基于卓越計(jì)劃的機(jī)械CAD/CAM技術(shù)課程教學(xué)改革與探索

司馬中文 高軍 張海云

山東理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 山東淄博 255049

1 引言

2010年6月23日，教育部在正式啟動(dòng)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡稱“卓越計(jì)劃”），山東理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)成為首批試點(diǎn)專業(yè)之一。“卓越計(jì)劃”遵循“行業(yè)指導(dǎo)、校企合作、分類實(shí)施、形式多樣”的原則，改革工程教育人才培養(yǎng)模式，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力，培養(yǎng)能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需求的各類工程科技人才?！白吭接?jì)劃”要求以強(qiáng)化工程實(shí)踐能力與工程創(chuàng)新能力為核心，重構(gòu)課程體系，對課程內(nèi)容、教學(xué)方法等進(jìn)行全方位改革。

CAD/CAM技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字化信息技術(shù)發(fā)展而形成的新技術(shù)，也是數(shù)字化、信息化制造技術(shù)的基礎(chǔ)，其發(fā)展和應(yīng)用對制造業(yè)產(chǎn)生巨大的影響和推動(dòng)作用?，F(xiàn)今不僅CAD/CAM本身已形成規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)，而且為制造業(yè)帶來巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)入21世紀(jì)，我國逐步成為世界的制造業(yè)中心，需要大批制造技術(shù)應(yīng)用人才。加強(qiáng)“機(jī)械CAD/CAM技術(shù)”教學(xué)，幫助學(xué)習(xí)和掌握CAD/CAM的原理、方法與技術(shù)，提高機(jī)械工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，適應(yīng)形勢的發(fā)展和社會(huì)需要，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

“機(jī)械CAD/CAM技術(shù)”作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，綜合性及實(shí)踐性都很強(qiáng)。由于課程涉及的學(xué)科和知識(shí)點(diǎn)多、純粹的理論教學(xué)難以激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。筆者通過多年的教學(xué)實(shí)踐，按照“卓越計(jì)劃”的原則和要求，對本課程的的教學(xué)工作進(jìn)行了有效的改革和探索，通過建立課程一體化教學(xué)體系、改革課堂教學(xué)方法、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生掌握CAD/CAM的基本概念、基本原理，培養(yǎng)學(xué)生的CAD、CAM技術(shù)應(yīng)用能力及創(chuàng)新意識(shí)，為從事CAD/CAM技術(shù)的研究、開發(fā)及其在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 機(jī)械CAD/CAM技術(shù)課程教學(xué)改革

2.1 課程一體化教學(xué)體系的建立

機(jī)械CAD/CAM技術(shù)課程涉及的內(nèi)容廣泛，在教學(xué)內(nèi)容的安排上各個(gè)學(xué)校會(huì)有所取舍。山東理工大學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用性人才，因此，筆者對本課程的教學(xué)定位是讓學(xué)生了解基本的CAD/CAM技術(shù)的原理，熟練利用CAD/CAM軟件進(jìn)行產(chǎn)品建模和數(shù)控編程，并對軟件的二次開發(fā)有所了解。因此，課程講解的重點(diǎn)是CAD、CAM的基本理論和軟件應(yīng)用，其他內(nèi)容講解相對較少。

因?yàn)楸菊n程的教學(xué)學(xué)時(shí)限制，要達(dá)到本課程的教學(xué)目標(biāo)僅靠有限的學(xué)時(shí)很難完成，所以學(xué)校在課程設(shè)置中注重相關(guān)課程的一體化教學(xué)。除了從其他專業(yè)課獲取一定的CAD/CAM技術(shù)的相關(guān)知識(shí)外，為了提高學(xué)生的軟件應(yīng)用能力，在各年級(jí)相繼開設(shè)了“AutoCAD二維繪圖”“C語言”“3D工程設(shè)計(jì)”等課程，課程間內(nèi)容互相銜接。在具體課程教學(xué)中，打破單一課程獨(dú)立教學(xué)的模式，把相關(guān)課程聯(lián)合起來一體化教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容上相輔相成。

如在安排課程時(shí)把與本課程緊密相關(guān)的“3D工程設(shè)計(jì)”和“數(shù)控技術(shù)”課程與本課程在一個(gè)學(xué)期開課，其中“3D工程設(shè)計(jì)”課程根據(jù)本課程的需要選擇功能較齊全的UG軟件作為教學(xué)軟件，本課程在教學(xué)過程中也選擇UG作為基礎(chǔ)教學(xué)軟件，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)軟件使用的同時(shí)了解軟件的基本工作原理。

同時(shí)，學(xué)生數(shù)控技術(shù)課程已進(jìn)行CAM基本理論的學(xué)習(xí)，筆者在進(jìn)行CAM部分的教學(xué)時(shí)只是對數(shù)控技術(shù)課程進(jìn)行了有利的銜接。如學(xué)生在數(shù)控技術(shù)中只進(jìn)行了圖形加工的手工編程，后續(xù)重點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)編程的教學(xué)，并把相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也結(jié)合在一起進(jìn)行。為在本課程讓學(xué)生了解簡單的二次開發(fā)原理，在早期進(jìn)行的“程序設(shè)計(jì)語言（C語言）”的教學(xué)中也增加了圖形處理的內(nèi)容。

