基于CAD/CAM技術(shù)的中職模具課程教學(xué)改革

許莉

摘 要：文章介紹了CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，中等職業(yè)學(xué)校許多專業(yè)都將CAD/CAM教學(xué)列為主干課程，筆者根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況結(jié)合教學(xué)過程中不足之處，提出一些看法供大家探討。

關(guān)鍵詞：CAD/CAM技術(shù) CAD/CAM教學(xué)軟件 教學(xué)改革 校本教材

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0183-02

人類在20世紀(jì)所有的科技發(fā)明中，大多以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為核心的，20世紀(jì)50年代后期CAD技術(shù)開始起步，60年代，隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)開始迅速發(fā)展。進(jìn)入70年代，飛機(jī)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，法國(guó)人提出了貝塞爾算法，推出了三維曲面造型系統(tǒng)CATIA，解決了三維曲面造型，這也使得CAD技術(shù)的開發(fā)有了現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)。70年代末80年代初，由于CAD技術(shù)的迅速發(fā)展，CAM技術(shù)也開始有了較大的發(fā)展。最初的CAD/CAM技術(shù)主要應(yīng)用于機(jī)械制造，隨著技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM目前也廣泛應(yīng)用于航空、建筑、化工、儀表、電子等領(lǐng)域。CAD/CAM是計(jì)算機(jī)高速發(fā)展的產(chǎn)物，它融合了計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)、制造業(yè)、控制工程等多方面學(xué)科，使人類生產(chǎn)力得到不斷提高，從而推動(dòng)了新的技術(shù)革命。

CAD主要是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖的部分，以AUTOCAD為例，它主要以2D為主，有較強(qiáng)的平面功能，雖然也可以生成3D實(shí)體，但對(duì)人們的識(shí)圖要求較高，生成過程比較復(fù)雜，不易上手。但AUTODESK公司開發(fā)的比較早，因此，AUTOCAD作為通用型的繪圖軟件具有較廣泛的使用人群。作為模具或機(jī)械專業(yè)來(lái)說(shuō)，SOLIDWORKS的出現(xiàn)無(wú)疑解決了AUTOCAD在3D方面的不足，先生成實(shí)體，再轉(zhuǎn)化為2D視圖，更具有一定的直觀性。CAD的出現(xiàn)讓人們丟開傳統(tǒng)繪圖工具，擺脫圖板、丁字尺，不用編寫大量的生產(chǎn)技術(shù)文件就能夠進(jìn)行現(xiàn)代化的生產(chǎn)作業(yè)，大幅度的提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率。

CAM主要是計(jì)算機(jī)輔助制造部分，是指利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)與生產(chǎn)設(shè)備直接或間接地聯(lián)系，去規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理和控制產(chǎn)品的制造過程。設(shè)計(jì)制造是模具產(chǎn)品開發(fā)與研制的主要環(huán)節(jié)，它們本身也是相互依存，共同發(fā)展。CAD設(shè)計(jì)的產(chǎn)品最終也是需要CAM技術(shù)加工制造出來(lái)。CAM能夠模擬仿真，用實(shí)驗(yàn)代替試樣，通過三維動(dòng)態(tài)將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)意圖呈現(xiàn)在用戶眼前，完成新產(chǎn)品的研發(fā)與推廣。CAD/CAM還將傳統(tǒng)的順序作業(yè)改為現(xiàn)代化的并行工程，極大地提高了生產(chǎn)效率同時(shí)又降低了生產(chǎn)所需的各項(xiàng)成本。

