本课程独创了框架诱导式理论教学、分层次设计实验内容的教学模式实现研究型本科教学，培养学生的创新意识。 在框架诱导式理论教学中，给出整体知识框架后，采取设问、提问、反问等诱导方式启发学生的思维，加强师生互动，观察学生的反应，调动学生的学习热情和培养学生的创新意识。

例如在上第一次课时，可选用一个典型的统一数字化产品模型产品作为教学实例，按照图1所示的流程进行讲解和示范，使理论与实践相结合，从而可搭建出CAD/CAE/CAM知识的总体架构。

图1 产品的CAD/CAE/CAM设计流程

例如在讲解CAE有限元部分时，可用结构图的形式列出有限元商业软件的模块结构。因为正确理解有限元商业软件的模块结构是学习使用商业软件的第一步。一般的商业软件模块结构如图2所示。该图清晰的给出了一般商业软件的模块结构以及每个模块完成的主要功能。通过对软件模块结构的了解，就能使有限元分析过程和各部分的有限元理论联系起来，使有限元分析理论指导整个分析过程，分析过程将会更加准确化和合理化。

图2  FEA系统的功能模块结构图

在接下来讲解CAE的理论时，首先可按照图3所示给出有限元法的基本思路，然后具体讲解有限元的基本原理，即通过对连续体的离散，形成节点和单元；以节点位移作为基本未知量，首先利用平衡方程求出节点位移；求出节点位移后，通过单元位移函数形成的形函数，插值求得单元内任一点的位移（每个单元所有点的位移反映了整个结构的变形）；再通过几何方程求出应变，以及通过物理方程求出应力。

图3 有限元法的基本思路

在框架诱导式理论教学的同时，根据学生掌握的情况分层次进行实践性教学。本课程的实践性教学分为认知实践、基础实验、选作实验和创新实验四个层次。认知实践和基础实验是每个学生必须完成的；选作实验和创新实验是为了提高学生的专业意识和创新能力，供学有余力、想进一步深造的学生而设计。选作实验和科研前沿动态相结合，要求学生根据兴趣选作一部分实验，目的是培养学生的研究思维，实现研究型本科教育的培养目标。创新实验和科研课题相结合，学生可按自己的能力和兴趣，自主选择相应的创新性实验。

通过框架诱导式进行理论教学，可使学生印象深刻地掌握本门课程中的基本概念和方法，并对现代机械设计、分析和制造形成一个完整的知识体系；通过分层次实践性教学，每个学生能力和兴趣得到了最大的发挥。上述教学可使学生掌握CAD/CAE/CAM方法与技术的精神和实质，培养了学生的创新理念。