CAD制圖在激光切雕項目驅動式教學中的應用探索
——以貴州理工學院工程訓練中心基礎工程訓練課程為例

曲鵬舉，趙小英

(貴州理工學院工程訓練中心，貴州 貴陽 550003)

0 引言

隨著新工科概念明確指出，高等工程教育改革發展已經站在新的歷史起點，基礎工程訓練是高等學校工程教育的重要組成部分，是當代大學生了解工程、認知工程的重要途徑，傳統的基礎工程訓練被動填鴨式的教學方式不能培養學生的創新意識，不能發揮學生的主體優勢。

課程使用的是華工激光公司生產的四臺LCC80型激光切雕設備，該設備可以切割木板、亞克力板、KT板等各種板材，應用的切雕軟件是Power Cut，通過數控系統的程序控制，可以進行各種復雜的平面圖形加工，是一套功能齊全、控制靈活的多用途激光切割雕刻機。

1 傳統激光切雕項目流程

傳統的激光切雕教學是被動填鴨式，一般是實訓指導教師演示操作，學生根據指導教師的操作流程，被動式模仿指導教師的操作，缺乏創新意識，缺乏參與感，傳統的激光切雕教學的環節有以下幾個步驟：

(1)激光基礎知識講解。通常是在課程開始，指導教師講解激光加工的原理，激光的產生過程、激光的特點、激光在工業中的應用，如激光切雕、激光打標、激光切割焊接、激光內雕、激光打孔等，激光切雕機的組成部分以及傳動原理以及激光加工過程中的注意事項等，使學生對理論知識層面有足夠的儲備。

(2)現場設備認知。指導教師在現場對激光切雕機各個部分進行講解，此過程中，著重圍繞各個部分的作用、激光在切雕機中的傳遞路徑、加工部件冷卻方式等相關的知識，特別是強調加工過程中安全操作的重要性，使學生對激光切雕課程有更直觀的認識。

(3)教師現場演示教學。指導教師使用不同的材料在不同的切雕速度和切雕能量情況下，使同學們了解不同的材料性質，如硬度、熔點、厚度，應該選取不同的切割參數，如硬度高、厚度大的材料應該選取切雕能量高、速度慢的加工方式，使學生在課外開放創新實驗中能夠根據材料自主進行操作，提高了創新能力。

(4)學生切割操作?，F場給學生發放切割材料，材料可以有竹簡、木板、亞克力板等，學生根據自己的愛好選擇不同的材料加工不同的作品。

傳統激光切雕項目流程如圖1所示。

圖1 傳統激光切雕項目流程

這種被動填鴨教學方式教學，學生在上課過程中雖然學會了激光加工方面的基礎知識與激光切雕機的操作，但是激光切雕機在大學生創新創業項目和很多比賽中沒有得到充分的應用。同時學生學習的興趣很難保證，學習效果大打折扣，不能發揮學生的主觀能動性，不利于學生創新能力的培養。

2 CAD制圖在項目驅動式激光切雕課程教學中的應用

項目驅動式教學是采取一種實時探究式的教學方法[1]，教師指導學生在追求項目成果的過程中，讓學生通過項目的完成達到對知識和技能的掌握[2]。而將CAD制圖融入激光切雕項目中是由被動填鴨式教學向學生主動參與、主動設計的轉變，使學生體會到了設計與制作相結合的樂趣，從圖紙到實物的神奇過程[3-4]。在傳統的環節一和環節二之間加入了小組分組環節、課堂討論環節、繪圖任務分工環節作為環節二、三、四，其他的環節依次往后排序，在傳統的第四環節后加入了評比與考核環節作為環節八，CAD制圖在激光切雕項目中的流程如圖2所示。

