CAPP-計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探討

居志蘭 龔曉燕 花國然

（南通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南通 226019）

1 引言

CAPP（Computer Aided Process Planning，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)）是利用計(jì)算機(jī)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)變成制造加工和生產(chǎn)管理信息、利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行零件加工工藝過程的制定，把毛坯加工成工程圖紙上所要求的零件[1]。這是當(dāng)前先進(jìn)制造業(yè)的一項(xiàng)重要技術(shù)，是未來各企業(yè)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)生產(chǎn)管理的一種重要手段。

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）作為工業(yè)企業(yè)全面自動(dòng)化的發(fā)展方向，已經(jīng)引起了國內(nèi)外工業(yè)界和研究部門的廣泛重視。由于計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)上與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD相接，下與計(jì)算機(jī)輔助制造CAM相連，是連接設(shè)計(jì)與制造的橋梁，設(shè)計(jì)信息只能通過工藝設(shè)計(jì)才能生成制造信息[2]。CAPP是聯(lián)系CAD和CAM的紐帶，也是實(shí)現(xiàn)CIMS的重要環(huán)節(jié)，CAPP已經(jīng)成為機(jī)械制造行業(yè)的重要發(fā)展方向之一。由此可見，CAPP在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化過程中起著承上啟下的重要作用。

2 CAPP課程性質(zhì)

由于CAPP在企業(yè)生產(chǎn)中具有重要地位，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）則成為機(jī)械制造專業(yè)的一門新興的專業(yè)技術(shù)主干課。本課程主要配合機(jī)械制造專業(yè)的專業(yè)課內(nèi)容，貫穿機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的四大方面--刀具、機(jī)床、夾具和機(jī)械加工工藝[3]。計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）課程主要介紹了計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的基本方法體系，以及現(xiàn)有計(jì)算機(jī)工藝設(shè)計(jì)方面的軟件和使用方法。CAPP課程理論性與實(shí)踐性均相對較強(qiáng)，教材中的內(nèi)容多顯得枯燥乏味，因此在CAPP理論教學(xué)中出現(xiàn)了“難懂、難學(xué)、難教”的問題。

針對上述問題，需在CAPP課程的教學(xué)改革與創(chuàng)新方面做出一些有益的探索和實(shí)踐，提出了案例教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等既有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、又有利于提高學(xué)生實(shí)踐能力的教學(xué)方式。

3 目前教學(xué)存在主要問題

機(jī)械工程學(xué)院的CAPP教學(xué)工作已有近十年的歷史，但CAPP實(shí)踐教學(xué)的開展還未進(jìn)行。在過去相當(dāng)長的時(shí)間里，和國內(nèi)其它高校的做法一樣，我們對于CAPP的教學(xué)主要以理論教學(xué)的方式來進(jìn)行，很難使學(xué)生達(dá)到身臨其境的感覺，使他們對整個(gè)CAPP流程的具體運(yùn)作仍難有非常整體的把握和形象的認(rèn)識(shí)。從這個(gè)角度來看，理論教學(xué)的效果仍然是十分有限的，如果有好的實(shí)踐教學(xué)模式相配合，CAPP課程的教學(xué)工作將日臻完善。

目前的CAPP教學(xué)雖然注重了內(nèi)容上的完整性和系統(tǒng)性，但教學(xué)方法呆板。據(jù)調(diào)查，目前許多高等學(xué)校教學(xué)方法也存在著許多弊端，其中之一就是大多數(shù)院校還普遍沿襲了傳統(tǒng)的“灌輸式”[4]教學(xué)方法，我校也不例外。傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往只注重知識(shí)的傳授，習(xí)慣于用注入式、滿堂灌的方式增加學(xué)生的知識(shí)，其結(jié)果使學(xué)生思路閉塞、缺乏獨(dú)立思考和創(chuàng)造性，限制了學(xué)生智能的發(fā)展。

4 教學(xué)目標(biāo)

