田蔓，曹佳燕，梁嵩

武汉城市职业学院机电工程学院，湖北 武汉，430070

0 引言

目前国内各大在线课程学习网站上CAD制图及三维建模软件教学主要集中在软件基本操作方面；教学方式主要是老师讲解演示、学生模仿跟随练习。有教学从业者提出项目引导教学、翻转课堂教学模式，但只局限于几个项目案例，并没有形成系统，只能培养学生熟练掌握软件基本操作的能力，但是无法培养学生解决问题、创新等综合能力。

各大本科院校及高职院校进行了以下方面的课改：（1）将三维CAD引入机械制图课程的翻转课堂，优化课程体系、丰富教学内容、提高教学质量[1]。（2）提出CAD软件教学方法包括实例教学法、分层次教学、混合式教学[2]。（3）提出教学任务主要是简单落料件冷冲模设计和塑料盒盖模具设计，这两部分项目基本涵盖了全部教学内容[3]。（4）提出3D打印在UG软件教学中的应用，可以利用3D打印制作教学用具；通过3D打印机可以将学生UG设计的作品转变为真实的立体模型[4]。（5）提出翻转课堂在UG课程中的一种实施模式[5]。

在icourses爱课程平台上开设的《CAD/CAM软件应用》课程主要分为三大模块：CAD软件应用、Pro/e软件应用、Cimatron软件应用。在网易云课堂中纳入了《CAD从入门到精通》中的一些基本功能操作，且在《机械零件图CAD高手训练营》中讲解了轴类、盘类、箱体类、拨叉支架类零件的画法。

1 软件类课程教学现状

武汉城市职业学院CAD软件课程开设有AUTOCAD、PRO/E、123D、UG等，目前这类软件课程一般还是按照常规讲练的教学模式进行的，首先由教师讲解软件中各种指令如何使用，再进行边操作边讲解，最后让学生按照教材上案例练习操作，完成课堂任务。这种方法使学生在练习过程中只是进行了简单的模仿，因此也只会完成练习的建模，而不能灵活应用所学的命令和工具完成设计建模，学习的主动性不强。现阶段学校推行信息化教学改革，使用的在线课程平台是职教云，教师在平台上开设课程，并上传教学视频、教学PPT、课堂作业等，学生可以通过视频学习完成教师布置的任务。

信息化教学改革后发现问题：

（1）视频时长过长。学生观看视频的注意力时间，直接限制了老师对一些重要知识点的详细讲解，因此视频视频时长不宜过长。一般讲解视频时长在10～15分钟以内；重难点突破视频时长最好在5～8分钟以内。

（2）提交作业平台格式受限。职教云平台支持选择题、判断题、简答题等出题形式，上传附件支持Word、PDF、图片、视频等格式。但软件类课程一般无法上传源格式的文件，需要学生截屏或录制视频上传作业。这大大增加了老师批改作业工作量；图片和视频无法展示三维作品及二维作品的正确性及完整性，无法真实反映学生的学习能力和完成情况。

（3）授课教师过于依赖平台授课。教师在平台上传知识点视频，优点是学生可以反复观看、反复学习，但这个过程只有输出没有反馈，教师无法真实掌握学生学习情况。教师授课主战场在课堂，职教云平台是辅助教学工具，不能本末倒置，过度依赖。

综上所述，武汉城市职业学院机电工程学院CAD软件类课程需要打破简单传授软件功能操作的授课方式，不能过于依赖职教云平台，还是需要在线下实际课程做到实处，优化教学内容，让学生不仅能够得到专业技能的提升，更能够得到综合素质的提升。

2 专业基础课程成绩现状

针对武汉城市职业学院机电工程学院18～21级学生期末成绩进行数据统计，18级总人数485人，19级总人数527人，20级总人数408人,21级总人数498人。

三维建模软件是机电工程学院的专业基础课程，贯穿《机械制图》《机械设计基础》《互换性与测量技术》等一系列专业基础课。对机电工程学院18～21级学生的这三门专业基础课进行成绩统计，将成绩分布统计结果列于表1～3，其成绩分布如图1～3所示。

