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摘要：案例教学法是在理论教学的基础上通过引导学生对具体的特殊性的实际案例进行讨论分析，培养学生独立思考、解决实际问题能力的一种教学方法。而SolidWorks是美国SolidWorks公司开发的三维机械设计软件，在教学过程中采用案例教学法能克服传统教学方法形式呆板、内容抽象、枯燥的缺陷，通过教师精选案例、课堂案例教学实践、学生案例讨论 、学生自选实例演练等环节，使学生在SolidWorks课程学习中不仅牢固地掌握细节特征、零件设计、工程图和装配设计等知识点并能在实例中灵活运用，达到了良好的教学效果。
关键词：案例教学法 三维机械设计 学科统整 建模过程
在国内，最流行的CAD软件莫过于AutoCAD。但在整个CAD工程应用领域，AutoCAD等二维CAD软件只能被称作低端应用，而面向汽车和飞机等复杂产品设计应用的CATIA、UG、Pro/ENGINEER等被称作高端CAD软件。近年来发展迅猛的SolidWorks、 SolidEdge等被称为中端CAD软件。本文介绍的SolidWorks这种中端CAD软件在功能方面稍逊于高端CAD软件，但已经完全可以满足产品设计的所有要求，命令執行过程更为简单直观，拥有较高的建模效率， SolidWorks还拥有丰富的第三方软件支持，可以实现加工、分析、逆向工程等工程应用。因而SolidWorks特别适合中小企业，是中小企业实现产品开发信息化和自动化的最佳途径。SolidWorks也已经成为机械行业从业人员步入三维CAD的首选。现在很多职业技术学院和职业中学已经开始在机械类的模具专业开设了SolidWorks这门课程。该课程由于直接针对三维实体进行产品设计，因此不仅涉及草图绘制中的基本理论和基本知识，还要针对工程图生成和装配设计等各个环节进行实际演练。案例教学法作为解决理论与实际间落差的利器，SolidWorks课程教学中，具有十分重要的地位。笔者通过对SolidWorks 2001-2006版本的使用和教学的研究，感到要想使案例教学法在SolidWorks教学中取得预期的效果，要做好以下几个方面的工作。
一 案例的选择
很多教师对案例教学不以为然或简单视之，认为案例教学不过是在教学中用点例子、做做练习就行了，殊不知案例若无法将理论与实际的应用充分结合，易造成学生缺乏学习兴趣，以义务或敷衍了事之态度学习，不想深入地了解，只是知识积累，无法将所得之知识应用于实际情境中，最后形成学习与生活严重脱节的情况。而实际上SolidWorks教学中真正采用案例教学法能将生活情境里所常见的三维实体透过真实的案例的呈现，并设计适当的案例问题，让学生从自己的角度来建造这一实体，能使学生在学习过程中体验灵活运用所学知识来解决问题的快乐历程，并大大提升学生分析问题和解决问题的能力。
那么，案例到底应该如何选择呢？ 依据教学上的需要，案例应该由教学者根据教学目的与教学要求，按照典型性、真实性、实用价值原则精心撰写 ；当学习者已经熟悉案例教学法后，也可以让学习者自行创作。最主要的是要能选择一个适合教与学的好案例。好的案例必须符合以下几点特征：
1.为了要引起学习者对案例的兴趣与参与，案例的选择要尽量真实、有趣、可操作性要高。如在基础特征—拉伸这一章节结束后，我们设计做一个烟灰缸，先由长方形拉伸形成一个长方体，再由拉伸切除、抽壳特征形成一个烟灰缸。
2.案例要能引起学习者的情感与反应，以唤起学习者的自我经验，引起讨论。如讲解扫描特征时，可选用机械设计中常见的传动带、拉伸弹簧以及茶杯把手等。
3.案例所涉及知识点要贴近教学内容及重点。案例的选择要考虑到学习者的年龄与学习能力，以利学习者能够完成。如基础特征和细节特征刚学完可以让学生练习做茶杯，接下来做手机盖、弯管法兰；比较熟练后学习做渲染，练习学做企鹅、蝴蝶、手表等的模型。
注意在撰写一个适合教学的案例时，首先要配合课程与教学目标来决定问题，然后收集相关资料，以便着手撰写案例，将写好的案例使用于教学中，并经不断地应用和修改，让案例更完整。
