談?dòng)?jì)算機(jī)輔助制造課程教學(xué)改革思考

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［摘要］通過分析計(jì)算機(jī)輔助制造課程在傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的主要問題，提出了以應(yīng)用實(shí)踐為導(dǎo)向的教學(xué)做三位一體的教學(xué)改革思路。通過理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合，教材原有知識(shí)模塊的重構(gòu)創(chuàng)新以及嵌入加工實(shí)例場(chǎng)景的互動(dòng)教學(xué)的實(shí)施，取得了良好的教學(xué)效果，達(dá)到了課程的教學(xué)目標(biāo)，為工科應(yīng)用型課程的教學(xué)改革提供了參考。

［關(guān)鍵詞］教學(xué)做三位一體；整合；重構(gòu)創(chuàng)新；互動(dòng)教學(xué)

一、引言

計(jì)算機(jī)輔助制造是本科機(jī)械工程專業(yè)的重要課程。課程的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)進(jìn)行制造工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、數(shù)控加工等方面的設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力，掌握現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)下復(fù)雜零件制造的工藝流程，利用CAM技術(shù)進(jìn)行加工刀路的設(shè)計(jì)和模擬仿真，并輸出NC程序，完成計(jì)算機(jī)與機(jī)床的通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的在線加工，為學(xué)生畢業(yè)后從事CAD、CAM或與之相關(guān)的工作打下基礎(chǔ)[1]。計(jì)算機(jī)輔助制造中所涉及的知識(shí)點(diǎn)幾乎覆蓋了機(jī)械專業(yè)大部分的基礎(chǔ)理論知識(shí)，如機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械工程材料、互換性與測(cè)量技術(shù)等等，是一門將各類基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)代制造實(shí)踐的綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用型課程。盡管該課程的教學(xué)計(jì)劃通常會(huì)安排在相應(yīng)的專業(yè)基礎(chǔ)課之后，但是由于學(xué)生在專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)過程中動(dòng)手機(jī)會(huì)較少，很多重要的基礎(chǔ)知識(shí)如機(jī)械設(shè)計(jì)、加工工藝等內(nèi)容沒有及時(shí)地與實(shí)踐結(jié)合，導(dǎo)致在計(jì)算機(jī)輔助制造這類實(shí)踐性極強(qiáng)的應(yīng)用型課程學(xué)習(xí)時(shí)，因基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握不牢而普遍感到比較枯燥和吃力，傳統(tǒng)的教學(xué)效果難盡人意。作為該課程的專任教師，筆者在教學(xué)中基于學(xué)生的實(shí)際能力水平，改變依托教材原有的知識(shí)架構(gòu)體系進(jìn)行授課的傳統(tǒng)教學(xué)模式，嘗試采用以應(yīng)用實(shí)踐為導(dǎo)向的教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果，達(dá)到了課程的教學(xué)目標(biāo)。

二、傳統(tǒng)教學(xué)模式的主要問題

（一）基礎(chǔ)知識(shí)碎片化，學(xué)習(xí)效果不佳傳統(tǒng)的工科類基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)模式采用的是由點(diǎn)到線再到面的理念，即按照各個(gè)課程的課本知識(shí)體系架構(gòu)來進(jìn)行依次的授課安排，盡管這種教學(xué)模式所教授的知識(shí)點(diǎn)全面而詳盡，但是學(xué)生在實(shí)際的學(xué)習(xí)過程中，由于缺少實(shí)踐環(huán)節(jié)，難以將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景關(guān)聯(lián)，造成基礎(chǔ)知識(shí)碎片化嚴(yán)重，無法進(jìn)行有效的融會(huì)貫通，導(dǎo)致應(yīng)用型課程的學(xué)習(xí)效果與教學(xué)目標(biāo)差距較大。這種基礎(chǔ)知識(shí)碎片化的現(xiàn)狀，直接制約了計(jì)算機(jī)輔助制造課程教學(xué)效果的提升。