近幾十年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)有了很大的進(jìn)步，這主要得益于模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。在教育部2000年頒布的中等職業(yè)學(xué)校專業(yè)目錄中，模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)被列為加工制造類重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)。我國(guó)許多中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校已將CAD/CAM相關(guān)課程列為模具、機(jī)械等專業(yè)的核心課程。由于“2+1”學(xué)制的實(shí)施，使得絕大中職類學(xué)校都將前2年的CAD/CAM課程以理論教學(xué)為主，重設(shè)計(jì)輕實(shí)踐，僅僅讓學(xué)生能夠熟練運(yùn)用CAD/CAM軟件，學(xué)生的技能只體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)操作水平。當(dāng)學(xué)生在頂崗實(shí)習(xí)后，所學(xué)知識(shí)仍停留在理論之上，實(shí)踐方面的欠缺使得用人企業(yè)不得不對(duì)他們進(jìn)行再培訓(xùn)，理論與實(shí)踐相脫節(jié)是很多中等職業(yè)學(xué)校在培養(yǎng)學(xué)生中存在的通病。其實(shí)中等職業(yè)教育就是去培養(yǎng)“藍(lán)領(lǐng)”，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力實(shí)操技能，在這基礎(chǔ)之上再增加學(xué)生相應(yīng)的理論知識(shí)水平從而推動(dòng)中等職業(yè)學(xué)校教學(xué)改革的發(fā)展。筆者以中等職業(yè)學(xué)校模具專業(yè)為例，針對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提出一些自己的看法。

1 分析課程特點(diǎn)，了解課程定位

CAD/CAM是隨計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的多學(xué)科應(yīng)用技術(shù)，是現(xiàn)代機(jī)械學(xué)科主要發(fā)展成果。CAD/CAM課程是模具專業(yè)的專業(yè)課和必修課程。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，要中職學(xué)生認(rèn)識(shí)運(yùn)用各個(gè)軟件命令，訓(xùn)練他們對(duì)軟件的應(yīng)用及開發(fā)的結(jié)果是造成他們厭學(xué)、困學(xué)的原因。中職學(xué)生在模具加工行業(yè)中，絕大部分從事生產(chǎn)第一線的操作崗位，原有的教學(xué)方法無(wú)法達(dá)成相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)，因此必須對(duì)現(xiàn)有CAD/CAM課程重新定位，以改變重理論輕實(shí)踐的問題，中職教育不妨確立以訓(xùn)練動(dòng)手能力為本位的指導(dǎo)思想，以社會(huì)需求為導(dǎo)向，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

2 合理安排教學(xué)內(nèi)容，合理選擇CAD/CAM軟件教學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)許多種CAD/CAM軟件，而且各種版本的軟件都在不斷地升級(jí)換代，因此，教師在挑選教學(xué)用CAD/CAM軟件也需要緊跟時(shí)代。目前，CAD/CAM軟件主要有CATIA、Pro/ENGINEER、UG、MASTERCAM、CAXA制造工程師等。在選擇教學(xué)軟件時(shí)，首先要聯(lián)系周邊企業(yè)，開展CAD/CAM軟件在企業(yè)應(yīng)用情況的調(diào)研，真正做到以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，讓學(xué)生學(xué)習(xí)最為實(shí)用的軟件，這樣才能向企業(yè)輸送所需人才。其次，不同的專業(yè)有不同的培養(yǎng)模式，換言之，不同專業(yè)所學(xué)軟件的側(cè)重點(diǎn)是不同的，不能所有專業(yè)都采用相同的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式。以中職學(xué)校模具專業(yè)為例，針對(duì)模具設(shè)計(jì)方向?qū)I(yè)可采用美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司的Pro/ENGINEER軟件教學(xué)，該軟件CAD功能方面比較強(qiáng)大，一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上，而Pro/ENGINEER是建立在基層統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，任何一處發(fā)生改動(dòng)，就能在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)前后得以反應(yīng)。比如說(shuō)，設(shè)計(jì)師要對(duì)工程圖稍有改動(dòng)，數(shù)控工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新，生成新的NC代碼。針對(duì)模具制造方向?qū)I(yè)一般采用MASTERCAM，UG也可以作為備選軟件，UG與MASTERCAM相比較則需要更高的計(jì)算機(jī)硬件的配置，如果學(xué)校機(jī)房的計(jì)算機(jī)比較陳舊的話就不能流暢地運(yùn)行該軟件。MASTERCAM靠其刀具路徑校驗(yàn)功能可模擬零件加工的整個(gè)過程。模擬中不但能顯示所用的刀具及夾具，還能檢測(cè)出刀具、夾具以及被加工零件的干涉、碰撞等情況，真實(shí)反映加工的實(shí)際過程。MASTERCAM是一套以圖形驅(qū)動(dòng)的軟件，它能將刀具路徑文件自動(dòng)生成CNC控制器上所使用的NC代碼。合理選擇CAD/CAM教學(xué)軟件，不僅能貼近市場(chǎng)需要，還可以貼近學(xué)生實(shí)際，培養(yǎng)企業(yè)需要的“復(fù)合型”人才。endprint