二 教学前期准备与实施步骤
（一） 师生教学准备
案例教学法对老师和学生而言，是一种新的教学与学习方式，因此在实施之前，老师和学生都需要了解案例教学法的实施程序与各自的角色，并做好各自的准备。
学习者在案例教学中的准备工作有： （1） 学习前熟悉案例相关的知识点；（2） 学习中要参与案例的讨论；（3） 学习后要能与同学分享学习的心得。
教学者在案例教学中的准备工作有：（1）教师在实施案例教学法之前，精选案例，并对案例有充分的了解；了解学生的背景与学习状况，以便在进行教学时能对不同学习者有不同的教学方式或引导。 （2）学习中营造适于讨论的教学气氛： 教师应保持中立的心态，接纳与包容学习者的反应（包括学习者的负面反应）； 制定案例教学进行的计划： 教师对于案例教学法进行的模式，应该注意的事项，以及学生可能会有的反应，都应事先做好充足的准备与规划，以利教学的进行。（3） 学习后要学生学会取长补短。讨论结束后 ，要总结自己的收获。这对案例的学习和以后的实际工作至关重要。既要总结自己在讨论和个人发言和完成案例中的长处和不足，还要总结他人发言的新颖观点和独到之处，以弥补自己对案例分析的缺陷，提高自身研究能力和解决问题的能力。如此日积月累，持之以恒，即可练就一身多谋善断的本领。 另外教学者还应做好自我准备：在案例教学中，教学者的角色与传统讲述法不同。案例教学是在师生不断问答、响应、引导的过程中，探索问题解决的可能途径。整个讨论的过程中，教师是引导者、催化者、倾听者，学生才是教学活动的主角。
（二）案例教学法实施的步骤：
以SolidWorks产品建模应用创建一个茶杯模型为例，我们来看看案例教学法进行的步骤：
（1）小组预备讨论。为课堂讨论作预准备。小组可由教师划定或学生自由组合。通过小组讨论，明确小组成员各自的任务，如谁查阅资料做什么样的茶杯（也可拿实物） ，谁准备发言提纲（做茶杯的步骤），谁代表小组在全班做演示（建模过程）等。在小组讨论中，小组成员彼此交流争辩，再整理列示。小组成员应在案例分析过程中就案例中存在的问题讨论产生的原因、研究对策并达成共识，如本例绘制杯体草图时对于茶杯零件，可以先建立杯体模型，再添加杯把，再生成腔体，最后完成倒圆角等细节特征。另外，杯体是一个圆柱体，可以通过拉伸、旋转、放样以及扫描等特征形式生成。
（2）全班课堂讨论。这是案例教学的中心环节。一般按摆事实、找问题、查原因和做决策这几步进行。由各小组学生代表简要介绍本组案例解决过程中的主要情节，明确主要问题所在及问题产生的原因，提出针对性的解决措施和方案，最后经权衡分析选择的满意对策。由老师和全班同学评议该小组解决方案的优缺点。在课堂讨论结束前，教师要结合课程教学的内容说明该案例所涉及的课本理论，还应就教学目的进行讲解说明，并就有关要点归纳总结。如本堂课结束，老师引导学生得出，在SolidWorks中创建一个茶杯模型，产品建模的基本步骤包括：茶杯模型的生成可以用到直线、圆弧、椭圆、样条曲线、拉伸凸台特征、旋转特征、放样特征、扫描特征、拉伸切除、抽壳特征、圆角特征、基准面、标注尺寸等草图、参考几何体及特征形式。
（3）個人书面分析报告。在上述步骤的基础上，一般还要求学生写出个人分析报告。报告应突出自己对案例的分析观点，同时融入他人的分析所长，补充或修正小组乃至全班讨论的结果等。分析报告内容一般由设计思路、基本步骤、得出的结论等构成。基本结论包含案例的关键问题，主要解决方法。这一部分要求文字精练、观点明确。如在本例中生成杯体需执行“插入”、“凸台”、“拉伸”菜单命令，杯把可以认为是一定形状的截面轮廓（如圆形、椭圆形）沿着给定的路径扫描而成等。通过撰写书面分析报告，培养学生综合分析的书面表达能力。
三 、运用案例教学法教学的意义和不足
第一，案例提供给学生们许多他们没有亲身经历的活生生的企业的实际问题。在短暂、真实的模拟解决方案中，学生们有机会接触到不同案例的各种情况并自己尝试解决，因此，案例教学法被视为解决理论与实务间落差的利器，可以激发学习者讨论与辩论的热情，更可以培养学习者高层次的思考能力、问题解决的能力以及立即在突发状况中的决策能力，从而为今后从事实际操作做准备。
