作者单位：湖北汽车工业学院汽车工程学院
〔摘要〕本文针对汽车工程类CAD 课程实验教学方法与考核方法的现状，通过我校的汽车工程专业的CDIO 教学改革实践，对如何提高汽车工程类CAD 课程的教学效果，如何组织教学和安排教学内容，如何提高学生的实际运用能力，就实验教学方法和课程考试方法进行了有效的研究和探讨。
〔关键词〕CAD 实验教学方法考核方式改革中图分类号：G424.21 文献标识码：A〔Abstract〕Effective exploration inCDID teaching reformation of Hubei Universityof Automotive Technology was carried outthat is on practical teaching means and courseassessment to improve CAD teaching outcomesfor automotive engineering，to reasonably organizeteaching and structure teaching contents，and to develop students’practical competency.〔key words〕CAD practical teachingmeans reformation of assessment
CAD 技术的应用水平是衡量一个国家汽车工业水平的重要指标之一。汽车工业作为国家支柱产业，一直是CAD 技术应用的先锋和大户。CAD 技术的不断发展和广泛应用，不仅仅在于它能提高产品的质量和缩短产品的周期，更主要的是：从根本上改变了过去用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技术管理模式。因此，它对传统产业的改造、新兴技术和产业的兴起和发展、我国汽车工业国际竞争力的增强等方面，均能产生巨大的推动作用。为此，世界上很多国家和汽车公司都把发展CAD 技术集成化作为它们的战略目标。
我校是全国唯一一所以汽车工程为主的省属院校。人才培养特色就是突出学生实践动手能力的培养及突显汽车数字化设计能力，因此开设汽车CAD 类课程就显得尤为重要。
从2001 年我院开设第一门CAD 课程《Pro/ENGINEER 应用基础》后，单一CAD 课程存在着如下问题：①由于CAD 软件仅仅是一种工具，不是教学内容的主体，而授课时软件的操作也不能不讲授，但课时有限，会导致学生会把重点放在软件的应用，而忽略了对学生从事产品设计构型、形体表达、三维建模、三维设计四种能力的培养；②CAD 软件的更新速度非常快，几乎每年都有至少一个新的版本推出，增加新的操作功能，致使学生软件运用能力相对落后。③由于课时的限制，导致与我院专业课结合不足。④考试形式单一，学生学习目的不明确。针对这些问题，从课程到实践环节一直都在根据人才培养需求，不断调整，探讨更适合的课程改革方式，而实验教学与考核方式是作为实践性课程最为关键的两个环节。
1 三维CAD 课程体系实验教学改革思路与原则通过十四年的三维CAD 课程的教学与教学改革，总结了大量经验，将更加有利于实现培养学生三维CAD 在汽车工程中应用能力的目标，实验环节显得尤为重要。三维CAD 基础解决问题的实质都是利用用户界面上大量的工具、按钮进行操作。但是使用什么，如何使用，就需要教师和学生在教与学中反复体会与思考，归纳与总结。教学方式也逐渐从每一个菜单的每一部分的如何操作，实现什么样的功能转变成采用实例教学法。这个过程要求精讲多练，勤总结。这种从实际到理论，从具体到抽象，从个别到一般，从零散到系统的做法，不仅使学生掌握了各指令“有何用”、“在何种场合用”；通过实例学习，轻松入门，更使他们具有一种成就感，增强了他们的自信心。教师在零件建模阶段对基本功能操作讲解、应用过程中，利用汽车关键零部件案例，进行剖析与分解；在装配设计与二维工程图阶段，引入汽车结构中典型总成设计项目；最终达到启发、引导学生找到好的建模思路与设计方法，教学生思考、发现、理解、生成、建立知识之间的逻辑联系以及知识与将来工作等的关联性。
