谈计算机辅助制造课程教学改革思考

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［摘要］通过分析计算机辅助制造课程在传统教学模式中存在的主要问题，提出了以应用实践为导向的教学做三位一体的教学改革思路。通过理论与实验教学的整合，教材原有知识模块的重构创新以及嵌入加工实例场景的互动教学的实施，取得了良好的教学效果，达到了课程的教学目标，为工科应用型课程的教学改革提供了参考。

［关键词］教学做三位一体；整合；重构创新；互动教学

一、引言

计算机辅助制造是本科机械工程专业的重要课程。课程的核心目标是培养学生利用计算机辅助制造技术进行制造工艺设计、数控编程、数控加工等方面的设计与应用能力，掌握现代先进制造技术下复杂零件制造的工艺流程，利用CAM技术进行加工刀路的设计和模拟仿真，并输出NC程序，完成计算机与机床的通信，实现数控机床的在线加工，为学生毕业后从事CAD、CAM或与之相关的工作打下基础[1]。计算机辅助制造中所涉及的知识点几乎覆盖了机械专业大部分的基础理论知识，如机械制图、机械设计、机械制造基础、机械工程材料、互换性与测量技术等等，是一门将各类基础知识应用到现代制造实践的综合性、实践性很强的应用型课程。尽管该课程的教学计划通常会安排在相应的专业基础课之后，但是由于学生在专业基础知识学习过程中动手机会较少，很多重要的基础知识如机械设计、加工工艺等内容没有及时地与实践结合，导致在计算机辅助制造这类实践性极强的应用型课程学习时，因基础理论知识掌握不牢而普遍感到比较枯燥和吃力，传统的教学效果难尽人意。作为该课程的专任教师，笔者在教学中基于学生的实际能力水平，改变依托教材原有的知识架构体系进行授课的传统教学模式，尝试采用以应用实践为导向的教学模式，取得了良好的教学效果，达到了课程的教学目标。

二、传统教学模式的主要问题

（一）基础知识碎片化，学习效果不佳传统的工科类基础知识教学模式采用的是由点到线再到面的理念，即按照各个课程的课本知识体系架构来进行依次的授课安排，尽管这种教学模式所教授的知识点全面而详尽，但是学生在实际的学习过程中，由于缺少实践环节，难以将各个知识点与对应的实际应用场景关联，造成基础知识碎片化严重，无法进行有效的融会贯通，导致应用型课程的学习效果与教学目标差距较大。这种基础知识碎片化的现状，直接制约了计算机辅助制造课程教学效果的提升。

（二）灌输式教学模式，课堂参与度不高传统的计算机辅助制造课程教学模式，大多采用知识灌输式，即按照课程教材的内容与章节顺序，逐章逐节讲解，学生则被动地循规蹈矩地学习；而课程教材的内容划分通常以功能类别为主，学生难以弄清相关知识点在应用实践中的使用难度与频度，从而造成教师的课程讲授和学生的知识运用之间脱节[2]。而且对于应用型课程，一旦理论知识的学习脱离了实际的应用场景，就会变得更加晦涩难懂。因此，学生的学习热情普遍不高，在课堂上的参与度也较低，难以达到理想的教学效果。

（三）理论与实验教学分离，学以致用效率不高传统的计算机辅助制造课程教学模式，在课时分配上通常采用理论与实验各占一半的方式，理论课与实验课依次交错安排；由于高校教师专业背景及擅长领域的不同，通常会安排不同的老师分别负责理论课与实验课，这种教学模式不可避免地将学生的“学”与“用”两个重要的学习阶段人为分离，造成对理论知识的实践巩固产生滞后效应，学习效果被打折扣；此外，即便是统一教案与授课进度，也难以确保理论课与实验课的授课内容与进度完美衔接，从而削弱了学生的学以致用效率。综上所述，对于计算机辅助制造这类实践性极强的应用型课程，传统教学模式难以取得预期的教学效果，无法满足现代高校人才培养的目标需求。笔者作为该课程的专任教师，针对课程特点并结合学生的专业基础知识现状，提出一种以应用实践为导向的教学做三位一体的教学改革思路。