第二，案例不仅体现了教学目的，而且可以加深学生对课程内容和理论的认识和理解。老师搜集的经典案例，是从企业和生产部门通过生产、研究而收集和归纳出的精华。当这些案例与理论融合在一起时，就变得更清晰、更具体，提高了学生们对理论知识的感悟水平。通过案例学习，学生们还可以看到理论是如何应用于实践的，甚至可以从实践中去归纳验证理论，这对提高学生的诊断调查的能力是一种很好的方法，而且可以帮助学生活学活用所学的知识。
第三，案例学习为学生提供了一个陈述和表达自我思想和观点的机会。在案例的讨论过程中，老师必须深入研究案例，有效地组织和归纳自己的观点和结论，然后在全班讨论会上表达出来。班上的同学不一定接受你的观点，他们同样也做了相应的分析判断，于是争论迭起。课堂上众说纷纭，各抒己见，各持一词。在现实的管理世界中，情况往往也是如此。通过这些陈述、讨论和辩论，学生们将逐步获得有效地表达和有效地说服他人的经验。学生们在所有案例讨论中所获得的经历，预演了未来职业中的许多情景，这无疑对他们将来的职业生涯会有很大帮助。
实践证明运用案例进行教学效果好。学生们普遍称道案例教学使他们理论功底更扎实，知识学得更活，分析问题和解决问题的能力大大提高。同时，案例教学法不仅影响学习者的学习，同时也影响教师的教学，促使教师思考学习者的学习、课程的架构与组织、案例探究与教学内容的关联性以及学科统整等问题 。但它并非完美无缺，因为案例教学最大的不足是它不能完全代替理论教学。运用案例教学法进行教学时，首先要求学生要有一定的理论知识作基础，学生若具备一定的实际工作经验，则案例教学效果更好。如果学生在理论基础不健全、不扎实的前提下去做许多分析和讨论，案例讨论是很难讨论起来的，即使讨论了也是盲目的、浮浅的或不切合实际的，充其量也只是纸上谈兵而已。其次，运用案例教学法进行教学要求要有合适的、好的案例。分析案例就是分析实际，投身实践。如果案例编写不切题，甚至失真，或问题过于隐含或显露，就难以起到诱导学生去思考的作用。而要选择、编写一个好的案例却非易事。而且知识经济时代瞬息万变，案例也需要不断地推陈出新。
必须强调的是，案例教学法不过是一种“工具和方法”，它不能代替一切和包揽一切，它必须根据当时的具体情况，必须与其他教学方法相结合，并由优秀的教师潜心准备和灵活引导，学生主动、积极地参与，才能显出其威力和效果。
关键词：案例教学法 三维机械设计 学科统整 建模过程
在国内，最流行的CAD软件莫过于AutoCAD。但在整个CAD工程应用领域，AutoCAD等二维CAD软件只能被称作低端应用，而面向汽车和飞机等复杂产品设计应用的CATIA、UG、Pro/ENGINEER等被称作高端CAD软件。近年来发展迅猛的SolidWorks、 SolidEdge等被称为中端CAD软件。本文介绍的SolidWorks这种中端CAD软件在功能方面稍逊于高端CAD软件，但已经完全可以满足产品设计的所有要求，命令執行过程更为简单直观，拥有较高的建模效率， SolidWorks还拥有丰富的第三方软件支持，可以实现加工、分析、逆向工程等工程应用。因而SolidWorks特别适合中小企业，是中小企业实现产品开发信息化和自动化的最佳途径。SolidWorks也已经成为机械行业从业人员步入三维CAD的首选。现在很多职业技术学院和职业中学已经开始在机械类的模具专业开设了SolidWorks这门课程。该课程由于直接针对三维实体进行产品设计，因此不仅涉及草图绘制中的基本理论和基本知识，还要针对工程图生成和装配设计等各个环节进行实际演练。案例教学法作为解决理论与实际间落差的利器，SolidWorks课程教学中，具有十分重要的地位。笔者通过对SolidWorks 2001-2006版本的使用和教学的研究，感到要想使案例教学法在SolidWorks教学中取得预期的效果，要做好以下几个方面的工作。
一 案例的选择
