談計算機輔助制造課程教學改革思考

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［摘要］通過分析計算機輔助制造課程在傳統教學模式中存在的主要問題，提出了以應用實踐為導向的教學做三位一體的教學改革思路。通過理論與實驗教學的整合，教材原有知識模塊的重構創新以及嵌入加工實例場景的互動教學的實施，取得了良好的教學效果，達到了課程的教學目標，為工科應用型課程的教學改革提供了參考。

［關鍵詞］教學做三位一體；整合；重構創新；互動教學

一、引言

計算機輔助制造是本科機械工程專業的重要課程。課程的核心目標是培養學生利用計算機輔助制造技術進行制造工藝設計、數控編程、數控加工等方面的設計與應用能力，掌握現代先進制造技術下復雜零件制造的工藝流程，利用CAM技術進行加工刀路的設計和模擬仿真，并輸出NC程序，完成計算機與機床的通信，實現數控機床的在線加工，為學生畢業后從事CAD、CAM或與之相關的工作打下基礎[1]。計算機輔助制造中所涉及的知識點幾乎覆蓋了機械專業大部分的基礎理論知識，如機械制圖、機械設計、機械制造基礎、機械工程材料、互換性與測量技術等等，是一門將各類基礎知識應用到現代制造實踐的綜合性、實踐性很強的應用型課程。盡管該課程的教學計劃通常會安排在相應的專業基礎課之后，但是由于學生在專業基礎知識學習過程中動手機會較少，很多重要的基礎知識如機械設計、加工工藝等內容沒有及時地與實踐結合，導致在計算機輔助制造這類實踐性極強的應用型課程學習時，因基礎理論知識掌握不牢而普遍感到比較枯燥和吃力，傳統的教學效果難盡人意。作為該課程的專任教師，筆者在教學中基于學生的實際能力水平，改變依托教材原有的知識架構體系進行授課的傳統教學模式，嘗試采用以應用實踐為導向的教學模式，取得了良好的教學效果，達到了課程的教學目標。

二、傳統教學模式的主要問題

（一）基礎知識碎片化，學習效果不佳傳統的工科類基礎知識教學模式采用的是由點到線再到面的理念，即按照各個課程的課本知識體系架構來進行依次的授課安排，盡管這種教學模式所教授的知識點全面而詳盡，但是學生在實際的學習過程中，由于缺少實踐環節，難以將各個知識點與對應的實際應用場景關聯，造成基礎知識碎片化嚴重，無法進行有效的融會貫通，導致應用型課程的學習效果與教學目標差距較大。這種基礎知識碎片化的現狀，直接制約了計算機輔助制造課程教學效果的提升。

（二）灌輸式教學模式，課堂參與度不高傳統的計算機輔助制造課程教學模式，大多采用知識灌輸式，即按照課程教材的內容與章節順序，逐章逐節講解，學生則被動地循規蹈矩地學習；而課程教材的內容劃分通常以功能類別為主，學生難以弄清相關知識點在應用實踐中的使用難度與頻度，從而造成教師的課程講授和學生的知識運用之間脫節[2]。而且對于應用型課程，一旦理論知識的學習脫離了實際的應用場景，就會變得更加晦澀難懂。因此，學生的學習熱情普遍不高，在課堂上的參與度也較低，難以達到理想的教學效果。

（三）理論與實驗教學分離，學以致用效率不高傳統的計算機輔助制造課程教學模式，在課時分配上通常采用理論與實驗各占一半的方式，理論課與實驗課依次交錯安排；由于高校教師專業背景及擅長領域的不同，通常會安排不同的老師分別負責理論課與實驗課，這種教學模式不可避免地將學生的“學”與“用”兩個重要的學習階段人為分離，造成對理論知識的實踐鞏固產生滯后效應，學習效果被打折扣；此外，即便是統一教案與授課進度，也難以確保理論課與實驗課的授課內容與進度完美銜接，從而削弱了學生的學以致用效率。綜上所述，對于計算機輔助制造這類實踐性極強的應用型課程，傳統教學模式難以取得預期的教學效果，無法滿足現代高校人才培養的目標需求。筆者作為該課程的專任教師，針對課程特點并結合學生的專業基礎知識現狀，提出一種以應用實踐為導向的教學做三位一體的教學改革思路。