3 編寫與學(xué)校實(shí)際情況相符的校本教材，推動(dòng)CAD/CAM教學(xué)改革

隨著中等職業(yè)學(xué)校課程改革的深入，越來(lái)越多的中職學(xué)校會(huì)推出適合與自身教學(xué)環(huán)境相符合的校本教材。以往的教材都是理論性較強(qiáng)，對(duì)于中職學(xué)生而言，枯燥乏味，毫無(wú)興趣可言，讓學(xué)生掌握課本上的內(nèi)容只能靠死記硬背，不容易掌握。學(xué)校開發(fā)的校本教材必須要有自己的專業(yè)特色，不同的專業(yè)有不同的側(cè)重點(diǎn)，因此，理論知識(shí)與實(shí)踐的知識(shí)所占教材的份額就成為校本教材開發(fā)的重中之重。所以開發(fā)出一本優(yōu)秀的CAD/CAM教材要集學(xué)校、教師、企業(yè)等多方力量共同努力。中等職業(yè)學(xué)校一般在二年級(jí)都會(huì)進(jìn)行工種考核，即所謂的技能鑒定。那么我們完全可以根據(jù)不同專業(yè)的工種考核來(lái)編制不同的CAD/CAM校本教材，甚至還可以將考核的內(nèi)容加入到校本教材中去，這樣既做到校本教材“以人為本”，又能做到推動(dòng)教學(xué)不斷地改革。

4 改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，最好能做到CAD/CAM“理實(shí)一體化”教學(xué)

前面筆者也提到CAD/CAM教學(xué)基本上都是教師進(jìn)行理論教學(xué)，教師在機(jī)房利用多媒體上課，親身示范講解各種實(shí)例，使學(xué)生了解軟件的各項(xiàng)命令。然后學(xué)生上機(jī)操作，練習(xí)教師上課內(nèi)容，先從單純的模仿開始，為了激勵(lì)學(xué)生，教師還可以演示一些仿真動(dòng)畫，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。由于CAD/CAM是一項(xiàng)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，因此，理論學(xué)習(xí)之后必然要進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。為了防止學(xué)生知難而退，可以先將任務(wù)進(jìn)行合理劃分，每次實(shí)訓(xùn)完成一個(gè)目標(biāo)單元，先易后難，從簡(jiǎn)單的入手，建立學(xué)生的自信心，再考慮學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)進(jìn)度，進(jìn)行分層教學(xué)，對(duì)不同層次的學(xué)生給予不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，保證每次實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容既充實(shí)又能讓學(xué)生較好地完成教師布置的任務(wù)。通過長(zhǎng)期教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，使CAD/CAM教學(xué)真正達(dá)到“理實(shí)一體化”。

通過理論學(xué)習(xí)，實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)，使學(xué)生能夠重新構(gòu)建所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容，有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，將理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的技能培養(yǎng)融合到教學(xué)過程中，中等職業(yè)學(xué)校才能真正做到培養(yǎng)技能型人才。

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