基于Solidworks工程技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)研究與實(shí)踐

李家偉

[摘 要]根據(jù)現(xiàn)代企業(yè)對(duì)機(jī)械專業(yè)人才工作崗位能力要求，提出基于Solidworks工程技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)改革思路及實(shí)踐過(guò)程，通過(guò)優(yōu)化整合課程體系、教學(xué)內(nèi)容，將Solidworks三維軟件的應(yīng)用貫穿于整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、仿真的有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生工程意識(shí)，提高學(xué)生工程技術(shù)應(yīng)用能力。

[關(guān)鍵詞]Solidworks應(yīng)用 能力培養(yǎng) 研究與實(shí)踐

[中圖分類號(hào)] TP391.72[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 2095-3437（2015）12-0147-02

機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其水平與規(guī)模是衡量一個(gè)國(guó)家科技水平與經(jīng)濟(jì)實(shí)力的主要標(biāo)志之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，利用信息化改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，是中國(guó)制造業(yè)發(fā)展壯大的必由之路。中國(guó)制造業(yè)的發(fā)展壯大需要掌握現(xiàn)代先進(jìn)工程技術(shù)的人才。

作為為制造業(yè)培養(yǎng)人才的高校機(jī)械類專業(yè)，近年來(lái)，雖然對(duì)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法等進(jìn)行了改革，但仍沒(méi)有跳出傳統(tǒng)技術(shù)和傳統(tǒng)思維模式，很多高校只是將CAD / CAM作為一門(mén)課程講授，注重講授原理，而對(duì)制造業(yè)廣泛應(yīng)用的三維工程應(yīng)用軟件講得少，致使學(xué)生缺乏實(shí)際工程技術(shù)應(yīng)用能力。課程體系設(shè)置中，沒(méi)有將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作工藝、管理等環(huán)節(jié)系統(tǒng)地串聯(lián)起來(lái)，與企業(yè)需求脫節(jié)。

因此，需要對(duì)機(jī)械類專業(yè)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段進(jìn)行整合和優(yōu)化，建立全新的基于Solidworks工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的機(jī)械類專業(yè)教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)大學(xué)教育與企業(yè)工作崗位的無(wú)縫對(duì)接。

武昌工學(xué)院是一所新建地方本科高校，近年來(lái)，機(jī)械類專業(yè)堅(jiān)持“以機(jī)、電、計(jì)算機(jī)技術(shù)為平臺(tái)，以數(shù)控技術(shù)應(yīng)用為專業(yè)特色”的專業(yè)建設(shè)思路，進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐，加強(qiáng)課程體系改革和實(shí)踐教學(xué)條件建設(shè)，以Solidworks應(yīng)用（CAD / CAM / CAE）為課程體系主線，將Solidworks的各個(gè)模塊融入相關(guān)課程中，逐步建立基于三維技術(shù)的設(shè)計(jì)、制造工藝、支配、管理的實(shí)際工程概念，構(gòu)建了CAD / CAM / CAE一條龍的教學(xué)、實(shí)訓(xùn)體系，強(qiáng)化學(xué)生工程意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)應(yīng)用能力。

一、工程技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)教學(xué)平臺(tái)的選擇

三維軟件種類很多，我院選擇的教學(xué)平臺(tái)是Solidworks三維設(shè)計(jì)軟件，早在2006年就購(gòu)買，主要基于一是好學(xué)、易用，功能強(qiáng)大，產(chǎn)品完全漢化，可以實(shí)現(xiàn)二維、三維轉(zhuǎn)化，適合學(xué)校教學(xué)特點(diǎn)。二是產(chǎn)品實(shí)用性廣，是國(guó)內(nèi)外中小型企業(yè)廣泛應(yīng)用的三維CAD主流產(chǎn)品，學(xué)生走向工作崗位后，直接上手應(yīng)用，縮短了新員工培訓(xùn)周期和企業(yè)用人成本。

