示范專業(yè)優(yōu)質(zhì)核心課程的教學(xué)模式探索：以《現(xiàn)代制造技術(shù)》課程為例

張 華，孟令啟，陳 豐

（安徽科技學(xué)院機電與車輛工程學(xué)院，安徽 鳳陽233100）

2010年以來，安徽省成立了本科應(yīng)用型示范高校聯(lián)盟，在全國率先開展本科應(yīng)用型示范校建設(shè)，我校被確立為示范建設(shè)高校，并確立了三個省級示范專業(yè)，其中就包括了機械電子工程專業(yè)。以此為抓手，進行人才培養(yǎng)模式和教學(xué)模式的大膽改革，突出學(xué)生應(yīng)用能力的提升和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識的增強，其改革成果預(yù)期可以為安徽省乃至全國高校的類似專業(yè)起到良好的示范作用。

1 人才培養(yǎng)方案的制定

我校新的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案，經(jīng)過前期充分的調(diào)研、考察和研討已經(jīng)形成定稿，機械電子工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式采取2+1+1的模式[1]，即兩年通識教育階段，一年專業(yè)教育階段，1年企業(yè)實習階段。在專業(yè)教育階段，重點開設(shè)了四門優(yōu)質(zhì)核心課程，其中包括：《現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)》、《現(xiàn)代制造技術(shù)》、《機電系統(tǒng)控制工程及應(yīng)用》、《機械設(shè)備故障診斷與維修》，并設(shè)置了兩個方向模塊，即機電液一體化控制方向和數(shù)字化設(shè)計與制造方向。優(yōu)質(zhì)核心課程是本專業(yè)學(xué)生應(yīng)掌握專業(yè)知識的凝練，也是以往幾門課程的整合，其授課模式將采取教學(xué)做一體、理實結(jié)合的模式。

2 課程改革

在課程改革中，我們充分意識到：人才培養(yǎng)方案的改革最終必須體現(xiàn)在課程改革的層次上，以《現(xiàn)代制造技術(shù)》課程為例，其內(nèi)容大致涵蓋了以往的《機械制造技術(shù)》、《數(shù)控技術(shù)》、《計算機輔助設(shè)計與制造》、《先進制造技術(shù)》等相關(guān)內(nèi)容。所以說，其是多門課程的整合，通過該門課程的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)能掌握基本制造技術(shù)和現(xiàn)代制造技術(shù)的原理，并能將其應(yīng)用于機電產(chǎn)品的制造過程。這無疑從教材、教法、實驗設(shè)備等方面都提出了很高的要求，尤其為了突出學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，必須要讓學(xué)生動手去做，但是老師教什么？學(xué)生學(xué)什么？怎么做？這都是擺在授課老師面前的實際問題。

既然是改革，就不能再按照以往的授課模式進行，比如理論和實踐要結(jié)合進行，但是我們又沒有足夠數(shù)量的設(shè)備，甚至有些設(shè)備根本沒有，那該怎么辦？有些設(shè)備價格昂貴，稍有操作不當，可能會造成貴重儀器設(shè)備的損壞，又該怎么辦？比如數(shù)控加工中心，我院工程訓(xùn)練中心僅有一臺，價格昂貴，而該設(shè)備又是《現(xiàn)代制造技術(shù)》重要的課程實驗設(shè)備，需要讓學(xué)生去動手訓(xùn)練，如何解決這些矛盾？為此，經(jīng)過認真積極的探索，本人提出采用虛擬和現(xiàn)實相結(jié)合的模式開展授課，可能是最佳的解決思路。

具體來說就是：老師教給學(xué)生計算機輔助制造的基本原理和應(yīng)用軟件的操作步驟，并把具體案例的要求給學(xué)生提出來，學(xué)生學(xué)習軟件操作，并按照案例要求，在電腦上進行產(chǎn)品造型、工藝分析、刀位生成和軌跡仿真、后置處理、生成G代碼，并進行代碼的模擬傳輸，即將代碼傳輸?shù)綌?shù)控仿真軟件中進行仿真操縱，所有的過程步驟將與操作實際的數(shù)控機床完全一致，等到學(xué)生模擬操作非常熟練，再轉(zhuǎn)移到實際的數(shù)控機床進行操作，這就是虛擬現(xiàn)實。采用這一模式，可以節(jié)約實驗成本，有效保護貴重實驗設(shè)備，提高操作成功率。這一模式可用框圖表示，如圖1所示。在圖1中，從幾何造型一直到代碼傳輸都是在CAD/CAM應(yīng)用軟件里面（如CAXA制造工程師）以人機交互的模式進行的，代碼傳輸?shù)綌?shù)控仿真系統(tǒng)（如上海宇龍仿真系統(tǒng)）進行仿真操作，也是在電腦上以人機交互的方式進行的。這種可視化的編程與操作方式使得操作者有如身臨其境，有效縮短了與實際操作的距離，同時也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣。

圖1 虛擬現(xiàn)實表示框圖

3 案例分析[2]

下面以發(fā)動機連桿的數(shù)控加工為例，說明這一模式的具體操作。

（1）根據(jù)零件圖紙選用合適的方法對連桿進行幾何建模。

該例在CAXA制造工程師中，采用實體建模方法建模，如圖2所示。

（2）進行工藝分析、設(shè)置工藝參數(shù)、刀位計算、生成刀位軌跡。

該連桿大端和小端各有一個旋轉(zhuǎn)面，應(yīng)采取三維加工方法，選用等高線粗精加工方法，設(shè)置工藝參數(shù)，生成刀具軌跡，如圖3所示。

圖2 連桿的實體造型

圖3 生成刀具軌跡

（3）刀位驗證

采用CAXA制造工程師提供的刀位仿真功能進行驗證仿真，如圖4所示。

（4）后置處理、代碼傳輸

將后置處理之后生成的G代碼，采用DNC方式傳輸?shù)接铨埛抡嫦到y(tǒng)中，進行仿真操作如圖5所示。

圖4 仿真加工

圖5 數(shù)控仿真系統(tǒng)中進行仿真加工

5 結(jié)束語

以《現(xiàn)代制造技術(shù)》課程為例，探討了示范專業(yè)優(yōu)質(zhì)核心課程的改革思路，提出了虛擬和現(xiàn)實相結(jié)合的教學(xué)模式，采用該模式可達到緩解設(shè)備臺套數(shù)不足的問題，節(jié)約了實驗成本，提高了實驗效率和成功率，該模式可以推廣到其他優(yōu)質(zhì)核心課程。

[1]教務(wù)處編印.應(yīng)用型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)方案[K].(上冊).2010.

[2]彭志強，等.CAXA制造工程師2006實用教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.