摘要：根據(jù)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，本文提出改革完善機(jī)械專業(yè)的課程體系，增設(shè)CAE課程，培養(yǎng)學(xué)生CAD/CAM/CAE技術(shù)的一體化應(yīng)用，以適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)對(duì)人才的需求。

關(guān)鍵詞：CAD/CAM/CAE；機(jī)械專業(yè)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0？搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）12-0231-02

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用的快速發(fā)展，CAD、CAM等新技術(shù)得以迅猛發(fā)展。CAD、CAM已經(jīng)在電子、造船、航空、航天、機(jī)械、建筑、汽車等各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，成為最具有生產(chǎn)潛力的工具，展現(xiàn)了光明的前景。而隨著CAD/CAM/CAE技術(shù)的日益成熟以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造方法、方式也隨之發(fā)生了根本性的改變[1]。為了更好地滿足使用者的需求，現(xiàn)代企業(yè)越來(lái)越關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品的開發(fā)周期和開發(fā)成本，CAE作為產(chǎn)品開發(fā)的重要技術(shù)之一，其應(yīng)用價(jià)值日益顯現(xiàn)。CAE技術(shù)是以科學(xué)和工程問題為背景，建立計(jì)算機(jī)模型并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析，對(duì)工程和產(chǎn)品進(jìn)行性能與可靠性分析，對(duì)其未來(lái)的工作狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不足，加以修改，并證實(shí)未來(lái)工程、產(chǎn)品性能的可行性和可靠性[2]，能夠大大縮短設(shè)計(jì)開發(fā)周期。越來(lái)越多的企業(yè)也將CAE技術(shù)引進(jìn)到產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)、制造等環(huán)節(jié)，對(duì)CAE技術(shù)人才的需求越來(lái)越大，由于我校是一所培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的獨(dú)立學(xué)院，應(yīng)及時(shí)開設(shè)CAE技術(shù)相關(guān)課程，以適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)這方面人才的需求。

一、培養(yǎng)模式的調(diào)整

目前，我校機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)為寬口徑專業(yè)，培養(yǎng)能在工業(yè)生產(chǎn)第一線從事機(jī)械工程及自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計(jì)制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理和經(jīng)營(yíng)銷售等方面工作的高級(jí)機(jī)械工程及自動(dòng)化技術(shù)和管理人才，設(shè)有數(shù)控技術(shù)、模具與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)兩個(gè)專業(yè)方向。開設(shè)的課程除了專業(yè)基礎(chǔ)外，還有《模具CAD/CAM》《三維實(shí)體軟件》《精密與超精密加工技術(shù)》《快速成型技術(shù)》《自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)》等?？梢?，本專業(yè)在課程設(shè)置上，比較重視對(duì)學(xué)生CAD/CAM知識(shí)和技術(shù)的培養(yǎng)，而缺少CAE相關(guān)課程的設(shè)置，這樣將導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)、知識(shí)系統(tǒng)不夠完整。雖然學(xué)習(xí)了CAD/CAM的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握了一些相關(guān)應(yīng)用軟件的操作，但是對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的后續(xù)工序沒有深刻的了解，更無(wú)法解決實(shí)際工程中的一些問題。在現(xiàn)有的專業(yè)課程中增設(shè)CAE相關(guān)課程，培養(yǎng)學(xué)生CAD/CAM/CAE技術(shù)的一體化應(yīng)用，尤其是利用CAE知識(shí)和應(yīng)用軟件完成對(duì)實(shí)際生產(chǎn)問題的模擬分析，并根據(jù)模擬分析結(jié)果提出改進(jìn)和優(yōu)化措施，是教學(xué)改革的目標(biāo)。

二、課程改革及其要求

1.完善課程體系，健全知識(shí)結(jié)構(gòu)。新增CAE課程的教學(xué)對(duì)象為四年級(jí)上學(xué)期的學(xué)生，該層次的學(xué)生經(jīng)過(guò)前面三年的學(xué)習(xí)，對(duì)專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)有了一個(gè)比較全面的了解，基本熟悉CAD/CAM技術(shù)的概念，掌握了一些相應(yīng)的二維/三維的軟件的操作，能夠利用CAD軟件完成一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)，初步具備了CAD技術(shù)的應(yīng)用能力。在機(jī)械專業(yè)中增設(shè)CAE的相關(guān)課程，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)CAE技術(shù)的理論基礎(chǔ)和相關(guān)軟件，全面掌握CAD/CAM/CAE的一體化知識(shí)結(jié)構(gòu)。最終達(dá)到在具備了CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用能力的前提下，能夠利用CAE技術(shù)進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)工藝的模擬仿真和結(jié)構(gòu)分析的目的。在這個(gè)過(guò)程中，必須要做好與前面專業(yè)知識(shí)以及CAD/CAM技術(shù)的銜接，使學(xué)生在所學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上理順?biāo)鶎W(xué)的新知識(shí)。如針對(duì)模具與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方向的學(xué)生，他們學(xué)習(xí)模具CAE的目的是利用CAE技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)成型過(guò)程中的各種缺陷，優(yōu)化工藝參數(shù)，以期得到合理的模具結(jié)構(gòu)和優(yōu)化的工藝參數(shù)，所以必須結(jié)合模具設(shè)計(jì)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，與CAE技術(shù)穿插講解，做好專業(yè)知識(shí)與CAE技能訓(xùn)練的自然銜接和結(jié)合，使學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)更為系統(tǒng)。