表1 机电工程学院18～21 级学生《机械制图》成绩分布统计表

图1 机电工程学院18～21级学生《机械制图》成绩分布折线图

表2 机电工程学院18～20级学生《互换性与测量技术》成绩分布统计表

图2 机电工程学院18～20级学生《互换性与测量技术》成绩分布折线图

表3 机电工程学院18～21级学生《机械设计基础》成绩分布统计表

图3 机电工程学院18～21级学生《机械设计基础》成绩分布折线图

根据《机械制图》《机械设计基础》《互换性与测量技术》这三门专业基础课程的成绩数据分析可以得出：

（1）专业基础课程成绩逐年下降。高分段比例在逐年减少，低分段比例在逐年增加。结合跟这些课程专业授课老师面对面访谈交流反映的情况，2018～2021年招生分数逐年增高，中职升高职比例逐年增加（部分中职阶段已学机械制图、互换性测量课程），基本上排除学生自身能力问题，很大程度上还是高职对于专业基础课程教学的重视程度在逐年降低，老师授课需要主动突破传统形式上的教学模式。

（2）专业基础课程开课专业数量逐年下降。机电工程学院专业基础课程开课量在减少，同时授课课时量也在减少。结合专业授课老师反映的情况，普遍喜欢增设新型专业课程，专业基础课程课时量甚至降低了50%。例如《机械制图》课程只能讲授到剖面图，后续标准件、装配图、零件图内容都无法完成授课。

总之，专业基础知识掌握程度逐年在下降，本文提出将机械CAD制图与三维建模软件融合的课程改革，目的就是要对这些专业基础知识进行巩固加强，在进行CAD制图和三维建模的教学过程中，采取项目式驱动教学让学生熟练掌握专业知识，达到活学活用程度，也警示授课老师“三教”改革迫在眉睫。

3 重构CAD软件课程教学内容

二维制图课程与三维制图课程教学内容有效融合，让学生能够基于工作过程掌握企业真实部门加工部-工艺部-设计部所需的软件技能，塑造良好的职业综合素养和创新能力，课程具体教学内容安排见表4。

表4 CAD 软件课程融合课改授课具体内容安排

以项目为引导进行从简到难的逐步递增式教学模式，让学生完成三个分阶段的学习。

（1）CAD绘图-UG三维建模阶段：训练机械识图能力，熟悉软件操作；

（2）CAD绘图-UG曲面建模阶段：从简单产品到较为复杂产品的建模能力；

（3）设计实物1（UG设计建模-工程图纸-加工生产阶段）：简单产品从设计到制作全过程；

（4）设计实物2（UG设计-UG装配运动仿真-工程图纸-加工生产阶段）：复杂产品从设计到制作全过程，培养学生独立完成课程设计和创新类比赛的能力。

05 填料压盖 草图正六边形画法：尝试不同画法，找出最简单方法拉伸命令：进行拔模处理，确定矢量与拔模角度06 锁紧螺母草图正六边形画法：尝试不同画法，找出最简单方法拉伸命令：进行拔模处理，确定矢量与拔模角度螺纹命令：内螺纹设定07 弹簧螺旋线：设定半径、螺距、圈数、右旋扫掠命令：确定截面曲线和引导线修剪体命令：确定目标和刀具08 螺塞项目七 产品设计--油泵草图绘制：截面草图或者1/2 截面草图回转命令：不同截面回转参数不一样矩形槽：设定长度、宽度、深度①零件三维建模；②组装油泵；③油泵运动仿真；④能力提升练习草图绘制：截面草图或者1/2 截面草图回转命令：不同截面回转参数不一样球命令：确定球中心点设定直径，与主体求差10 其他零件 箱体箱盖垫圈、滚动体、螺栓、螺母垫圈、销、销垫片09 钢珠定位圈11 油泵装配进入装配界面添加约束：接触约束、对齐约束等装配爆炸图：合适距离，合适排布，加上追踪线装配序列：按照实际装配顺利进行装配，并导出装配视频12 油泵仿真运动进入仿真界面仿真运动：按照实际装油泵运动进行仿真，并导出仿真视频项目八 产品设计---发条机器人①测绘发条机器人；②机器人零件三维建模；③组装发条机器人；④发条机器人运动仿真；⑤能力提升练习测绘：熟练运用游标卡尺、千分尺等测量工具；建模：零件较多，注意左右顺序、名称等；组装：注意装配约束关系、爆破图、装配序列；仿真运动：机器人专属舞姿

4 结语

CAD软件课程摆脱传统教师演示学生跟随练习的授课形式，把二维制图课程与三维软件设计课程以项目为载体，让教学内容有效融合。其不仅提升了课堂效率，激发了学生自主学习的积极性，还对专业基础知识进行了巩固加强，达到了对学生专业技能和综合素质进行全面培养的目的。