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目标教学在ＣＡＤ／ＣＡＭ课程教学中的应用
作者：吴凤和 陈锦江 李金良 王 军
[关键词]目标教学，教学模式，CAD/CAM。
[中图分类号]TH122 [文献标识码]A [文章编号]1005-4634(2009)01-0064-03
CAD/CAM技术是一门应用计算机来协助人们进行产品设计和制造的综合性技术[1]，是提高设计水平和生产效率的强有力工具，也是提高学生创新能力的重要课程。为此，高等工科院校机械类专业普遍开设CAD/CAM原理及应用课程，其教学目的是使学生初步掌握CAD/CAM的基本原理和方法，为今后从事CAD/CAM技术在生产中的应用及软件开发奠定基础。
CAD/CAM技术涉及的内容十分广泛，学科跨度大，实践性非常强。为顺应国内外CAD/CAM技术飞速发展的形势，适应高素质人才培养对CAD/CAM技术的需求，有必要对传统的CAD/CAM课程教学模式及教学方法进行适时的更新与改进。
1传统教学模式的弊端
调查显示，目前国内高等工科院校CAD/CAM课程教学普遍采用传统的教学模式，即以教师为中心，以考试为目的，片面强调教师的讲，而忽视了学生的练。在整个教学过程中，简单地把讲作为教的单一程序，机械地把练作为学习的手段，这其实是“满堂灌”教学模式的思维定势，对发挥学生在教学中的主体作用，提高学生的思维能力，都是极为不利的。在这一模式下，学生只能被动地听讲，被动地看CAI课件，被动地进行实验及上机操作，最后被动地接受笔试考试，CAD/CAM的趣味性、实践性及实用性很难得到充分的体现，加之教材选择及教学计划安排等方面的不合理，使得学生对课程内容的理解、掌握的程度很不理想。
这种传统教学模式的弊端在学生的毕业设计阶段体现的最为明显，很多学生学了CAD/CAM课程后，在毕业设计画图时，却不能熟练使用AutoCAD等绘图软件，不得不重新学习那些基本的绘图操作命令，这只能说明CAD/CAM教学的失败。
“学以致用”是教学工作的重要目标，因此，改变传统教学模式、提升学生学习的主动性和积极性，提高教学效果，是CAD/CAM课程教学必须面对的首要问题。
2目标教学的内涵及特征
目标教学是1986年9月美国著名教育学家、心理学家布卢姆教授应邀到华东师范大学讲学而被引入中国的。布卢姆把教学目标分成认知、情感和动作技能三大领域，使教学目标具体化，走向讲求科学性、规范性的学科形态[2]。2000年8月，全国目标教学专业委员会经过充分研讨，一致认为；目标教学是以目标导向和反馈矫正为基本特征的教学体系[3]。这一定义简明扼要，既反映了目标教学的特征，也揭示了目标教学与其它教学理论流派的区别。
目标教学中，教师以自己制定的教学目标为导向，在整个教学过程中围绕教学目标与学生一起展开教学活动，并以此来激发学生的学习兴趣与积极性，激励学生为实现教学目标而努力学习。目标教学强调以教师为主导、以学生为主体，充分发挥学生的主观能动性，训练他们的各种创造性思维，全面提高他们的综合素质。其具体表现在教学目标的具体化、教学过程的层次化、反馈矫正的及时化、巩固提高的台阶化。实践表明，教学目标越明确，接受训练的人的成绩就越好。
基于目标教学理论进行CAD/CAM课程教学首先必须依据“教育目标分类学”，将该课程中的知识单元通过认知目标、情感目标和动作技能目标转化为任务单元，使学生在完成特定任务的过程中实现不同的目标。在教学过程中，教师必须首先出示目标，并以目标为引领，实现“讲讲－练练－矫正再练－总结完善”的台阶式循环，与此同时，要给学生以自由，充分发挥学生的主体地位。也就是说，教师该出示的教学目标一定要出示，教师该引领的一定要引领，在发现学生的共性问题后，一定要停下来及时矫正。当然，教师在备课搞教学设计时，要多设计探究性的问题，以启迪学生思维，丰富学生的认知冲突，引导学生通过自读、讨论、比较、动手操作等寻找疑点，养成发现问题，提出疑问的习惯。
3CAD/CAM课程目标教学设计
针对CAD/CAM课程专业性和实践性强、学科跨度大、内容涉及广等特点，依据目标教学理论，对CAD/CAM课程教学计划进行了总体规划及任务单元分解。
在制定总体规划时，首先必须明确课程的总体目标及任务，即让学生明确学习本门课程的目的，尤其要让学生了解本门课程对将来从事的工作有什么贡献，这样才能充分调动学生学习的积极性和主动性。根据CAD/CAM课程大纲要求确定的本课程总体目标是：通过本课程的学习，使学生了解和掌握利用计算机进行辅助设计及制造的基本手段及方法，为将来从事计算机辅助设计及制造方面的工作奠定基础。
其次，根据目标教学理论，将课程计划按照其内在的知识结构划分为图1所示的若干相对完整、独立的任务单元。
其中，数据处理任务单元主要涉及工程设计资料的处理方法、数表程序化、CAD中常用的数据结构及数据管理技术等内容，教学目标是掌握数据的存储及处理方法；图形处理任务单元涉及二维绘图、图形变换、视窗变换等内容，其教学目标是掌握二维绘图的基本命令及图形变换方法；几何建模任务单元包括产品的三维几何建模、特征造型及参数化设计等知识节点，教学目标是掌握产品的三维建模技术；工程分析任务单元涉及的内容包括有限元分析、优化设计及计算机仿真，目标是掌握计算机辅助工程分析的基本方法；工艺规划任务单元的目标是了解和掌握利用计算机进行辅助工艺规程设计的基本原理和方法；CAD/CAM集成任务单元主要涉及产品数据交换、生产数据管理及集成方法等内容，其目标是了解和掌握CAD/CAM集成的原理和方法。
上述任务单元尽管各自的目标不同，但在内容上相互衔接、相互联系，前一个目标为下一个目标提供条件和基础，后一个目标对前一个目标起到巩固和提高的作用。各任务单元及目标的协调与组织通过教师的主导作用实现。
在目标教学过程中，由于教学指导方针发生了变化，因此教师不用在为各个知识点讲授的是否准确、合理及完整而担忧，只需要协助学生完成一个个具体的目标就完成了教学任务。
4辅助教学手段及教学评价
CAD/CAM技术是实用性非常强的一项技术，对实践环节要求较高，为完成各项CAD/CAM课程的各项教学目标，必须采取课堂讲授为主，网络教学等其它手段为辅的多种方法相结合的教学方式。因此，改进和优化原有的教学支撑环境、改善实验教学条件、完善教学评价体系是当务之急。
4.1完善教学支撑环境
近年来，现代教育技术尤其是计算机网络教学技术的发展，为远程教学及自学辅导提供了极大的便利条件，基于网络的教学环境与传统教学方式的最大区别之一就是提供了大量的学习资源。为保证教学目标的顺利实现，笔者利用学校局域网的便利条件，建立了开放式的网络学习平台，提供了“教学大纲”、“教学指导书”、“多媒体课件”、“试题库”、“网络答疑”、“相关网站链接”、“CAD/CAM应用软件”等远程教学资源及教学服务，学生还可以通过该网络平台使用服务器中的Pro/Engineer、UG、Solidworks、Ansys等正版计算机辅助设计软件，进行二维绘图、三维建模、工程分析及优化方面的训练。
[2]