不够；在情感方面大部分同学对软件有一定的学习兴趣，部分同学兴趣浓厚。

2.教学内容整合

根据CAD/CAM专业学生未来从事的岗位分为5个知识模块，本项目将实体建模、装配、工程图及加工融合在一起。之前学生已经学习了草图绘制，前期项目是涡轮蜗杆减速箱的构建，学习了拉伸、孔命令；现在进一步通过车轮模型的构建与加工来学习旋转、阵列、放样、装配及制造命令的使用；后续项目是汽车其他零部件的构建；所有项目完成后的作品可以装配为一部完整的汽车，见图1。将命令练习和运用融入到汽车零件造型中来，从而来激发学生们的学生兴趣，满足“够用、适用、实用”的原则。

3.教学目标确定

根据分析，确定了知识目标是：掌握旋转、阵列、放样、装配的使用方法；技能目标是：能灵活运用命令构建和加工模型；素养目标是：培养学生探索、研究、创新、合作的职业素养。重点为旋转、放样、阵列、装配及加工命令使用方法的掌握；难点为是零件实体特征构建一般步骤的掌握。

三、教学过程——信息化手段的运用

具体的教学过程见流程图2，大致可以分为：项目准备——项目引入——项目分析——项目实施——项目展评——总结拓展六个环节，下面将从传统教学中存在的问题和突破的方法进行分析。

1.项目准备

存在问题：

（1）书本预习枯燥；

（2）知识与应用脱节。

突破方法：

（1）教学平台、电子教案（图3）；

（2）模型库结构分析软件（图4）。

要上好一堂课，提前的预习思考必不可少，但是书本预习比较枯燥，为此搭建了教学平台，将知识点已更直观形象的方式存放于电子学案中。在课前，学生通过登录CAD/CAM技术教学平台，在课前根据学案了解学习目标与课程任务进行知识准备，从而有效地提高了预习效果。

在以往教学中，知识与应用往往分步教学，为了让学生在将来就业更快的适应岗位，特地开发了模型库结构分析软件，将机械结构的知识融入到软件教学中来，做到学科的结合。打开软件，进入项目图标层，点击车轮，出现其装配立体图，再双击，零件分开，将鼠标放在相应的位子上会出现名称与作用，复杂的零件还可点开了解其剖面的结构，这样在课前，让学生充分了解轮毂和轮胎的结构，为项目的展开作好铺垫。

2.项目引入

存在问题：学习兴趣不够浓厚，职业面向模糊。

突破方法：视频导入，职场角色扮演。

课堂开始播放一段关于为畅想未来汽车车轮的视频引入课题，以此来激发学生的学习兴趣和创作热情。

四年级的学生即将就业，然而职业面向模糊不清，所以将实训机房设置成开发部，教师担任项目总监，下达设计任务书（图5），完成四款不同风格

车轮的设计与加工，学生分成4个项目小组，组员推选项目组长，进行任务分工（图6）及进度把握，其他组员进行结构、外观设计、完成工程图和加工，任务完成后，可进行角色互换。通过模拟真实的工作场景，让学生进行职场角色扮演，感受工作气氛，有效地促进学生技能和综合能力的培养。

3.项目分析

存在问题：模型构建无从下手，设计顺序不明确。

突破方法：小组讨论，构图游戏（图7，图8）

确定轮毂和轮胎的构图顺序与方法，是本项目的难点。学生们拿到图纸存在模型构建无从下手，设计顺序不明确的问题，为此在老师的引领下让项目组长组织同学们对轮毂轮胎的体素分解、建模方法、建模顺序展开讨论，形成初步方案，培养探究、思考的习惯。

针对难点，本课程特地开发了构图思路互动游戏，小组合作完成，点击开始游戏，根据中间的图片，头像变亮的同学选择正确的构图方中间更换下一步的效果图，下一位同学继续选择，通过游戏对形成的初步方案进行修正，思路进行导向，增加了学习的趣味性，培养合作意识，构图完成游戏结束。轮胎比较简单，以拖动图标的方式实现。游戏完成后，正确填写构图方法和顺序的表格，难点突破。

4.项目实施

针对问题：命令繁多，步骤复杂，难记易忘

突破方法：视频教学，实体建模技术词典

在项目实施环节中分为6个任务：

构建轮毂、构建轮胎、装配轮毂和轮胎、外观设计见图9。前4个任务完成车轮的设计。知识从结构到外观，能力从仿形到创新。

在每个子任务中，涉及到命令繁多，操作步骤复杂，难记易忘的问题。所以，在每个任务前，老师视频演示对命令的基本操作进行讲解，做好知识铺垫。学生在完成任务时进行命令运用，是本项目的重点，遇到问题可以通过建模词典、同学探讨、老师辅导等方式来解决。从而体现了教师主导、学生主体，“做、学、教”三种统一的教学思想。

为了帮助学生自主学习开发了实体建模技术词典（图10），在学习中遇到不会的命令，打开软件，点击相应的命令图标，其知识点及操作视频就会出现。软件帮组老师为学生更快的解决问题，节省了学习时间，提高了学习效率。老师通过智能教学平台对任务进行全程监控，如果遇到实在无法解决的问题，学生在终端机上举手，老师单独辅导，从而让学生能灵活运用命令进行实体建构，突出重点。

模型设计完以后，转化为二维工程图，局部及剖视图能清楚的表达了内部的结构并标上尺寸，完成任务5（图11）。从图片到模型再到图纸完整的展现了产品的设计过程，全方位训练学生的专业技能。

为了验证设计的合理性，对轮毂进行了加工仿真，完成任务6（图12）。共有8个工序：粗车内轮廓、精车内轮廓、出车外轮廓、精车外轮廓、粗车底槽、精车底槽、粗铣端面及孔、精铣端面及孔。

5.项目展评

设计完后，先组内交流，选出最佳仿形和创新作品（图13），项目组长介绍建模思路和外观设计，在展示中体现学生设计的亮点，找到不同的设计思路，发现学习过程中的共性问题。为了进一步检测对知识点的掌握情况，老师组织同学在线测试，电脑自动评判并生成成绩。

教师对学生提交的作品给出过程和总结性评价，和在线测试成绩形成成绩单，学生可在线查询。在线评价反馈系统还可对整个班级的成绩统计分析，形成柱状图（图14），方便老师查阅，指导教学。

6.总结拓展

老师对各小组的作品进行点评，首先肯定学生的创意与探究学习的精神，对共性问题再讲解，对学习难点再突破，再将知识要点条理化，加深认识，强化技能。最后布置课后作业，将完成作品上传到平台，知识巩固。在课后学习中遇到的问题可以在学习论坛中交流讨论。从而打破了传统学习中时间和空间的界限，形成共同学习空间，不断提高。

四、教学总结

本实训课题基于自主开发的网络学习平台开展教学，充分运用多种信息化手段，让学生通过自主学习和小组合作的方式完成实践项目，旨在让学生在未来能成为合格的专业技术人才。

参考文献

[1]吕伟.中职信息化教学设计探究[G].江苏教育，2013（2）.

[2]侯小菊.职业院校教师信息化教学能力的建构势在必行[G].江苏教育，2013（2）.

[3]赖文继.教育信息化环境下的教学设计探讨[J].桂林师范高等专科学校学报，2011（03）.

作者简介：（1979—），女，重庆人，研究生，现供职于无锡机电高等职业技术学校，主要从事CAD/CAM、模具设计与制造方面的研究。