（二）灌輸式教學(xué)模式，課堂參與度不高傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助制造課程教學(xué)模式，大多采用知識(shí)灌輸式，即按照課程教材的內(nèi)容與章節(jié)順序，逐章逐節(jié)講解，學(xué)生則被動(dòng)地循規(guī)蹈矩地學(xué)習(xí)；而課程教材的內(nèi)容劃分通常以功能類別為主，學(xué)生難以弄清相關(guān)知識(shí)點(diǎn)在應(yīng)用實(shí)踐中的使用難度與頻度，從而造成教師的課程講授和學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用之間脫節(jié)[2]。而且對(duì)于應(yīng)用型課程，一旦理論知識(shí)的學(xué)習(xí)脫離了實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景，就會(huì)變得更加晦澀難懂。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情普遍不高，在課堂上的參與度也較低，難以達(dá)到理想的教學(xué)效果。

（三）理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分離，學(xué)以致用效率不高傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助制造課程教學(xué)模式，在課時(shí)分配上通常采用理論與實(shí)驗(yàn)各占一半的方式，理論課與實(shí)驗(yàn)課依次交錯(cuò)安排；由于高校教師專業(yè)背景及擅長(zhǎng)領(lǐng)域的不同，通常會(huì)安排不同的老師分別負(fù)責(zé)理論課與實(shí)驗(yàn)課，這種教學(xué)模式不可避免地將學(xué)生的“學(xué)”與“用”兩個(gè)重要的學(xué)習(xí)階段人為分離，造成對(duì)理論知識(shí)的實(shí)踐鞏固產(chǎn)生滯后效應(yīng)，學(xué)習(xí)效果被打折扣；此外，即便是統(tǒng)一教案與授課進(jìn)度，也難以確保理論課與實(shí)驗(yàn)課的授課內(nèi)容與進(jìn)度完美銜接，從而削弱了學(xué)生的學(xué)以致用效率。綜上所述，對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助制造這類實(shí)踐性極強(qiáng)的應(yīng)用型課程，傳統(tǒng)教學(xué)模式難以取得預(yù)期的教學(xué)效果，無法滿足現(xiàn)代高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)需求。筆者作為該課程的專任教師，針對(duì)課程特點(diǎn)并結(jié)合學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)現(xiàn)狀，提出一種以應(yīng)用實(shí)踐為導(dǎo)向的教學(xué)做三位一體的教學(xué)改革思路。

三、以應(yīng)用實(shí)踐為導(dǎo)向的教學(xué)做三位一體的教學(xué)改革思路

（一）整合理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，打破二者之間的物理界限在課程安排上，統(tǒng)一理論課和實(shí)驗(yàn)課的授課老師，授課地點(diǎn)統(tǒng)一設(shè)置在數(shù)控實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，授課老師根據(jù)教學(xué)需要靈活選擇與切換多媒體教學(xué)方式或者數(shù)控機(jī)床場(chǎng)景教學(xué)方式。取消理論課時(shí)與實(shí)驗(yàn)課時(shí)的硬性比例指標(biāo)，由授課老師根據(jù)學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐需求進(jìn)行合理的靈活安排。

（二）對(duì)教材的原有知識(shí)模塊進(jìn)行重構(gòu)創(chuàng)新，增加相互之間的應(yīng)用邏輯性改變按照課程教材內(nèi)容照本宣科的傳統(tǒng)模式，基于數(shù)控加工的應(yīng)用邏輯性對(duì)原有的知識(shí)模塊進(jìn)行重構(gòu)創(chuàng)新。例如，教材中的原有章節(jié)編排順序?yàn)椋旱诙?數(shù)控機(jī)床的基本概念；第三章.數(shù)控加工工藝；第四章.數(shù)控加工程序編制基礎(chǔ)；第五章.計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程；第六章.數(shù)控加工程序的后置處理，而僅關(guān)于“加工坐標(biāo)系的基準(zhǔn)”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，分別在第二、三、四章中都有不同側(cè)重的相關(guān)專項(xiàng)小節(jié)描述，傳統(tǒng)的授課方式不可避免地造成同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的分散教學(xué)，從而削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性。為了改善教學(xué)效果，將有關(guān)“加工坐標(biāo)系的基準(zhǔn)”所有的教材內(nèi)容重新梳理組合成一個(gè)完整的知識(shí)模塊，并嵌入到“零件的裝夾”模塊中；各個(gè)重組后的知識(shí)模塊按照數(shù)控加工的操作順序來編排教學(xué)計(jì)劃，確保每個(gè)模塊在教學(xué)過程中的系統(tǒng)性與邏輯性，促進(jìn)學(xué)生的理解與掌握。

