基於三維CAD的《機械設計基礎》課程教學改革探索論文

《機械設計基礎》課程是高職機械類專業的核心課程之一，該課程知識涉及面廣，實用性強，也是學生今後在工作單位從事製造、裝配、檢測和維護機械設備等工作所必需具備的基本知識。我們通過與天地(唐山)礦業科技有限公司的校企合作，依託企業資源，和現場專家共同開發該課程，將牛頭刨牀、插牀和減速器等機器設備融入課程項目，並通過ProE軟件的應用將三維CAD技術與機械設計基礎課程相結合，對課程內容進行了重組與整合，實現了該課程教學模式向能力本位的轉換。

一、課程目標的確定

本專業工作領域多為產品加工、機械設備的裝配、調試、檢測、維護和維修，以及簡單機構和工裝零部件的設計等，這些工作首先需要認識機械零部件及各種運動機構，在此基礎上根據零件結構及特性調配組裝，對於機械設計方面的技能，像零件承載能力計算、校核等，在工作中逐漸被計算機輔助設計軟件所替代，因此我們將課程定位為“以機械傳動和零部件分析及其參數化的三維造型設計為主，以設計計算為輔”，注重學生對機器的認識和對實際問題的分析和解決能力的培養。

二、課程整體設計思路

本課程以服務社會，對接崗位技能為目標，課程設計以能力培養為核心環節，將能力培養目標任務化、項目化，任務設置儘量以達到教學目標為基本原則，同時選擇合適的載體承載教學目標。因此，本課程按照由簡單至複雜的認知過程，依託機器實物載入教學項目，讓學生在真實的情境中去學和做，學生通過具體任務的完成可以逐步認識和建立產品質量意識、安全意識、經濟意識和社會意識，並認識到完成工程任務中非技術因素(意志品質、團隊精神)的重要性。這樣，課程的設計不但使學生達到既定的知識、技能的培養目標，也有助於學生工程實踐能力的培養。所以，為了讓學生儘快進入職業角色，我們構建以實踐為導向、項目引領、任務驅動課程教學模式。

三、課程項目開發與設計

從課程整體內容來看，本課程既有系統的機械設計基礎理論知識、又有較強三維CAD實踐技能。在機械設計中主要研究機械傳動和通用機械零部件設計，在三維CAD課程中不僅可以研究各類機械零部件建模的方法，而且還能進行相關的分析、運動仿真。那麼如何將這兩門課程有機的融合到一起，是我們在項目設計時重點考慮的內容。因此，根據本課程培養目標的要求及我院現有條件，利用和天地(唐山)礦業科技有限公司的校企合作，課程組成員根據現場職業崗位需求，反覆推敲、不斷比較，最終根據本課程所包含的教學內容制定出3個通用性好、操作性強、趣味性高、難易適中的教學項目，並依託牛頭刨牀、插牀和減速器3台完整的典型機器，將多種機構和零部件的零散知識有機地聯繫在一起，通過ProE軟件參數化的造型展示出不同的三維模型。在3個項目的基礎上設置了15個學習情境，制定了36個學習任務，其中項目一和項目二為並行項目，每個工作任務緊密聯繫，共同服務於整個項目，當任務逐一完成時，工作項目也就得以完成。

四、課程教學組織與實施

在教學過程中，學生依據任務單進行學習，每個學習內容都是以“學生工作任務單”的方式接受，按照任務單的指導要求，學生分小組完成工作任務，每4～6人為一組，學生在工作過程中學習操作技能和必需的理論知識，學生是行動的主體，教師是學習過程的組織者和協調人，起到答疑解惑的作用。學生以任務書為指導完成工作任務，並按檢查評價辦法進行自我評價和互相評價，然後教師按照“檢查評估評價表”的內容對學生工作過程進行過程考核和量化考核。課程具體實施環節如下:

(一)任務佈置，建立感性的認識

機械設計內容比較抽象，因此在實施任務前應先使學生建立感性的認識，佈置任務時首先展示三維CAD的效果圖，通過視覺刺激來激發學生的求知慾，再進一步到實訓車間拆裝機械零部件，觀察認識其結構和作用，促使學生在探究中學習，鍛鍊學生的動手能力和實際操作能力，通過實踐的感性認識，奠定理論學習的基礎，有助於專業知識的更好掌握。

(二)通過資訊獲得任務知識點

學生接受任務後，帶着實踐的認知和任務的問題去接受教師的課堂理論講授，進而能更有效的獲取完成任務相關的知識點。比如在“傳動軸結構的設計計算及三維CAD造型設計”任務中，如果直接講階梯軸的結構設計和參數計算，學生們會感到很枯燥，可能會出現上課注意力不集中等現象，如果有了第一個環節的認知情況，明白了軸上零件的'裝配順序、軸及軸上零件需要定位與固定等，很快就會分析該軸系結構的特點，他們的學習興趣和積極性被調動起來後，會很快地投入到完成任務的自主學習中去。

(三)根據任務要求制定計劃

當學生們獲得任務相關知識點後，以小組為單位制定完成本次任務的實施計劃，並通過組內成員充分討論與論證後確定可行方案。

(四)按計劃進行任務實施

由於本課程融合了機械設計基礎和三維CAD的內容，所以在本環節中學生們除了需要完成設計相關的任務外，還需要完成該設計的三維造型，所以本環節的工作量比較大，同時還會出現許多不可預知的問題，因此教師要控制好進度，並及時指導學生們分析問題、解決問題，監控學生們按規定時間完成任務。

(五)檢查展示

學生們按照老師提供的評分標準，對自己完成的任務進行自檢、互檢，檢查完畢以小組為單位進行任務成果的彙報展示。

(六)評估反饋

根據彙報展示結果及任務實施過程中學生們的綜合表現，教師對學生們完成任務情況進行點評，並對其進行綜合能力評估。對於學有餘力的同學，啟發他們課後運用CAD技術構造一些課堂內未作演示的機構模型，這樣既啟發學生的學習本課程的興趣，又能保持正常的課程進度。

教學過程中，每個步驟所採用的教學方法，因情況、因學習項目、因需完成的任務的具體情況而定。現以任務3-3-2傳動齒輪的設計計算及三維CAD造型説明課程具體實施環節。

五、總結

這幾年課改後，我們經常組織和指導學生參加比賽，在參加的全國三維數字化創新設計大賽和河北省電子信息技能大賽計算機輔助設計項目中，我們多次取得省級一等獎和二等獎的好成績，並有多名學生獲得“河北省電子信息行業技術能手”的稱號，取得的這些成績，見證了我們課改的歷程，也給予了我們繼續前進的動力和奮鬥的目標，同時，我們深深的體會到培養與訓練學生的工程實踐能力是高職重要任務。可見，本次課程的改革，是適應社會需求的，不僅促進了課程理論與實踐的結合，提高了學生的學習興趣，而且培養了學生分析問題、解決問題的能力，充分調動了學生求知的主動性，培養了學生的團隊精神和職業能力。