二、工程技術(shù)應(yīng)用能力構(gòu)成

根據(jù)企業(yè)崗位能力要求，必須具備的工程技術(shù)應(yīng)用能力有：

（一）工程圖學(xué)能力

工程圖學(xué)能力是以三維建模為主線，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力、表達(dá)能力、看圖能力、建模能力、創(chuàng)建工程圖能力及創(chuàng)新能力，將工程制圖的經(jīng)典內(nèi)容與計(jì)算機(jī)繪圖（二維、三維）知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，對(duì)“機(jī)械制圖”、“機(jī)械設(shè)計(jì)”、“機(jī)械原理”、“機(jī)械制造技術(shù)”、“機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)”、“畢業(yè)設(shè)計(jì)”等課程及集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行重組和優(yōu)化，重點(diǎn)培養(yǎng)三維零件和裝配體設(shè)計(jì)技能培養(yǎng)。

（二）基于三維技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)能力

將“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”和“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”整合為“機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)”，按照機(jī)械設(shè)計(jì)的步驟，從選題、構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作開(kāi)始，使學(xué)生初步形成應(yīng)用專業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力，加強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。基于三維技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，從零件建模、部件裝配到整機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真（CAE），均以數(shù)字化、可視化的形式展示設(shè)計(jì)過(guò)程，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

（三）基于三維技術(shù)的機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計(jì)能力

基于三維技術(shù)的機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)包括：一是三維工藝能力（CAM）設(shè)計(jì)能力，二是夾具設(shè)計(jì)能力。選定一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品（機(jī)械設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)的作品）的零件，進(jìn)行機(jī)械制作工藝設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)。

（四）數(shù)控加工工藝與編程能力

數(shù)控加工工藝與編程能力的培養(yǎng)目標(biāo)是掌握中等復(fù)雜程度零件的數(shù)控加工工藝過(guò)程，運(yùn)用CAD / CAM軟件進(jìn)行零件造型、編程和仿真。在教學(xué)過(guò)程中，引入SolidCAM三維CAM軟件，實(shí)現(xiàn)CAD / CAM / CAE集成，利用其仿真功能，驗(yàn)證形式的設(shè)計(jì)成果，強(qiáng)化學(xué)生工程意識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（五）計(jì)算機(jī)輔助制造能力

計(jì)算機(jī)輔助制造能力是基于產(chǎn)品的三維模型，通過(guò)定義一系列加工要素和參數(shù)，實(shí)現(xiàn)加工軌跡的自動(dòng)生成，特別是對(duì)于復(fù)雜零件的多軸加工，運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)可以確保工藝規(guī)劃和加工工序以可視化的方式在實(shí)際加工之前得到驗(yàn)證和優(yōu)化。

三、工程技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)措施

機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)必修課多，長(zhǎng)期以來(lái)課程體系松散，內(nèi)容重復(fù)，課程之間缺乏有效鏈接，沒(méi)有一個(gè)明確的課程主線。而設(shè)計(jì)以二維為主線，工作量大，復(fù)雜曲面難以表達(dá)。高校普遍教學(xué)手段落后，實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性，滿足不了培養(yǎng)工程技術(shù)應(yīng)用人才的教學(xué)要求。因此應(yīng)對(duì)此進(jìn)行改革。

（一）課程體系和教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化整合

以Solidworks工程技術(shù)應(yīng)用為主線，以設(shè)計(jì)為中心，對(duì)二維模式機(jī)械類課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和整合，通過(guò)Solidworks先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái)，將Solidworks軟件的設(shè)計(jì)（CAD）、制造（CAM）、分析（CAE）各個(gè)模塊融入機(jī)械系列課程中，建立基于Solidworks（CAD / CAM / CAE）工程技術(shù)應(yīng)用的理論課程體系和實(shí)踐教學(xué)課程體系，堅(jiān)持計(jì)算機(jī)軟件教學(xué)四年不斷線。

