劉朝暉，肖壽仁

（井岡山大學機電工程學院，江西 吉安 343009）

基于工程教育改革的CAD/CAM教學實踐平臺構(gòu)建與探索

劉朝暉，肖壽仁

（井岡山大學機電工程學院，江西 吉安 343009）

CAD/CAM教學實踐平臺作為以培養(yǎng)應用型工程專業(yè)人才為目的的工程訓練平臺重要子平臺，培養(yǎng)學生多學科知識的綜合應用能力、創(chuàng)新精神和工程素質(zhì).以在井岡山大學機電工程學院工程訓練平臺上構(gòu)建CAD/CAM教學實踐平臺為例闡述平臺構(gòu)建方法，探討平臺對教學和學生能力培養(yǎng)的促進作用.

工程訓練；CAD/CAM；教學實踐；平臺

工程教育改革強調(diào)要以能力培養(yǎng)為核心，加強實踐教學，深化人才培養(yǎng)模式,并強調(diào)通過各種實踐教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的實踐能力［1］.工程教育改革的目的是培養(yǎng)學生掌握必要的工程基礎知識，專業(yè)的基本理論,通過本專業(yè)實驗技能、工程實踐、計算機應用、科學研究等工程設計方法的訓練,獲得具有創(chuàng)新意識和對新產(chǎn)品、新工藝、新技術和新設備進行研究和開發(fā)設計的初步能力［2，3］.

目前，井岡山大學機電工程學院正在以實施卓越工程師培養(yǎng)計劃為契機，加快培養(yǎng)適應江西省“鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)建設”和吉安市“主攻項目，決戰(zhàn)兩區(qū)”建設需要的大批應用型人才，促進學校工程教育改革和創(chuàng)新，形成高校、行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機制，努力探索并構(gòu)建工程教育人才培養(yǎng)新模式.

CAD/CAM教學實踐平臺作為井岡山大學機電工程學院工程訓練平臺的重要子平臺，主要服務于機械類專業(yè)學生，并兼顧電子、醫(yī)療器械工程等專業(yè)學生，通過整合現(xiàn)有CAD/CAM相關課程源和設備構(gòu)建而成.通過平臺下相關課程培養(yǎng)學生的工程實踐能力，讓學生體驗“構(gòu)思-設計-實施-運作”工程教育中強調(diào)的四個環(huán)節(jié),使學生掌握CAD/CAM的基本原理和方法，熟悉CAD/CAM系統(tǒng)及在工程實踐中的應用，初步具備CAD/CAM開發(fā)和應用能力，培養(yǎng)學生多學科知識的綜合應用能力、創(chuàng)新精神和工程素質(zhì)，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)對高等學校培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的迫切要求.

1 構(gòu)建CAD/CAM教學實踐平臺的必要性

CAD/CAM技術是計算機、機械、材料等多學科知識相互交叉、滲透和融合的產(chǎn)物，是先進制造技術的載體.隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，該課程體系在高校人才培養(yǎng)中的作用和地位也變得越來越重要.

1.1 形勢發(fā)展的需要

我國上世紀90年代在企業(yè)和高校興起了工程領域“甩圖板”熱潮，使用計算機繪圖軟件完成工程圖紙的繪制和打印輸出成為技術人員基本要求［4］.隨著計算機技術的發(fā)展，CAD/CAM軟件越來越廣泛地應用在機械行業(yè)中，在現(xiàn)代企業(yè)中，設計采用計算機輔助設計軟件完成，復雜零件制造采用相應數(shù)控設備.尤其隨著數(shù)控技術的發(fā)展，設計與制造工作之間的聯(lián)系越來越緊密，因此現(xiàn)代制造企業(yè)希望畢業(yè)生具備良好的CAD/CAM能力.而傳統(tǒng)的教學將CAD/CAM課程獨立于工程訓練平臺外，并存在教學案例與實踐脫節(jié)較大的問題.因此需要整合目前相關教學資源，以適應形勢發(fā)展需要.