三、以應用實踐為導向的教學做三位一體的教學改革思路

（一）整合理論與實驗教學，打破二者之間的物理界限在課程安排上，統一理論課和實驗課的授課老師，授課地點統一設置在數控實驗室內，授課老師根據教學需要靈活選擇與切換多媒體教學方式或者數控機床場景教學方式。取消理論課時與實驗課時的硬性比例指標，由授課老師根據學生的應用實踐需求進行合理的靈活安排。

（二）對教材的原有知識模塊進行重構創新，增加相互之間的應用邏輯性改變按照課程教材內容照本宣科的傳統模式，基于數控加工的應用邏輯性對原有的知識模塊進行重構創新。例如，教材中的原有章節編排順序為：第二章.數控機床的基本概念；第三章.數控加工工藝；第四章.數控加工程序編制基礎；第五章.計算機輔助數控編程；第六章.數控加工程序的后置處理，而僅關于“加工坐標系的基準”這個知識點，分別在第二、三、四章中都有不同側重的相關專項小節描述，傳統的授課方式不可避免地造成同一個知識點的分散教學，從而削弱了學生學習的系統性。為了改善教學效果，將有關“加工坐標系的基準”所有的教材內容重新梳理組合成一個完整的知識模塊，并嵌入到“零件的裝夾”模塊中；各個重組后的知識模塊按照數控加工的操作順序來編排教學計劃，確保每個模塊在教學過程中的系統性與邏輯性，促進學生的理解與掌握。

（三）嵌入加工實例場景，實現教學做三位一體的互聯互動傳統的理論課教學通常采用PPT授課的方式。例如，在講解“加工坐標系的基準”時，一般是通過展示PPT課件中的數控機床實物照片給學生進行講解與分析，盡管這種圖文并茂的方式也屬于直觀教學，但照片畢竟是平面與靜態的，枯燥乏味，很難激發學生的興趣。再如，在講解數控銑削刀具路徑規劃時，會涉及順銑和逆銑這兩個重要概念，傳統的教學大多采用分析水平切削分力與進給運動方向相同與否來講解，這種方法雖然嚴謹且符合教材定義，但對于學生卻晦澀難懂，也很難與機床操作實踐關聯。因此，改變上述傳統模式，將加工實例場景嵌入到課程教學中，如依托數控機床實物講解加工坐標系知識；在數控銑床的加工演示中講解順銑與逆銑的概念與區別，輔以互動教學讓學生思考兩種銑削方式對工件質量的不同影響，并適時穿插復習專業基礎知識要點；在每個知識模塊講解后直接讓學生進行上機操作。這種教學做三位一體的模式能夠將原本晦澀枯燥的課本知識變得形象直觀，趣味性、邏輯性和系統性加強，學生的學習興趣大幅提高，課堂氣氛活躍，學生帶著問題去學、依據目標去做，即學即會，同時將以往所學的專業基礎知識在動手實踐中進行鞏固和融會貫通，學習效果得到了明顯提升。

四、結束語

教學實踐證明，傳統教學模式無法滿足計算機輔助制造的教學目標要求。以應用實踐為導向的教學做三位一體的教學改革，注重課程的實踐教學，強化學生的動手能力，將教和學貫穿在做中，以做為目標，學即致用，用更促學，形成了教、學、做三者之間的良性循環，大幅提高了學習效果，達到了課程的教學目標，為工科應用型課程的教學改革提供了參考。

參考文獻

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

［2］宋敏,王宏志.計算機輔助設計與制造課程教改探究［J］.吉林工程技術師范學院學報,2018,34(10):50-52.

作者：潘家芳 黃發國 李先瑄 陳明霞 單位：桂林理工大學