很多教师对案例教学不以为然或简单视之，认为案例教学不过是在教学中用点例子、做做练习就行了，殊不知案例若无法将理论与实际的应用充分结合，易造成学生缺乏学习兴趣，以义务或敷衍了事之态度学习，不想深入地了解，只是知识积累，无法将所得之知识应用于实际情境中，最后形成学习与生活严重脱节的情况。而实际上SolidWorks教学中真正采用案例教学法能将生活情境里所常见的三维实体透过真实的案例的呈现，并设计适当的案例问题，让学生从自己的角度来建造这一实体，能使学生在学习过程中体验灵活运用所学知识来解决问题的快乐历程，并大大提升学生分析问题和解决问题的能力。
那么，案例到底应该如何选择呢？ 依据教学上的需要，案例应该由教学者根据教学目的与教学要求，按照典型性、真实性、实用价值原则精心撰写 ；当学习者已经熟悉案例教学法后，也可以让学习者自行创作。最主要的是要能选择一个适合教与学的好案例。好的案例必须符合以下几点特征：
1.为了要引起学习者对案例的兴趣与参与，案例的选择要尽量真实、有趣、可操作性要高。如在基础特征—拉伸这一章节结束后，我们设计做一个烟灰缸，先由长方形拉伸形成一个长方体，再由拉伸切除、抽壳特征形成一个烟灰缸。
2.案例要能引起学习者的情感与反应，以唤起学习者的自我经验，引起讨论。如讲解扫描特征时，可选用机械设计中常见的传动带、拉伸弹簧以及茶杯把手等。
3.案例所涉及知识点要贴近教学内容及重点。案例的选择要考虑到学习者的年龄与学习能力，以利学习者能够完成。如基础特征和细节特征刚学完可以让学生练习做茶杯，接下来做手机盖、弯管法兰；比较熟练后学习做渲染，练习学做企鹅、蝴蝶、手表等的模型。
注意在撰写一个适合教学的案例时，首先要配合课程与教学目标来决定问题，然后收集相关资料，以便着手撰写案例，将写好的案例使用于教学中，并经不断地应用和修改，让案例更完整。
二 教学前期准备与实施步骤
（一） 师生教学准备
案例教学法对老师和学生而言，是一种新的教学与学习方式，因此在实施之前，老师和学生都需要了解案例教学法的实施程序与各自的角色，并做好各自的准备。
学习者在案例教学中的准备工作有： （1） 学习前熟悉案例相关的知识点；（2） 学习中要参与案例的讨论；（3） 学习后要能与同学分享学习的心得。
教学者在案例教学中的准备工作有：（1）教师在实施案例教学法之前，精选案例，并对案例有充分的了解；了解学生的背景与学习状况，以便在进行教学时能对不同学习者有不同的教学方式或引导。 （2）学习中营造适于讨论的教学气氛： 教师应保持中立的心态，接纳与包容学习者的反应（包括学习者的负面反应）； 制定案例教学进行的计划： 教师对于案例教学法进行的模式，应该注意的事项，以及学生可能会有的反应，都应事先做好充足的准备与规划，以利教学的进行。（3） 学习后要学生学会取长补短。讨论结束后 ，要总结自己的收获。这对案例的学习和以后的实际工作至关重要。既要总结自己在讨论和个人发言和完成案例中的长处和不足，还要总结他人发言的新颖观点和独到之处，以弥补自己对案例分析的缺陷，提高自身研究能力和解决问题的能力。如此日积月累，持之以恒，即可练就一身多谋善断的本领。 另外教学者还应做好自我准备：在案例教学中，教学者的角色与传统讲述法不同。案例教学是在师生不断问答、响应、引导的过程中，探索问题解决的可能途径。整个讨论的过程中，教师是引导者、催化者、倾听者，学生才是教学活动的主角。
（二）案例教学法实施的步骤：
以SolidWorks产品建模应用创建一个茶杯模型为例，我们来看看案例教学法进行的步骤：
（1）小组预备讨论。为课堂讨论作预准备。小组可由教师划定或学生自由组合。通过小组讨论，明确小组成员各自的任务，如谁查阅资料做什么样的茶杯（也可拿实物） ，谁准备发言提纲（做茶杯的步骤），谁代表小组在全班做演示（建模过程）等。在小组讨论中，小组成员彼此交流争辩，再整理列示。小组成员应在案例分析过程中就案例中存在的问题讨论产生的原因、研究对策并达成共识，如本例绘制杯体草图时对于茶杯零件，可以先建立杯体模型，再添加杯把，再生成腔体，最后完成倒圆角等细节特征。另外，杯体是一个圆柱体，可以通过拉伸、旋转、放样以及扫描等特征形式生成。
