【摘 要】《CAD/CAM技术》课程知识点多、内容比较分散，特别是对于工科学生，缺少计算机专业的相关课程，如何提升课程的教学效果是一个难题。针对这一问题，本文将“可感知”教学引入到该课程的课堂教学中，通过各种感知方法，让学生在课堂上对该课程的知识点有进一步的认识。“可感知”教学利用传统的纸张、智能手机、计算机等作为载体，将书本上的知识点及时地从学生自身角度进行检验，让其能感知到相关知识点的内涵，从而正确理解知识点的核心要素，提升课程的教学质量。
【关键词】可感知；CAD/CAM技术；教学改革；实践
《CAD/CAM技术》是工科机制类专业的必修课程，该课程主要包括计算机辅助设计技术（CAD）和计算机辅助制造技术（CAM） 两部分，通过该课程的学习，让学生从整体上掌握企业利用计算机信息化技术实现从设计到制造的整个流程，并且理解关键技术实现的细节[1-2]。因而，该课程的学习需要学生有一定的知识储备，能从全局的观点看待整个课程的相关技术原理及其在企业中的实际使用情况。另外，从微观层面上讲，也需要学习相关技术的实现细节，比如CAD中图像的平移、缩放、旋转等操作的几何原理，以及各种插补曲线的生成，相关公式的推导等等，这些都需要有一定的基础。
但是，当前的工科机制类的学生对计算机只是学习了一些基础课程，比如《计算机基础》、《C语言程序设计》或者《51单片机程序设计》等课程，并没有学习《离散数学》、《数据结构与算法》、《数据库技术》、《计算机图形学》等课程。因而，本门课程的教学必然要受到一些影响，这样学生对知识点的掌握和理解就存在一些偏差。因此，这对该课程教学提出了新的需求，如何在现有的情况下，使得工科机制类的学生快速补充相关知识点，并能应用到该课程的教学中去。
有鉴于此，我们提出了“可感知”的教学改革实践，主要通过课堂的教学，达到视觉上、触觉上等“可感知”知识点的核心内涵。本文以該课程的几个关键知识点进一步阐述“可感知”教学在《CAD/CAM技术》课程教学改革中的实践。
1 数据存储的“可感知”教学
数据存储是信息化系统必不可少的部分，因此，本课程中，该知识点也是比不可少的。早期的计算机是通过打孔纸带来存储程序和数据的，但这只能从课本或者网上看到，目前该方法已经绝迹。数据存储经历了纸带、磁性介质、光盘到闪存，以及目前流行的云端存储等。这些存储所使用的技术各不相同，而且也不方便在课堂上进行“原理性”解释。
考虑到数据存储在CAD/CAM系统中占有一定的地位，而且也是《CAD/CAM技术》课程的开始部分，为了激发学生的学习兴趣，有必要创新教学手段，引入新的教学工具。
比如，我们在该课程的教学实践中，就将数据打印存储在纸上，数据从视觉上是可视的，该项技术的相关程序来自互联网，是开源的项目。数据存储、读取的主要流程是：原始数据压缩后分成一个个块，每块在纸上打印一个类似二维码的信息，1.44M左右的文档，大约只需要两张A4纸即可；数据读取需要通过扫描仪扫描纸张，扫描后数据即可通过该软件恢复到技术中。通过该项技术，数据存储可实现视觉上的可视化，1.44M的内容早期需要一张3.5英才的软盘，而现在，数据可以打印到纸上，我们可以从视觉上感知数据。比如后期数据能否恢复，从保存的质量上就可以看出，不像软盘，数据存储在软质的磁盘上，其安全我们是无法保证的。
在课堂上，我们提前打印好CAD文件、Word文档、照片及其网页等数据，并准备好相关数据文件的扫描照片，再将存储数据的A4纸发到学生，最后进行现场演示，展示数据的存与取的整个流程，通过视觉上的“可感知”，进一步使得学生对数据的存储有了深刻的认识，激发后期的学习热情。
2 数据库技术的“可感知”教学
同样，数据库技术也是信息化系统必不可少的部分，而且是核心组成部分，而目前数据库技术的相关原理学生并没有学习，这就对本课程的教学带来一定的困难。因此，我们从身边的“数据”着手，让学生了解数据库，使用数据库。
比如，我们每个人都有手机，手机里面都有通讯录。对于数据库技术的讲解，可以以通讯录为载体，让学生安装数据库（Oracle、DB 2、SQL Sever以及MySQL等），并启动数据库产品，建立通讯录相关的表，包含主表、从表及其约束等，最后录入数据，并实现查询及其统计功能[3]。通过数据库技术的“可感知”实例教学，使得学生明白了一些基本的原理，比如数据表中的行和列的存储顺序没有先后之分，对数据的显示没有任何影响。通过对这些知识点的“可感知”实践，使得学生对数据库相关技术有了感性的认识，这对之后的课堂上教学也会有更好的效果。
3 样条曲线生成的“可感知”教学
样条曲线教学部分有一定的难度，主要体现在样条曲线种类比较多，推导的公式需要有一定的数学基础，但是相关的应用非常广泛[4]。虽然，我们对相关知识点也安排有上机实验，但是，这些都是在该知识点学习完成后，再在机房进行验证实验，对于课堂的现场教学帮助不太大。有鉴于此，我们提出了将样条曲线搬到学生的手机上，使得学生从触觉上实现该知识点的“可感知”，加上对相关数学公式的理解。