（三）嵌入加工實(shí)例場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)教學(xué)做三位一體的互聯(lián)互動(dòng)傳統(tǒng)的理論課教學(xué)通常采用PPT授課的方式。例如，在講解“加工坐標(biāo)系的基準(zhǔn)”時(shí)，一般是通過展示PPT課件中的數(shù)控機(jī)床實(shí)物照片給學(xué)生進(jìn)行講解與分析，盡管這種圖文并茂的方式也屬于直觀教學(xué)，但照片畢竟是平面與靜態(tài)的，枯燥乏味，很難激發(fā)學(xué)生的興趣。再如，在講解數(shù)控銑削刀具路徑規(guī)劃時(shí)，會(huì)涉及順銑和逆銑這兩個(gè)重要概念，傳統(tǒng)的教學(xué)大多采用分析水平切削分力與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相同與否來講解，這種方法雖然嚴(yán)謹(jǐn)且符合教材定義，但對(duì)于學(xué)生卻晦澀難懂，也很難與機(jī)床操作實(shí)踐關(guān)聯(lián)。因此，改變上述傳統(tǒng)模式，將加工實(shí)例場(chǎng)景嵌入到課程教學(xué)中，如依托數(shù)控機(jī)床實(shí)物講解加工坐標(biāo)系知識(shí)；在數(shù)控銑床的加工演示中講解順銑與逆銑的概念與區(qū)別，輔以互動(dòng)教學(xué)讓學(xué)生思考兩種銑削方式對(duì)工件質(zhì)量的不同影響，并適時(shí)穿插復(fù)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn)；在每個(gè)知識(shí)模塊講解后直接讓學(xué)生進(jìn)行上機(jī)操作。這種教學(xué)做三位一體的模式能夠?qū)⒃净逎菰锏恼n本知識(shí)變得形象直觀，趣味性、邏輯性和系統(tǒng)性加強(qiáng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大幅提高，課堂氣氛活躍，學(xué)生帶著問題去學(xué)、依據(jù)目標(biāo)去做，即學(xué)即會(huì)，同時(shí)將以往所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)在動(dòng)手實(shí)踐中進(jìn)行鞏固和融會(huì)貫通，學(xué)習(xí)效果得到了明顯提升。

四、結(jié)束語

教學(xué)實(shí)踐證明，傳統(tǒng)教學(xué)模式無法滿足計(jì)算機(jī)輔助制造的教學(xué)目標(biāo)要求。以應(yīng)用實(shí)踐為導(dǎo)向的教學(xué)做三位一體的教學(xué)改革，注重課程的實(shí)踐教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力，將教和學(xué)貫穿在做中，以做為目標(biāo)，學(xué)即致用，用更促學(xué)，形成了教、學(xué)、做三者之間的良性循環(huán)，大幅提高了學(xué)習(xí)效果，達(dá)到了課程的教學(xué)目標(biāo)，為工科應(yīng)用型課程的教學(xué)改革提供了參考。

參考文獻(xiàn)

［1］莫文鋒.基于能力本位的《計(jì)算機(jī)輔助制造》課程改革與實(shí)踐［J］.裝備制造技術(shù),2010(08):211-212.

［2］宋敏,王宏志.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造課程教改探究［J］.吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2018,34(10):50-52.

作者：潘家芳 黃發(fā)國(guó) 李先瑄 陳明霞 單位：桂林理工大學(xué)