CAPP課程的主要任務(wù)是使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)在機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用概況，熟悉CAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，掌握CAPP的基本技術(shù)，掌握計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的基本理論和基本技術(shù)。掌握計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的原理和方法，具有使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力，為開闊學(xué)生的視野解決機(jī)械制造中的問題打下初步基礎(chǔ)。并初步具備開發(fā)CAPP應(yīng)用軟件的能力。

CAPP是一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，教學(xué)過程必須與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，在充分講授CAPP的基本原理和系統(tǒng)開發(fā)方法的基礎(chǔ)上，配合相應(yīng)的實(shí)踐課程，使學(xué)生對CAPP技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用及CAPP的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有直接的認(rèn)識(shí)。樹立多學(xué)科融合的綜合系統(tǒng)分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用能力。為從事CAD/CAM、FMS、CIMS等技術(shù)工作打下基礎(chǔ)[5]。

基本目標(biāo)。在學(xué)習(xí)CAPP理論的基礎(chǔ)上，使學(xué)生進(jìn)一步加深對CAPP基本概念和原理的認(rèn)識(shí)，領(lǐng)會(huì)CAPP的管理思想。

突出工學(xué)結(jié)合和能力培養(yǎng)。使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)和理解CAPP系統(tǒng)，并初步掌握具體的操作流程和操作方法，在模擬的實(shí)踐環(huán)境中，完成計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)。

理論與實(shí)踐相結(jié)合。通過理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐模擬操作，幫助學(xué)生根據(jù)具體情況，選擇不同的CAPP系統(tǒng)，并成功地運(yùn)用于實(shí)踐中去。

5 教學(xué)方法探討

針對CAPP教學(xué)中的上述問題，基于自身的教學(xué)實(shí)踐，從充分發(fā)揮調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性的角度出發(fā)，擬對CAPP課程的教學(xué)改革與創(chuàng)新做以下四個(gè)方面的嘗試與探索:

在網(wǎng)絡(luò)、多媒體資源、實(shí)踐基地等學(xué)習(xí)環(huán)境支撐下，建立以教師導(dǎo)學(xué)為前提，以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，構(gòu)建“導(dǎo)-學(xué)-環(huán)境”三維互動(dòng)教學(xué)模式。

三維、二維產(chǎn)品CAD/CAE/CAM及編制的數(shù)控編程等內(nèi)容無法在黑板上進(jìn)行演示，也很難向?qū)W生講清楚時(shí)，可采用多媒體教學(xué)手段，制作集圖像、文字、動(dòng)畫視頻等形式于一體的CAI課件，通過屏幕演示，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行圖文并茂地分析和講解，可望能取得很好的教學(xué)效果。

由于采用了多媒體教學(xué)手段（必要時(shí)還需加以板書），改變了過去黑板加掛圖的課堂教學(xué)手段；多媒體課件的教學(xué)內(nèi)容直觀實(shí)際，便于學(xué)生理解和掌握，使課堂教學(xué)的效率和教學(xué)質(zhì)量大大提高，也加大了教學(xué)內(nèi)容的信息量。

引入“主題式討論教學(xué)法”于CAPP案例教學(xué)中，從而使得CAPP案例教學(xué)成為“基于能力本位”的知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)的教學(xué)模式。

在課程講授過程中，針對教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)和學(xué)生作業(yè)中出現(xiàn)的問題，劃出習(xí)題課的時(shí)間，并設(shè)計(jì)課堂討論主題，使學(xué)生對其主題提出的問題有所思考。通過課堂討論教學(xué)法，使學(xué)生更加扎實(shí)、深刻地理解和掌握所學(xué)的理論知識(shí)，并學(xué)會(huì)融會(huì)貫通、舉一反三的學(xué)習(xí)方法。

案例和科研教學(xué)，充實(shí)更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)案例，從而實(shí)現(xiàn)科研教學(xué)相得益彰。

CAPP的理論通常是比較枯燥，在教學(xué)過程中穿插一些典型的工程案例（這些案例可來源于科研、也可以來源于企業(yè)），就能明顯提高課程的吸引力，加上精心組織的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，就能使學(xué)生變消極接受知識(shí)為積極吸收知識(shí)。