具体的做法是我们编写一个Android版本的小程序发给学生（可通过授课教师的个人主页上下载），该程序可生成几个典型的样条曲线，通过控制按钮，可显示控制点、控制点的切线，另外，控制点是可以拖动的，这样控制点的位置改动后，其样条曲线也会再次生成，让学生通过指尖的触觉即可感知样条曲线的变化。这样，课堂上的教学就有了比较好的载体，其数学公式的推导就能让更多的学生理解，提升了该知识点的教学质量。
4 CAPP优化过程的“可感知”教学
对于计算机辅助制造技术（CAM），其计算机辅助优化过程（CAPP）是其一个重要的环节，而且对于工程实际问题，工艺优化都是少不了的。但是，学生的实践少，课本上的优化问题理论部分较多，“可感知”内容较少。因而，如何将优化问题讲解到位，学生理解到位就有一定困难，需要教学中寻找创新。
考虑到本课程教学的教师从事工艺优化相关的科研工作。因而，结合科研的实际情况[5-6]，通过编写相关软件可以将CAPP工艺系统的优化过程做成动态的可视化效果，便于教学。比如，我们针对常用的遗传算法，可通过参数设置，将每步的计算设置为手动模式，每生成一代，可通过界面显示当前代个体的详细信息（包括编码、所代表的输入等）以及个体遗传生成的流程，并显示本次的优化结果。通过工程的实际样例数据，或者科研论文中的数据，来展示工艺优化的动态执行流程，这种视觉上的“可感知”效果，在课堂上教学要比只讲理论、公式要好一些，学生通过一个个案例，对算法的核心思想有（下转第119页）（上接第126页）了本质上的认识。
5 数控代码解析的“可感知”教学
计算机辅助制造技术（CAM）中，数控代码相关环节教学比较枯燥，主要讲解相关指令代码的作用。如果仅仅是了解相关数控代码（比如G代码）的规范，学生的兴趣并太大。因而，要掌握好相关知识点，也需要我们进一步改进教学方法，或者说是有必要大胆往前走半步。
对于数控代码规范的讲解，如果我们上升到数控代码的解析，那么问题可能是难了一点，但是这个问题更能激发学生的兴趣。目前，网络上有很多开源的G代码解析器，另外，我们从事本课程教學的相关教师以前也做过数控系统的开发，积累了相关经验和资源。因此，我们充分利用有利条件，实现最小指令集的G代码解析器，并公开相关源代码，通过课堂上的讲解，将代码实现与G代码规范有机的结合起来了。这样，如何做好G代码解释器这个“可感知”的教学活动就更能激发学生的兴趣，从而更好的将G代码规范深深的植入到学生的脑海中。
6 结束语
本文将“可感知”教学这一概念引入到《CAD/CAM技术》课程的课堂教学中，通过视觉上、触觉上的各种感知方法，让学生在课堂教学上对该课程的知识点有进一步的认识。“可感知”教学利用传统的纸张、智能手机、计算机等作为载体，将书本上的知识点及时地从学生自身角度进行认知，让其能感知到相关知识点的内涵，从而正确理解知识点的核心要素，提升课程的教学质量，有一定推广意义。
【参考文献】
[1]侯俊剑，都金光，马军，等.系统工程视角下《CAD/CAM技术》的教学改革与实践[J].科技视界，2015（34）：179-179.
[2]程德蓉，李先明，陈泉，等.基于工程实践的《CAD/CAM技术-UG》课程教学改革[J].职业教育研究，2011（10）：75-76.
[3]刘冬敏，刘继军，沈娣丽，等.基于Windows平板电脑的全自动编织机的远程监控系统设计[J].中州大学学报，2015（5）：104-107.
[4]臧永灿，徐建明，朱自立，等.非均匀有理B样条曲线优化匹配组合[J].中国图象图形学报，2016，21（3）：331-338.
[5]Ming W，Ma J，Zhang Z，et al.Soft computing models and intelligent optimization system in electro-discharge machining of SiC/Al composites[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2016：1-17.
[6]Huang Y，Ming W，Guo J，et al.Optimization of cutting conditions of YG15 on rough and finish cutting in WEDM based on statistical analyses[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2013，69（5）：993-1008.
[责任编辑：田吉捷]