（2）全班课堂讨论。这是案例教学的中心环节。一般按摆事实、找问题、查原因和做决策这几步进行。由各小组学生代表简要介绍本组案例解决过程中的主要情节，明确主要问题所在及问题产生的原因，提出针对性的解决措施和方案，最后经权衡分析选择的满意对策。由老师和全班同学评议该小组解决方案的优缺点。在课堂讨论结束前，教师要结合课程教学的内容说明该案例所涉及的课本理论，还应就教学目的进行讲解说明，并就有关要点归纳总结。如本堂课结束，老师引导学生得出，在SolidWorks中创建一个茶杯模型，产品建模的基本步骤包括：茶杯模型的生成可以用到直线、圆弧、椭圆、样条曲线、拉伸凸台特征、旋转特征、放样特征、扫描特征、拉伸切除、抽壳特征、圆角特征、基准面、标注尺寸等草图、参考几何体及特征形式。
（3）個人书面分析报告。在上述步骤的基础上，一般还要求学生写出个人分析报告。报告应突出自己对案例的分析观点，同时融入他人的分析所长，补充或修正小组乃至全班讨论的结果等。分析报告内容一般由设计思路、基本步骤、得出的结论等构成。基本结论包含案例的关键问题，主要解决方法。这一部分要求文字精练、观点明确。如在本例中生成杯体需执行“插入”、“凸台”、“拉伸”菜单命令，杯把可以认为是一定形状的截面轮廓（如圆形、椭圆形）沿着给定的路径扫描而成等。通过撰写书面分析报告，培养学生综合分析的书面表达能力。
三 、运用案例教学法教学的意义和不足
第一，案例提供给学生们许多他们没有亲身经历的活生生的企业的实际问题。在短暂、真实的模拟解决方案中，学生们有机会接触到不同案例的各种情况并自己尝试解决，因此，案例教学法被视为解决理论与实务间落差的利器，可以激发学习者讨论与辩论的热情，更可以培养学习者高层次的思考能力、问题解决的能力以及立即在突发状况中的决策能力，从而为今后从事实际操作做准备。
第二，案例不仅体现了教学目的，而且可以加深学生对课程内容和理论的认识和理解。老师搜集的经典案例，是从企业和生产部门通过生产、研究而收集和归纳出的精华。当这些案例与理论融合在一起时，就变得更清晰、更具体，提高了学生们对理论知识的感悟水平。通过案例学习，学生们还可以看到理论是如何应用于实践的，甚至可以从实践中去归纳验证理论，这对提高学生的诊断调查的能力是一种很好的方法，而且可以帮助学生活学活用所学的知识。
第三，案例学习为学生提供了一个陈述和表达自我思想和观点的机会。在案例的讨论过程中，老师必须深入研究案例，有效地组织和归纳自己的观点和结论，然后在全班讨论会上表达出来。班上的同学不一定接受你的观点，他们同样也做了相应的分析判断，于是争论迭起。课堂上众说纷纭，各抒己见，各持一词。在现实的管理世界中，情况往往也是如此。通过这些陈述、讨论和辩论，学生们将逐步获得有效地表达和有效地说服他人的经验。学生们在所有案例讨论中所获得的经历，预演了未来职业中的许多情景，这无疑对他们将来的职业生涯会有很大帮助。
实践证明运用案例进行教学效果好。学生们普遍称道案例教学使他们理论功底更扎实，知识学得更活，分析问题和解决问题的能力大大提高。同时，案例教学法不仅影响学习者的学习，同时也影响教师的教学，促使教师思考学习者的学习、课程的架构与组织、案例探究与教学内容的关联性以及学科统整等问题 。但它并非完美无缺，因为案例教学最大的不足是它不能完全代替理论教学。运用案例教学法进行教学时，首先要求学生要有一定的理论知识作基础，学生若具备一定的实际工作经验，则案例教学效果更好。如果学生在理论基础不健全、不扎实的前提下去做许多分析和讨论，案例讨论是很难讨论起来的，即使讨论了也是盲目的、浮浅的或不切合实际的，充其量也只是纸上谈兵而已。其次，运用案例教学法进行教学要求要有合适的、好的案例。分析案例就是分析实际，投身实践。如果案例编写不切题，甚至失真，或问题过于隐含或显露，就难以起到诱导学生去思考的作用。而要选择、编写一个好的案例却非易事。而且知识经济时代瞬息万变，案例也需要不断地推陈出新。
必须强调的是，案例教学法不过是一种“工具和方法”，它不能代替一切和包揽一切，它必须根据当时的具体情况，必须与其他教学方法相结合，并由优秀的教师潜心准备和灵活引导，学生主动、积极地参与，才能显出其威力和效果。