近兩年的教學(xué)實(shí)踐證明，這種相關(guān)課程聯(lián)合教學(xué)的實(shí)踐是非常有效的。

2.2 改革課堂教學(xué)方法

CAD/CAM技術(shù)課程本身的課堂教學(xué)內(nèi)容理論性強(qiáng)，單純的語言教學(xué)很難激發(fā)學(xué)生對課程的興趣和促進(jìn)應(yīng)用能力的提高。因此，在教學(xué)過程采用多種教學(xué)手段來增強(qiáng)教學(xué)的效果。

1）課程基礎(chǔ)理論的教學(xué)結(jié)合軟件的應(yīng)用展示進(jìn)行，這樣，學(xué)生既掌握了CAD/CAM的基本理論，也促進(jìn)了對軟件的學(xué)習(xí)。

2）為讓學(xué)生了解軟件二次開發(fā)的方法，筆者在教學(xué)過程中不但教育學(xué)生學(xué)習(xí)利用軟件本身提供的二次開發(fā)接口進(jìn)行開發(fā)的方法，而且自行編寫大量的應(yīng)用程序進(jìn)行課堂演示，鼓勵(lì)學(xué)生利用學(xué)過的程序設(shè)計(jì)語言編寫簡單的開發(fā)程序。

3）不斷更新課程內(nèi)容，充分利用多媒體等輔助教學(xué)手段，把本課程最新的研究成果和應(yīng)用實(shí)踐展現(xiàn)出來，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

4）建立本課程學(xué)習(xí)的教學(xué)網(wǎng)站，學(xué)生可以通過網(wǎng)站進(jìn)行課程的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，結(jié)合教師的課堂教學(xué)，使學(xué)生對知識(shí)的掌握更為牢固。

5）為鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和掌握知識(shí)的能力，在課程中開展課堂討論課，針對學(xué)生感興趣的某一前沿性的話題展開討論；課后要求學(xué)生查找相關(guān)資料對討論的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，寫出小論文。

2.3 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

課程一體化的教學(xué)大大增加了學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐的機(jī)會(huì)，也促進(jìn)了學(xué)生對各門課程的理解和實(shí)際應(yīng)用能力的提高。本課程和其他相關(guān)課程進(jìn)行的實(shí)踐性的訓(xùn)練主要包括下面一些內(nèi)容。

1）在CAD部分的教學(xué)中，“3D工程設(shè)計(jì)”軟件的學(xué)習(xí)和本課程的上機(jī)教學(xué)提供的時(shí)間都很難讓學(xué)生對軟件有較好的掌握，而兩門課程的一體化教學(xué)使得學(xué)生有較多的時(shí)間學(xué)習(xí)復(fù)雜產(chǎn)品的CAD建模，不但掌握了CAD的基本理論，還大大提高了學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的能力。

2）CAM部分的教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生利用UG軟件進(jìn)行自動(dòng)編程并操作數(shù)控機(jī)床。因?yàn)樵凇皵?shù)控技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)中學(xué)生已經(jīng)初步掌握了數(shù)控加工的理論和手工編程的方法，所以本課程在CAM部分的教學(xué)緊密結(jié)合數(shù)控技術(shù)的教學(xué)，兩課程的實(shí)驗(yàn)部分結(jié)合在一起成為“CAM實(shí)訓(xùn)”，重點(diǎn)利用UG軟件進(jìn)行建模、手工編程和自動(dòng)編程的學(xué)習(xí)，利用學(xué)校提供的實(shí)驗(yàn)型數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)物的加工。通過CAM實(shí)訓(xùn)，學(xué)生初步掌握了CAD/CAM的一體化技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形自動(dòng)編程的方法，并熟練掌握數(shù)控機(jī)床的操作。

3）學(xué)校為了進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和利用軟件能力的培養(yǎng)，還在課程體系中安排了兩周的“機(jī)械CAD/CAM課程設(shè)計(jì)”，通過機(jī)械CAD/CAM課程設(shè)計(jì)，學(xué)生可以不但可以學(xué)習(xí)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法，更重要的是通過設(shè)計(jì)讓學(xué)生可以得到機(jī)械產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)的專項(xiàng)訓(xùn)練以及數(shù)控加工的實(shí)訓(xùn)，進(jìn)一步增加學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)與數(shù)控加工的實(shí)際應(yīng)用能力。

3 結(jié)束語

通過幾年來CAD/CAM技術(shù)課程教學(xué)的改革，已取得了較好的成果。實(shí)踐表明，學(xué)生不但較好地掌握了本課程及相關(guān)課程的基本內(nèi)容，還大大地提高了其實(shí)踐應(yīng)用的能力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和“卓越計(jì)劃”實(shí)施的不斷深入，本課程的內(nèi)容也在不斷更新，對本課程教學(xué)的改革和探索仍將繼續(xù)。

[1]教育部啟動(dòng)實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”[J].中國大學(xué)教學(xué),2010(7):4-5.

[2]張安富,劉興鳳.實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的思考[J].高等工程教育研究,2010(4):56-59.

[3]齊繼陽.“機(jī)械制造工藝學(xué)”教學(xué)模式的探索[J].中國大學(xué)教學(xué),2012(2):42-44.

[4]史榮,李玉昆,任玉波,等.基于CDIO的卓越工程師試點(diǎn)班課程改革實(shí)踐[J].教學(xué)研究,2012,35(2):57-60.