圖2 CAD制圖在激光切雕項目中的流程

具體過程是：

(1)小組分組。只有相對合理的分組才能保證考核結果的可靠性與公平性，能夠提高學生參與的積極性?？紤]到學生CAD制圖能力有一定的差距[5]，指導教師提前找班長、學委以及其他同學了解班級成績具體情況，以便將班級里學生學習大致情況提前摸底，做到心中有數。由于男女同學在審美能力、模型拼裝、動手能力、細心程度、耐心程度方面有比較大的差異，分組時盡量保證每組男女學生均衡，由于實驗探索的貴州理工學院男女比例懸殊過大，故保證每個小組4～5名學生中有1名女同學，這樣根據成績與男女比例分組，分組之后由每組同學自己推選組長或教師指定組長，實現各個小組之間學習情況、動手能力、繪圖能力的相對均衡。

(2)課堂討論。合適的設計主題才能保證授課的完整度，以及學生的參與度：難度過高，學生到下課都不能完成圖形的設計，將大大打擊學生的積極性；難度過低，太容易完成，不能體現出小組合作的重要性，不能提高學生分工協作與團隊協作的能力，所以選取難度適中的主體對本次探索有重要意義。教師需要根據實習時間、繪圖能力、專業知識、難易程度、學習目標五個方面制定選擇范圍，本次實驗中指導教師規定了主題范圍[6-7]，如交通工具，學生根據本小組的實際情況，小組內討論后確定主題，如汽車。指導教師在學生確定主題后，與學生討論選定主題的完成難度以及主體組成部分，確保學生選題能夠在規定的時間內完成。

(3)繪圖任務分工。合理的分工能夠保證任務進度的按時完成，能夠有效提高項目小組成員的主人翁意識。項目主題確定后，小組內開會進行討論分工，將各個部分的圖紙繪制過程，將項目進行分解，根據其難度及工作量，分成若干個部分，組長統籌各個同學繪圖能力、動手能力的不同，將難度不同的任務分解到各個小組成員。在這個過程中，很容易出現意見分歧，教師以督導的身份進行組內協調，確保小組的正常運作。每個同學接到相應的任務以后，開始進行圖紙的繪制，這個過程中遇到困難可以小組內解決，也可以尋求指導教師的指導。

3 評比與考核

項目考核的公正合理性直接決定了項目探索的效果以及后續學生參加該類項目的積極性。傳統的考核方式以教師為主體，直接根據指導教師的感官進行評價考核，教師個人的喜好以及認知都對考核結果有客觀的影響，不能最大程度體現考核結果的公平公正。同時為了杜絕小組作業中出工不出力現象的發生，整個考核環節充分考慮差異性以及共通性，考核的依據是模型的拼裝完成度、圖紙的繪制完整度、作品的創新點(包括圖紙和理念)三個部分，采用教師考核打分占比40% + 各個小組組長打分平均分占比40%+個人差異性評分20%的方式進行考核，避免大鍋飯方式的打分結果，同時激勵小組成員為了小組得到更好的成績一起努力。

評比的步驟是每個小組組長或者抽一名成員介紹作品的主題以及小組成員每個人的分工，之后由指導教師從設計難度、拼裝過程、整體效果進行總體評價，指出作品的長處以及有待提高的地方，接下來由每個小組組長簡要點評打分，使學生充分體驗整個設計過程，為以后參加工作打下一定的基礎。這樣學生不僅在基礎知識、繪圖方面的能力得到提高，同時提高了自身的認知水平，從而使自身的能力得到綜合的提高。

4 結語

傳統的基礎工程訓練激光切雕項目，學生以模仿老師操作過程為主，學生接收知識的方式主要是被動填鴨式，缺乏自主創新意識，在新工科、中國制造2025的背景下，傳統激光切雕授課方式很難跟上時代的步伐。

隨著初中生畢業教育分流等政策的實施，應用型大學本科的人才定位愈發清晰，在基礎工程訓練項目中，以學生為主體，以項目為驅動載體，以團隊協作代替個人的組織形式，以人才培養大綱為指導方向，實現了項目驅動、學生為主、創新綜合考核的課堂運作模式，激發了學生認知層面、創新層面、綜合素質層面整體的提高。