“做中学”在“UG三维造型与模具设计”课程教学改革中的探索与实践

◎ 高 瑾 王 丽

“做中学” 是CDIO 工程教学模式倡导的重要教学方法，也是引导学生主动学习的重要方法。CDIO 是近年来国际工程教育改革的最新成果，它继承和发展了欧美20 多年来工程教育改革的理念， 系统地提出了具有可操作性的能力培养方案。它以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程；以综合的培养方式使学生在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面达到预定目标。迄今为止已有几十所世界著名大学加入了CDIO 组织，其中机械系和航空航天系全面采用CDIO 工程教育理念和教学大纲，取得了良好的效果。 我国近几年也在大力推广CDIO 教育模式的教学改革。 不断提高教学质量是教师的责任，我们将“做中学”全面贯彻到“UG 三维造型与模具设计”取得了较为明显的教学效果。

一、UG 三维造型课程采用“做中学”的必要性

1.“做中学”及教学特点

“做中学” 是一种让学生在实际操作中学习知识、掌握技能的教学方法。 以动手实践的方式学习工程是重要的CDIO 教学理念，“做中学”就是该理念在工程类课程学习中的具体体现。 这种学习方式以学生的自主实践为主， 力求在师生互动和学生亲身体验的过程中达到认知与体验过程的有机结合。 与传统“满堂灌”的学习方式不同，该教学方式强调学生学习态度的主动性，强调学习者亲身体验的重要性，其最大特点就是能够促使学生主动思考， 从而更专注、更深入地学习知识，大大提高了学习效率。

2.UG 三维造型课程的特点

UG 是目前制造业使用最广泛的两大软件之一，在机械制造业中应用广泛， 是每个机械专业学生都要学习的软件。“UG 三维造型与模具设计”是一门结合专业的计算机软件课， 主要讲述如何利用UG 软件设计各式各样的机械零件、 如何将零件进行虚拟装配、如何进行模具设计，具有较强的操作性，比较适合“做中学”的教学方法。

3.传统教学方法存在的问题

虽然软件课程的操作性比较强， 但目前多数老师仍以讲解为主，虽然也辅以学生的自主练习，但并不是重点，大部分课时仍被老师的讲解占用。 客观地讲，“灌输式”教学方法不适合这类操作性强的课程，烦琐的步骤老师讲起来很枯燥， 学生听一遍也很难记住。 最好的办法就是促使他们尽量多地动起来，在做的过程中掌握各种命令的使用方法。

二、“做中学”在教学中的具体应用

“UG 三维造型与模具设计” 是模具专业核心课程，有108 学时。 鉴于以前的教学状况，浙江水利水电学院模具2010 级该课程彻底改变 “以讲为主”的传统教学方式，整个教学模式完全围绕“做中学”来进行，现就教学内容、教学方法、课程考核三个方面来介绍这门课程的教学情况。

1.“项目化”的教学内容

既然要让学生做， 知识就必须以可操作的形式出现，为此老师将教学内容进行了大整合，挑选了很多案例与项目， 然后根据性质将整个教学内容分成七大模块组成：UG 认识、曲线绘制、实体建模、曲面建模、装配建模、工程制图、模具设计。 每个模块均由三部分构成：基本认知、学习项目、综合项目。 其中“基本认知”部分介绍本模块的基础知识、主要命令及功能；“学习项目”部分是一些结构简单的零件，通过创建这些简单零件学习单个命令的使用方法；“综合项目”是一些复杂的结构体，比如形状复杂的零件（水龙头、灯罩、轮毂、汽车车身）、部件的装配（齿轮泵、减速器）以及模具的设计（塑料勺注塑模、话机手柄注塑模）等。通过构建这些综合性的强复杂结构体，训练学生多种命令综合使用的能力。 表1、表2、表3展现了这种“模块化”的教学内容及组织形式。

表1 整体教学内容安排表

表2 “曲面建模”模块的教学内容安排表

表3 “模具设计”模块的教学内容安排表

以上表格展现了项目化、 模块化的教学内容及组织形式。 之所以采用这种形式是为了配合 “做中学”的教学方法，使学习内容具有可操作性。

2.“做中学”的学习方法

每个模块以教师讲授“基本认知”开始，用PPT课件简要介绍本模块的知识点及学习要求， 这个阶段学生以“听”为主。 进入“学习项目”部分，要求创建一些简单零件，教师快速演示后同学们开始做；这个阶段以“学生做”为主，主要依靠辅导材料，教师只进行关键性的指导。 最后进入“综合项目”部分，要求构建一些复杂结构体，练习多种命令的综合使用能力；此阶段仍以“学生做”为主，老师只从方法上进行指导。 从以上陈述可以看出，整个教学过程均以“学生做”为主，老师讲得很少，老师只提供一些方法性的指导，以充分调动学生学习的主动性。

