机械CAD/CAM课程教学改革探究

机械CAD/CAM课程教学改革探究

奚富由

桂林理工大学南宁分校

摘要：针对目前CAD、CAM技术在企业的实际应用过程中所存在的问题以及机械CAD、CAM课程教学在高校授课中的现状，提出了基于校企合作，搭建网络教学平台，遵循“教学、科研和生产一体，符合认知规律，趋向终身教育”的课程改革思路，使得在高校授课的过程中，授课内容更加注重应用和企业的实际需求相结合，使得学生在校内所学习设计的内容更加的贴近实际产品。理论与实践相结合的模式使得学生从学校到企业有个一个良好的过渡而不至于太过被动。

关键词：机械CAD/CAM；校企合作；课程改革

机械CAD/CAM技术随着计算机技术和数字化信息网络技术的不断发展而逐渐形成,是产生于20世纪的重要工程成就之一,机械CAD/CAM技术的发展和应用对制造业具有较大的影响和推动力。现阶段已经成为产业的机械CAD/CAM技术本身,为制造业带来了巨大的社会效益和经济效益[1]。企业应用CAD/CAM技术提高了设计效率、优化了设计方案、减轻了技术人员的劳动强度、缩短了设计周期、加强了设计的标准化等，企业为适应时代所需花费大量的资金购置先进的配套设施和数控装备，但同样也发现现有的生产员工对于CAD/CAM技术的应用水平较低，不能满足企业现有的技术生产需求，尤其是对于复合型CAD/CAM技术的掌握更是少之又少，因此对于企业来说急需大量的能够掌握CAD/CAM技术于一身的复合型人才，高校作为向社会输送大量人才的始发地，其所培养的毕业人才应该尽可能的满足于与企业的无缝对接直接投入到企业的加工生产设计任务中去，但是现有的教育体系所培养的人才还不能够完全的满足此种的需求，特别是CAD/CAM技术也是快速成型、逆向工程、虚拟制造等先进制造技术的关键内容，因此追根溯源从高校的教育模式和教育手段出发，对现有的机械CAD/CAM课程的教学改革提出合理的措施和建议。

一、高校机械CAD/CAM教学现状分析

机械CAD/CAM课程作为机械类专业一门十分重要的专业基础课程，在各大高校的理工类专业尤其是对于机械设计制造、数控加工、材料成型的多个专业中都有开设，其所配备的机械制图、AutoCAD和数控编程加工等课程也作为辅助课程进行开设，除了对于理论课程的教授之外，各所高校还都配备了相对应的先进的数控加工设备，建立专业机房，建设了一体化实训基地，进一步的提高学生学习的实践技能的水平。但无论教师如何设计教学项目,教学过程都在课堂上(包括机房和多媒体教室)进行,教学的设计和实施都是在教师的主导下完成的,学生都是被动的接受教学内容和考核,因而主观能动性不强,兴趣不大[2]。通过对企业的实际调查走访发现现有的课程和教学的设计中仍旧存有诸多的缺点以待改革和完善提高，对于现有的大部分的高校所开设的机械制图、AutoCAD和数控编程加工等课程都是单独进行授课教学的，学习地点、授课教师、教学计划都是独自进行的，并未与机械CAD/CAM课程和数控加工技术形成一个完整的教学体系，同样对于学生来说很难形成融汇贯通的应用和实践，难以真正达到课程的学习目标。对于高校来说其所培养的是具有高技能和能够进行创新性的人才，能够更加贴合企业所需生产，适应信息时代下的智能制造与计算机技术相结合的应用型创新型人才。因此对于高校的教育课程的开设和教学内容教学模式的设计都应该注重一体化的教学模式，使得学生得以真正掌握企业所需要的技能，理论与实践的结合，整合CAD/CAM技术和数控加工技术课程教学，形成多门课程相结合的一体化教学体系，加强校企合作、产教融合，提升学生综合应用能力。

二、机械CAD/CAM技术教学改革探究

1、组建多课程一体化的教学团队

CAD/CAM技术具有内容广泛、多学科交叉、综合性强、应用范围广等特点[3]。在教学过程中涉及到多课程、多学课的相关知识时，有必要与其他相关课程如机械制图、AutoCAD、数控编程与加工等相关任课教师积极沟通，组建一支多课程一体化的教学团队，将所有课程的教学知识点理清思路，相关知识点进行整合，实现多课程教学内容的互相衔接，使知识相辅相成。对于机械CAD/CAM课程的学习，其最终目的在于对机械设计加工的快速高效和降低设计加工成本，因此通过CAD软件的绘图和数控仿真模拟软件对于加工过程的模拟避免了传统机械设计的弊端，因此在授课的过程中课程知识的融会贯通就显得尤为重要，再加上完整一体化的设备更方便于学生在学习的过程中可以在计算机上完成CAD零件图绘制、Pro/E或UG三维造型、数控仿真加工，通过主控计算机传送到数控设备完成对于最终零件加工，同时以验证所设计加工的合理性。教学团队需要将这些杂乱且分散的知识点碎片化，利用视频或微课的方式，通过网络进行线上自学，线下讲解重难点，给学生形成一条连贯的知识脉络。