課程舉例一：“機(jī)械制圖”。加大三維繪圖能力的訓(xùn)練，利用Solidworks系統(tǒng)的三維實(shí)體設(shè)計(jì)技術(shù)，在機(jī)械制圖課程中加入三維設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力、表達(dá)能力、看圖能力、建模能力、創(chuàng)建工程圖能力及創(chuàng)新能力。舉例二：合并“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”、“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”為“機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)”。改變機(jī)械原理偏重理論分析推導(dǎo)，機(jī)械設(shè)計(jì)偏重強(qiáng)度計(jì)算校核的模式，加強(qiáng)機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)，突出基本原理、基本方法的掌握，充分利用Solidworks對(duì)工程問(wèn)題的設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析和仿真的功能，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維、設(shè)計(jì)能力。舉例三：“機(jī)械制造技術(shù)”課程引入SolidCAM三維CAM軟件。運(yùn)用Solidworks系統(tǒng)將虛擬加工引入教學(xué)，增加特種加工的教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)知識(shí)的掌握。舉例四：利用Solidworks軟件的集成性（CAD / CAM / CAE），形成以設(shè)計(jì)為中心的課程教學(xué)體系。這樣使學(xué)生掌握設(shè)計(jì)、仿真、分析、制造、裝配的整個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力。

（二）教學(xué)手段和實(shí)踐環(huán)節(jié)優(yōu)化整合

教學(xué)手段決定教學(xué)質(zhì)量和效率。傳統(tǒng)的教學(xué)手段下（模型、掛圖、幻燈片），教師工作量大，占用時(shí)間多，重難點(diǎn)難以突出，而機(jī)械類專業(yè)課程實(shí)踐性強(qiáng)，課堂上難以實(shí)現(xiàn)。改革教學(xué)手段，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)十分重要。

1.建設(shè)數(shù)字化教室、數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，建立以計(jì)算機(jī)輔助的綜合性、開(kāi)放性、創(chuàng)新性的現(xiàn)代化實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)地，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開(kāi)放，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、主動(dòng)解決實(shí)際工程問(wèn)題能力。

2.構(gòu)建CAD / CAM / CAE一條龍實(shí)踐教學(xué)體系，對(duì)課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化整合，打破課程界限，以Solidworks三維設(shè)計(jì)、制造、仿真為主線，強(qiáng)調(diào)機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將分散的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，將各課程獨(dú)立的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)通過(guò)創(chuàng)新性、綜合性實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生綜合工程技術(shù)應(yīng)用能力，解決實(shí)際問(wèn)題能力、工程實(shí)踐能力。

3.開(kāi)展課外實(shí)踐活動(dòng)，組織學(xué)生參加大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力大賽、三維數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯科技創(chuàng)新大賽等項(xiàng)目比賽，取得了較好成績(jī)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情，提高了學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力，增強(qiáng)了學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)幾年的教學(xué)改革實(shí)踐，取得了良好的效果：其一，通過(guò)改革教學(xué)內(nèi)容、方法和手段，促進(jìn)了機(jī)械學(xué)科的發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)是湖北省重點(diǎn)本科專業(yè)，是湖北省新興戰(zhàn)略支柱產(chǎn)業(yè)本科項(xiàng)目，依托機(jī)制專業(yè)，成立了湖北省綠色風(fēng)機(jī)制造協(xié)同創(chuàng)新中心，反過(guò)來(lái)這些項(xiàng)目也成為培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)應(yīng)用能力的平臺(tái)。其二，培養(yǎng)了學(xué)生工程技術(shù)應(yīng)用能力，初步具備了與工作崗位要求相適應(yīng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)與基本技能，使得學(xué)生畢業(yè)后與工作崗位實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，提高了學(xué)生就業(yè)率，縮短了企業(yè)用人成本，取得了較好的社會(huì)效益。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[3] 段紅杰，陶浩，樊寧，等.面向現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004（2）：42-43.

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]