课程内容要跟上时代，不断实时调整更新，实验课程设置也是如此。实验课程内容的选择与组织遵循以下原则：①实验教学内容满足实用化要求。结合机械和汽车工程专业，优化实验内容和结构，从“验证、综合、设计”三个层次设定实验课程内容。内容设定由简到难，从简单零件到复杂零件，从零件到产品，逐步递进。②实验教学内容满足先进化要求。实验实训内容满足高科技含量，充分体现现代科技理念，平面到曲面，正向到逆向，知识工程等等，满足汽车参数化建模的全数字化技术设计。③实验教学内容满足绿色化要求。虚拟仿真实验教学是近三年来高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。虚拟仿真实验教学的建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。在涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目。以丰富教学内容，降低成本和风险，缓解教学资源紧张，开展绿色实验教学。而三维CAD 课程很自然地满足了绿色实验教学要求。
2 三维CAD 实验、实训内容设计实验学时是CAD 课程的必备。只学不练，只会是纸上谈兵，不做一定量的训练，无法对基本概念和基本方法有深刻的体会，无法掌握软件精髓。CAD 不仅仅是计算机替代手工的工具，体现了交互性、精确性、速度、整洁、统一等等，更主要的是将用户的设计思想可视化[1]。实验教学的配备从最初的单一《CAD 基础》课程的开设，实验课时仅有8或10 个学时，完成CAD 基础训练，对于此类课程，训练远远不够，达不到教学效果。且由于三维CAD 在汽车行业的广泛应用，因此，在近年来增加了《CAD 进阶》课程，主要讲述零部件、装配、工程图的高级应用，知识工程，钣金设计，逆向工程，DMU 等模块的应用。
基础与进阶课程均配备了一周的实训练习。
2.1 实验、实训内容设计依据。第一，结合52016 9Education Research教育研究JIAOYU YANJIU高等教育工程应用类设计实验内容。CAD 基础课程实验、基础实训内容设置以大工程为背景，结合教学，由浅入深，难度适中；CAD 进阶课程实验、进阶实训内容设置以汽车工程为背景，突出难点、重点。第二，实验课时配备：1：1 的课下练习及1 周的实训。在短课时内，要把内容完全讲透是不可能的。除了课程上机仅有的少量学时外，课下要求学生配备1：1的练习时间，让学生“先见森林，再见树木”[2]。而且基础课程与进阶课程都配备了1 周的实训，这样才能让学生理解课程精髓，熟练掌握此类软件的应用。
2.2 实验、实训设计的主要内容。第一，CAD基础课程实验以典型零件建模、装配、工程图练习为主；配合三选一的实训，以图1 为例，要求学生完成各个零件的建模、装配、及其工程图。第二，CAD 进阶课程由于学时数少，主要以实训为主，结合汽车专业特色，实训内容二选一。一是完成进气管的建模与工程图，目的是掌握复杂零件的建模，如布尔运算等，如图2；二是完成活塞的逆向设计，目的是掌握结构件的逆向设计方法，曲线曲面的基本知识，了解逆向工程的意义，如图3。
2.3 自编学习教材。课程组教师在总结多年教学经验的基础上，对以往课程教学内容进行了深入分析，以实用化、工程化为原则，对于基础理论和原理、CAD 工程应用等方面的内容进行了精心挑选和组织编排，编写了《CAD 基础》与《CAD 进阶》课程与实训的上机指导书，满足学生的使用。并在持续改革，制定新的结合汽车典型零件的实训教材，如发动机的曲轴飞轮组、活塞连杆组等实训内容。
3 三维CAD 课程考核方式、方法改革通过研究案例教学法、项目驱动法，将注入式教学方法发展为启发式，提高学生学习三维CAD 应用技术的兴趣。在考核方式方法中也同样采用多元化的方式。
3.1 考核方案的指导思想和原则。考核的目的性是为了完整体现学生的学习成果，指导思想一是提高学生形象思维能力与设计表达能力，结合工程实践性；二是是以“学生成为自主学习者”为目标，使考核的全过程成为学习的全过程。
结合考核的指导思想，提出四大原则：①学生为主体的原则。除了正常的课程上机练习、考试外，还给学生布置适量的课外练习，也就是在整个考核过程。强调学生的自主性、创造性，最大限度提供学生的思考、研究空间；②合作学习的原则。对于本类课程，简单到一个零件的建模都有多种方案，因此合作探讨，讨论优缺性是必不可少的，尤其是在实训环节，学生分组完成各项任务，是提高学习成绩的必备环节；③规定与自选的原则。除了完成规定的练习外，学生也可自主参加“大学生创新设计”比赛，充分挖掘学生潜能，展示学生个性；④综合考评的原则。