2、校企合作组织一体化教学

“校企合作的一体化”教学方式是教学改革的重要方面，在此过程中应当充分的发挥学校与企业的各自的优势并相结合的教育特色。组织有经验的工人师傅到高校中传授生产实践中的经验，同时也可带领学生到企业进行实践学习。将学校授课教师与企业专家相结合组成课堂的授课组，确定一体化的教学模式，将企业实际的生产加工产品作为课堂的实际教学实例，从产品的设计到制造进行一体化的授课，以促进学生更好的了解企业的实际生产状况更好的掌握设计、加工技术。

在确定完一体化的教学目标和教学任务之后，其次要明确一体化教学的具体的实施过程，确定为如下几点：（1）明确教学目标和教学任务，通过企业的实际加工项目作为教学实例，构建校企共教教学小组成员，来选择所授课企业实例。（2）根据所选择的企业机械产品实例，教授机械制图识图能力，利用AutoCAD等二维绘图软件让每位同学进行绘制，并经过老师的验收检验其正确性（3）经过二维绘制完毕之后，进行机械产品图形的三维建模，利用Pro/E或UG等其他的三维绘图软件依据二维图形的尺寸形状完成三维图形的建模和整体的装配，熟悉三维绘图软件的各个功能，经过老师的验收检验绘制的正确性；（4）在数控仿真软件中导入上一步已经绘制好的三维建模图形，对模具零件的加工工艺进行仔细的分析，明确机械产品零件加工过程的技术要求。应用仿真软件对加工刀具的刀路参数行走曲线进行仿真模拟。经过反复的修正确保加工无误之后，输出零件的加工程序代码。（5）依据产品零件的具体的加工工艺要求和加工参数选择合适的数控加工装置，正确的安装加工刀具并输入加工程序，进行加工。

3、搭建网络混合式教学平台

基于网络教学平台的教学模式在高职院校中逐步应用，这种混合式教学模式将成为教学改革的主流。混合式教学对教师提出了更高的要求，教师对教学设计应从研究教什么、怎么教，转向探索学生应该学什么、怎么学；教师在教学活动中的定位从课常讲授者转变为学生学习全过程的导学者和助学者[4]。混合式教学应从三个方面着手：（1）建立线上资源库，以文本、图片、视频、动画等方式呈现，实现对知识的讲解。学习能力和学习基础较弱是高职学生的特点，碎片化的微课资源可以将一个特定知识点的讲授过程控制在学生注意力比较集中的一端时间范围内，符合学生身心发展特征，而且学生可以自由控制学习进度，有利于学生自主性的发挥[5]，所以利用混合式教学对课程进行知识单元化，将课程重点和难点碎片化，视频的录制时间控制在10分钟以内。（2）开展线下活动，单纯的在线上让学生进行自学是难以达到学习效果的，必须围绕检验、巩固、拓展、转化线上学习而开展，每个教学模块都通过问卷和课堂收集学生的反馈意见，针对学生在线上反馈的难点，改善课堂的教学内容，尽可能拓宽学习广度和深度，培养学生分析问题和解决问题的能力。（3）过程要有评估，通过对学生在线上和线下学习进行评估，让学生了解自己对知识的掌握程度。线上可以通过在线测试或闯关练习，激发学生的挑战性；线下进行技能小竞赛，提高学生的积极性。

三、小结

通过对“机械CAD/CAM”课程教学改革的探究，从组建交叉课程知识教学团队、使用企业实际案例教学方式、线上线下混合教学手段三个方面的改变，提升了学生工程实践能力和创新意识、安全生产意识、质量意识等综合素质能力，全面促进学生的发展，培养出无缝对接的人才，让高校的毕业生可以更加迅速的融入到企业的加工制造生产过程中去。

参考文献

[1]许世锋,姜天根.高职高专机械CAD/CAM课程教学模式探讨与研究[J].内燃机与配件,2018,(19):230-232.

[2]门超,基于微课的翻转课堂在机械CAD/CAM教学中的应用[J].科技视界,2018,(10):128-129.

[3]司马中文,高军,张海云.基于卓越计划的机械CAD/CAM技术课程教学改革与探索[J].中国教育技术装备,2013,(18):65-66.

[4]白福民.高职院校《机床夹具设计》课程教学改革探索与实践[J].新课程研究,2018(4):40-42.

[5]余泰,李冰.微课在高校实验教学中的应用探究[J].实验室研究与探究,2015,34(4):199-201.