3.“过程化”的课程考核

每个模块的上交项目都有明确要求。 比如，“实体”模块学习项目25 个，综合项目20 个；“曲面”模块学习项目16 个，综合项目10 个；“实体”模块学习项目10 个，综合项目2 个；每个教学单元结束该模块的作业必须按时上交；整个训练体系完成后，每个学生总共上交88 项“学习项目”、61 项“综合项目”。这些作业是考核平时成绩的重要依据， 占总成绩的40%；同时还有20%的态度分，主要考察学生的学习态度，根据学生与老师的沟通情况确定；这种考核办法逼迫学生必须重视平时学习， 督促他们每节课都要认真练习。

采用新的教学方法后， 学生们每次上课都很忙（有任务压着），老师又在旁边走来走去，根本没时间干别的，学习认真很多，教学效果显著提高。 课程结束大家都喊累，但多数同学还是喜欢这种教法，因为他们真正感到自己实实在在地学到了东西。

三、实施“做中学”应注意的问题

这次课改的成功让教师们认识到教学方法的重要性，同时也让教师对CDIO 教学理念有了更深刻的体会：教学内容要具有操作性，体现“任务导向、过程导向、项目化”的组织形式；教学组织上要尽量加大“学生做”的课时比例；教师必须提供足够的帮助保证学生做出最终的结果； 要结合课程特点寻找有效的辅导方法等等。 具体有以下四点体会。

1.教学内容要具有操作性

既然强调“学生做、做中学”，就必然要求教学内容不能太理论化，必须有大量可操作的案例及项目，否则学生很难知道具体怎么做。 这些案例和项目不仅有量的要求（足够多，可涵盖主要的知识点），还有质的要求（要有简单的，也要有难的、综合性的），这就对教材提出了要求。 由于CDIO 是近几年才提出来的教学理念，适合的教材并不多，面对这种情况，“UG 三维造型及模具设计” 这门课程学生配有一本教材， 同时课题组还从其他书本中收集了部分案例及项目，编成讲义发给学生。

2.加大“学生做”的课时比例

“做中学”就是要让学生动起来，在“做”的过程中学习知识、积累经验。本门课程80%以上的课时都是在“学生做”的状态下完成，在辅导材料和老师的指导下，学生完成了大量的模型创建和设计项目（每个学生上交大小作业共149 个），各式各样的模型创建提高了学生学习的主动性、 激发了学生的学习热情，极大地提高了教学质量。

3.教师必须提供足够的指导与帮助

一般此类课程都会要求学生练习， 但多数都是老师讲学生听，听完后再做，做的过程中遇到困难问老师。 听课认真的学生一般可以自己做出来，但很多学生仅靠听很难独立做出来，他们需要更多的辅导，有的甚至需要老师手把手地教。 在“UG 三维造型及模具设计”的练习辅导过程中，除了老师的讲解、当面辅导外，每个学生还配有教材、讲义和视频等辅助资料，这些措施综合运用，为学生提供了及时、足够的指导，有效地保证了教学质量。

4.根据课程特点，寻找科学有效的指导方法

这种教学方法非常强调老师的指导， 如何同时有效辅导众多学生对老师来说是个很大的挑战，这时辅导方法就很重要了。 有时这门课会遇到合班课（七十多人），为此教师组录制了教学视频（模型创建的过程录像），将这些发给学生供他们在做的过程中参考。 试行后效果很好，90%以上的同学都能及时完成项目。 分析原因，大家发觉视频的作用非常重要，甚至比老师的讲解还重要！ 因为视频的指导非常的及时与具体： 可以像放电影那样动态地展示模型的创建过程，同时还像录像机那样具有前进、后退和回放功能，会的地方可以不看，不会的地方利用回放功能可以反复观看直到看懂为止。 由此可见，指导方法非常重要，如果方法得当，可以保证每个学生都能得到老师及时、充分的指导，大部分学生都能做出结果来。

采用“做中学”的教学方法后，这门课学生爱学了，老师也爱教了，教学效果得到很大提高。这次课改的成功让大家体会到教学方法的重要性，也深刻体会到CDIO 教学模式的魅力。 虽然课程不一样，教学方法会有不同，但不论采用何种方法，引导学生主动学习、培养他们的成就感、激发学习兴趣是最重要的。

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