不以最后的考试成绩作为学生的最终考评成绩，考核贯穿整个学习过程，包括平时考勤+ 课堂上机实验+ 课后作业+ 结课考核等环节，各项采用不同比例。这样不仅是重视了总结性评价，而且也重视了过程评价，考核更客观。[3]3.2 考核方案的考核内容和实施步骤。在CAD 课程开设早期以及小班课的教学班实践过上机考核方法，课程组认为当前改革三维CAD 考核方式各方面条件具备。研究课程上机实践考核内容、成绩提交管理、成绩评定标准以及配套的实训课程考核方法是当前的重要任务。考核采用A、B 卷或A、B、C、D 多卷，现已建立了部分基于汽车零部件设计的三维CAD 试卷库。依据三维CAD 课程特点和基本要求，研究课堂教学与实训课程考核方法与评价标准，随着硬件条件的具备在最终考核上由笔试改为机考，覆盖面更广，重实践、重方法、重技巧、重过程、重体验的综合应用能力评价方式，更能体现学生对课程的掌握程度。各学期课程安排与考核内容的实施步骤为第二学期完成CAD 基础与基础实训课程，覆盖零件建模、装配、工程图模块，考试形式：机考/ 答辩；第三学期完成CAD进阶与进阶实训课程，覆盖基础模块的高级应用，知识工程（参数化设计），钣金设计，逆向工程，DMU 等模块，考试形式：机考/ 答辩。
3.3 考核内容实例分析。以《CAD 基础》为例，考核内容涵盖：零件建模、装配、工程图模块。零件建模设计类考题一类考核学生的建模思路，以一简单模型，在一定要求下，用几种不同方法实现。一类考核学生的模型修改能力，要求不删除重做，不增加不减少特征，还可具体制定修改的模型某处的具体值来改变模型形状。一类考核学生的具体零件建模能力，可以规定某一特征指定用某种方法或不用某种方法完成。工程图设计类考题这一类题目考核学生的工程制图能力，给定一实物模型，学生按给出的工程图示例出同样工程图。装配设计类考题这一类题目考核学生的装配能力，表达部件中各组成部分的连接、装配关系，包含位置、尺寸、约束等等要求。包含子装配到总装配的父子关系的装配方法，理解通过虚拟装配到实际装配的指导意义。每一类考题都有完整详细的得分标准来考核学生掌握的程度。
3.4 现代化的教学与考试手段。“汽车数字化应用中心”拥有计算机180 台，打印机、绘图机多台，主要作为课程的实践教学场所。
该实验中心为大学生学习、第二课堂、产品三维信息化设计创新实践提供了软硬件条件。同时也是大学生各类CAD 大赛的支撑平台。本中心还配有逆向设备一台，提供产品外形数字化重构、产品逆向工程设计实验等提供软硬件条件。先进的多媒体教学软件投入课堂教学使用，极大地提高了课堂教学效果，可完成教师与学生同屏广播、作业提交、屏幕监看等多种功能，另外还有丰富多样的教学网站，如师生交流的网络课堂等等。现代化教学手段的研究和使用，为提高课程教学水平提供了强有力的支撑。
4 结论通过我校的汽车工程专业的CDIO 教学改革实践，经过多年的探索与改革，在CAD 课程组教师的努力下，不断优化课程内容；结合汽车工程类特色，强化工程实践；合理教学评估模式，对考核方式改革创新，提供最优的考评方式；鼓励学生进行创新设计，参与比赛，参与教师科研；不断改善硬件环境，使本类课程成为我院的特色课程，并为其他实践类课程提供了好的参考模式。
参考文献1 李奎山等.基于三维CAD 的机械制图课62016 9Education Research教育研究JIAOYU YANJIU专题研究程改革中的习题配置[J].东莞理工学院学报（自然科学版），2006（1）：102~1062 游思坤等.机械专业CAD 课程教学改革的探索[J].第三届教学管理与课程建设学术会议论文集，20123 李熙亚等.基于三维CAD 的机械制图课程考核方式的改革[J].东莞理工学院学报，2004（3）：37~40
论文作者:李莹 黄兵锋 张胜兰
论文发表刊物:《教育研究·教研版》2016年9月
论文发表时间:2016/10/19
标签：课程论文; 学生论文; 实训论文; 工程论文; 建模论文; 进阶论文; 汽车论文; 《教育研究·教研版》2016年9月论文;