2.教學(xué)新要求。在進(jìn)行CAE課程的授課過(guò)程中，教師要注意做好以下幾點(diǎn)：①將課程體系做相應(yīng)的調(diào)整，使CAE理論與CAE軟件融合在一起，二者充分結(jié)合，以突出知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性。②注重知識(shí)點(diǎn)面結(jié)合。課堂授課要講、練結(jié)合，知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)應(yīng)結(jié)合適當(dāng)?shù)膶?shí)例進(jìn)行練習(xí)和重點(diǎn)剖析。既保證了重點(diǎn)，又兼顧了全面，使學(xué)生能夠掌握其中的要領(lǐng)和技巧。③課后要布置相應(yīng)的思考題和練習(xí)題，以幫助學(xué)生消化、鞏固和深化教學(xué)內(nèi)容以及進(jìn)行實(shí)際工程訓(xùn)練。④堅(jiān)持理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的原則，注意介紹相應(yīng)的實(shí)際生產(chǎn)中各類缺陷問題的解決方案以及這些方法的缺點(diǎn)，利用CAE分析預(yù)測(cè)、解決這些缺陷的優(yōu)越性。通過(guò)教師對(duì)實(shí)際工程問題解決過(guò)程的講解，提高學(xué)生的實(shí)際工程意識(shí)，學(xué)會(huì)在實(shí)際遇到問題時(shí)，能正確地去分析問題、解決問題，或者是能夠?qū)ΜF(xiàn)有方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)等。通過(guò)這樣的形式來(lái)促進(jìn)CAE理論與軟件的學(xué)習(xí)、應(yīng)用和普及。另外，教師除了在課堂上的講授之外，在相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及學(xué)生課外科研項(xiàng)目等教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生充分利用掌握的CAD/CAM/CAE技術(shù)針對(duì)實(shí)際課題來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，包括利用CAD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，運(yùn)用CAE技術(shù)進(jìn)行數(shù)值仿真模擬和結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)模擬分析的結(jié)果，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出反饋意見，再利用CAD技術(shù)對(duì)產(chǎn)品或工藝設(shè)計(jì)的不合理之處進(jìn)行修改，之后再進(jìn)行分析，直至分析結(jié)果達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求。在有條件的情況下，將實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果與CAE分析結(jié)果做比對(duì)，驗(yàn)證CAE技術(shù)與實(shí)際的匹配度，最后應(yīng)用CAM技術(shù)進(jìn)行數(shù)控加工編程。通過(guò)這樣的實(shí)踐訓(xùn)練過(guò)程，提升學(xué)生對(duì)實(shí)際的應(yīng)用軟件的操作能力，也加強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目的能力，學(xué)生自己也會(huì)覺得本來(lái)很多書本上的抽象的知識(shí)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中有了解釋，也更加強(qiáng)了他們的工程實(shí)踐能力，從而提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

3.對(duì)教師的要求。開設(shè)CAE課程，同時(shí)對(duì)教師隊(duì)伍建設(shè)以及專業(yè)教師本身都提出了更高的要求。不僅要求教師必須具有本專業(yè)扎實(shí)、系統(tǒng)的專業(yè)理論知識(shí)，同時(shí)要具備很強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐能力，要實(shí)時(shí)關(guān)注市場(chǎng)、企業(yè)的需求和技術(shù)的發(fā)展，并且在教學(xué)上能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)際工程問題結(jié)合，具有指導(dǎo)學(xué)生將系統(tǒng)理論知識(shí)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)的應(yīng)用知識(shí)的能力。所以，作為獨(dú)立院校的專業(yè)教師，以培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才為目的，應(yīng)不斷強(qiáng)化自身的專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)密切關(guān)注本行業(yè)的企業(yè)人才需求和技術(shù)發(fā)展，爭(zhēng)取與企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目，深入到企業(yè)、工廠，盡量利用工廠、企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)實(shí)例為學(xué)生進(jìn)行講授，也可作為學(xué)生學(xué)習(xí)訓(xùn)練的素材，以提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

隨著計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，各種行之有效的數(shù)值計(jì)算方法得到了巨大的發(fā)展，CAE技術(shù)在制造行業(yè)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而隨著高等院校獨(dú)立學(xué)院教學(xué)改革的不斷深入，我校機(jī)械專業(yè)增設(shè)了CAE課程并在實(shí)踐中不斷進(jìn)行教學(xué)改革，完善課程體系和教學(xué)方法，以提高學(xué)生CAD/CAM/CAE的綜合應(yīng)用能力，為制造業(yè)培養(yǎng)更多適應(yīng)市場(chǎng)技術(shù)需求的合格人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹飛鴻.有限元法基本原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]紀(jì)愛敏.機(jī)械CAE分析原理及工程實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：余熳燁（1984-），女，廣東潮州人，華南理工大學(xué)廣州學(xué)院，助教，研究方向：機(jī)械制造及其自動(dòng)化。