聯(lián)系科研課題，利用案例的方式，將教學(xué)內(nèi)容與科研成果有機(jī)地結(jié)合起來，使學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程的過程中，對理論知識(shí)的應(yīng)用、科學(xué)研究方法與手段、本學(xué)科的前沿研究成果有所了解和掌握，從而啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)性的思考；同時(shí)也能更好地提高教師教學(xué)水平和“產(chǎn)-學(xué)-研”科研能力。

結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容，基于CAPP典型零件工藝文件模擬訓(xùn)練，為教學(xué)方式改革與創(chuàng)新開啟實(shí)踐通道。

隨著CAD/CAPP/CAM技術(shù)的普及，CAD/CAPP/CAM軟件的使用已成為工科學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械類專業(yè)必須掌握的一種學(xué)習(xí)工具[5]。進(jìn)行CAPP軟件實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式和實(shí)踐研究，增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用新軟件、新技術(shù)、新工藝解決實(shí)際問題的能力，適當(dāng)增加上機(jī)實(shí)驗(yàn)是行之有效的措施，讓學(xué)生實(shí)實(shí)在在地鍛煉解決工程實(shí)際問題的能力。

工藝設(shè)計(jì)是優(yōu)化配置工藝資源，合理編排工藝過程的一門藝術(shù)。它是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的第一步，也是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造的橋梁。在CAPP課程教學(xué)內(nèi)容完成后，可安排一周教學(xué)時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)，探索研究在工藝課程設(shè)計(jì)教學(xué)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（CAD/CAE/CAPP/CAM）進(jìn)行零件工藝設(shè)計(jì)的方法；具體實(shí)踐環(huán)節(jié)可選擇典型零件，擬定并實(shí)施加工工藝規(guī)程或根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)踐操作訓(xùn)練。以CAPP軟件為設(shè)計(jì)平臺(tái)，編制典型零件加工工藝卡片、工序卡片等內(nèi)容，并將其補(bǔ)充到機(jī)械制造工藝學(xué)精品課程網(wǎng)站，輔助完善工藝學(xué)課程建設(shè)。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用課程所學(xué)的理論知識(shí)、擬定加工工藝規(guī)程的實(shí)施能力；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和創(chuàng)新精神。以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐應(yīng)用為重點(diǎn)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

6 總結(jié)

CAPP課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程之一，在加強(qiáng)基礎(chǔ)理論教學(xué)的同時(shí)，尤其注重對學(xué)生基本工程能力的培養(yǎng)，并構(gòu)建形成較完善的教學(xué)－實(shí)踐－實(shí)習(xí)的鏈?zhǔn)浇虒W(xué)模式；以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的綜合應(yīng)用為基礎(chǔ)，開發(fā)以數(shù)字化設(shè)計(jì)為平臺(tái)的工藝課程設(shè)計(jì)教學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)程序及設(shè)計(jì)過程管理各環(huán)節(jié)的對接與規(guī)范化。從而實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容的改革和創(chuàng)新，為高?！皩捒趶?、模塊化、大專業(yè)、小分流”人才培養(yǎng)模式提供嶄新的思路。

[1]胡昊《.計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)》課程的設(shè)置與改革 [J].職業(yè)技術(shù)教育研究.2005年第1期，42-43.

[2]楊亞楠，史明華，肖新華.CAPP的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.2008年第7期:223-225.

[3]欒梅，管俊杰.高職計(jì)算機(jī)工藝設(shè)計(jì)課程的設(shè)置與改革[J].遼寧高職學(xué)報(bào).2004，6(4):71-72.

[4]袁新芳，劉極峰.應(yīng)用型本科CAD/CAM課程教學(xué)改革之初探 [J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào).2004，10(2):94-96.

[5]張長英，張?jiān)屏?，高?CAPP課程教學(xué)模式初探 [J].機(jī)械制造與研究.2008，37(4):108-109.