三、以应用实践为导向的教学做三位一体的教学改革思路

（一）整合理论与实验教学，打破二者之间的物理界限在课程安排上，统一理论课和实验课的授课老师，授课地点统一设置在数控实验室内，授课老师根据教学需要灵活选择与切换多媒体教学方式或者数控机床场景教学方式。取消理论课时与实验课时的硬性比例指标，由授课老师根据学生的应用实践需求进行合理的灵活安排。

（二）对教材的原有知识模块进行重构创新，增加相互之间的应用逻辑性改变按照课程教材内容照本宣科的传统模式，基于数控加工的应用逻辑性对原有的知识模块进行重构创新。例如，教材中的原有章节编排顺序为：第二章.数控机床的基本概念；第三章.数控加工工艺；第四章.数控加工程序编制基础；第五章.计算机辅助数控编程；第六章.数控加工程序的后置处理，而仅关于“加工坐标系的基准”这个知识点，分别在第二、三、四章中都有不同侧重的相关专项小节描述，传统的授课方式不可避免地造成同一个知识点的分散教学，从而削弱了学生学习的系统性。为了改善教学效果，将有关“加工坐标系的基准”所有的教材内容重新梳理组合成一个完整的知识模块，并嵌入到“零件的装夹”模块中；各个重组后的知识模块按照数控加工的操作顺序来编排教学计划，确保每个模块在教学过程中的系统性与逻辑性，促进学生的理解与掌握。

（三）嵌入加工实例场景，实现教学做三位一体的互联互动传统的理论课教学通常采用PPT授课的方式。例如，在讲解“加工坐标系的基准”时，一般是通过展示PPT课件中的数控机床实物照片给学生进行讲解与分析，尽管这种图文并茂的方式也属于直观教学，但照片毕竟是平面与静态的，枯燥乏味，很难激发学生的兴趣。再如，在讲解数控铣削刀具路径规划时，会涉及顺铣和逆铣这两个重要概念，传统的教学大多采用分析水平切削分力与进给运动方向相同与否来讲解，这种方法虽然严谨且符合教材定义，但对于学生却晦涩难懂，也很难与机床操作实践关联。因此，改变上述传统模式，将加工实例场景嵌入到课程教学中，如依托数控机床实物讲解加工坐标系知识；在数控铣床的加工演示中讲解顺铣与逆铣的概念与区别，辅以互动教学让学生思考两种铣削方式对工件质量的不同影响，并适时穿插复习专业基础知识要点；在每个知识模块讲解后直接让学生进行上机操作。这种教学做三位一体的模式能够将原本晦涩枯燥的课本知识变得形象直观，趣味性、逻辑性和系统性加强，学生的学习兴趣大幅提高，课堂气氛活跃，学生带着问题去学、依据目标去做，即学即会，同时将以往所学的专业基础知识在动手实践中进行巩固和融会贯通，学习效果得到了明显提升。

四、结束语

教学实践证明，传统教学模式无法满足计算机辅助制造的教学目标要求。以应用实践为导向的教学做三位一体的教学改革，注重课程的实践教学，强化学生的动手能力，将教和学贯穿在做中，以做为目标，学即致用，用更促学，形成了教、学、做三者之间的良性循环，大幅提高了学习效果，达到了课程的教学目标，为工科应用型课程的教学改革提供了参考。

参考文献

［1］莫文锋.基于能力本位的《计算机辅助制造》课程改革与实践［J］.装备制造技术,2010(08):211-212.

［2］宋敏,王宏志.计算机辅助设计与制造课程教改探究［J］.吉林工程技术师范学院学报,2018,34(10):50-52.

作者：潘家芳 黄发国 李先瑄 陈明霞 单位：桂林理工大学