1.2 促進基礎課程學習

目前大多數(shù)高校在大學一年級開設機械制圖課程，而計算機繪圖或機械CAD課程開設的時間偏晚，并且存在課時少的現(xiàn)象，導致教學效果并不理想.然而學生在接下來的機械設計和機械原理等課程中都需要大量用到該項知識和技能.在日常教學中，老師會使用三維CAD軟件來輔助教學以更好地培養(yǎng)學生的空間思維能力.但從教學效果來講，讓學生能自己動手繪制簡單的三維圖形，通過簡單操作可以觀察投影關系、相交相貫線等特征應該會更好.CAD/CAM教學實踐平臺的建立，能制定靈活的教學計劃，為學生提供適應個人專業(yè)特點的學習計劃，從而讓學生實現(xiàn)學有所教，學有所長，學有所用，在學習基礎知識同時也提升了能力.

為拓寬課程知識覆蓋面、適應CAD/CAM技術的發(fā)展以及機械類本科專業(yè)合并、調(diào)整的需要，近年來，在課程教學中增加了“曲線曲面造型理論”、“CAD中的數(shù)值分析方法”、“機構(gòu)運動仿真”、“數(shù)控加工技術”、“CAD/CAM系統(tǒng)”等內(nèi)容，豐富和發(fā)展了CAD/CAM教學內(nèi)涵.

1.3 促進專業(yè)課程學習

高年級的專業(yè)課程是學生面向畢業(yè)后工程工作的基礎，CAD/CAM平臺下的課程體系可以讓學生體驗工程實踐的過程，并培養(yǎng)興趣讓其自主學習相關知識.以井岡山大學材料成型專業(yè)為例，在模具設計教學中關于沖壓模、塑料模的設計很多圖紙停留在二維階段，不夠直觀，學生難理解，而采用UG、Pro/Engineer等三維軟件可以進行模具型腔、分模和模架的設計，并可以實現(xiàn)分模動畫、澆鑄仿真和熱流分析.同樣在數(shù)控加工教學中，數(shù)控車床大多使用手動編程可以實現(xiàn)加工，但數(shù)控銑床在加工復雜型腔和曲面零件時難以使用手動編程實現(xiàn)，所以需要掌握一些CAM軟件來實現(xiàn).平臺下的CAD/CAM綜合實訓能讓學生體驗“設計→工藝→制造”的全過程，實現(xiàn)了與企業(yè)技能基礎教育的接軌，做到了畢業(yè)生與企業(yè)的“零對接”［5］.

2 CAD/CAM教學實踐平臺構(gòu)建方法

以井岡山大學機電工程學院工程訓練平臺為例，其下設有：機械設計制造及自動化工程訓練、電氣工程訓練、CAD/CAM教學實踐三個子平臺.這三個子平臺均承擔著基礎性訓練、綜合性訓練和相應的拓展功能.其中CAD/CAM教學實踐平臺框架如圖1所示.

圖1 CAD/CAM教學實踐平臺組成

CAD/CAM教學實踐平臺主要特色在于提供了專業(yè)的實訓平臺，CAD/CAM平臺實訓課程體系是集基礎實訓、CAD/CAM綜合性實訓、設計性實訓和研究性實訓為一體（如圖2所示），主要服務于機械類專業(yè)學生.培養(yǎng)利用常見CAD/ CAM軟件進行機械零件設計、模具設計和自動編程的能力,也兼顧電子、醫(yī)療器械工程等開設了機械制圖等課程專業(yè)學生的教學和實訓.通過整合現(xiàn)有教學課程和資源，將傳統(tǒng)課程與現(xiàn)代方法結(jié)合，使CAD/CAM課程教學實踐貫穿融合到基礎課程和專業(yè)課程的教學中，真正讓學生學會相應CAD/CAM工具應用在各階段的學習中.

圖2 CAD/CAM平臺實訓課程體系

3 CAD/CAM教學實踐平臺的特點

根據(jù)多年的實踐探索，筆者認為，不同的高校可根據(jù)自身特點和周邊環(huán)境，構(gòu)建適合于自己專業(yè)的CAD/CAM教學實踐平臺，以收到良好的效果.井岡山大學機電工程學院根據(jù)構(gòu)建CAD/CAM訓練平臺教學特征，綜合運用基于問題的探索發(fā)現(xiàn)法、任務驅(qū)動教學法、示范設計教學法以及互動討論教學法.按照“以學生為中心，以學生自主實踐為主、教師指導為輔，集中教學與個別指導相結(jié)合”的指導思想，突破過去單純的師徒式的技能傳授形式，充分發(fā)揮學生的學習主體作用，鼓勵學生在教師指導下獨立或以團隊形式自主完成訓練任務，激發(fā)大膽探索的興趣和自主創(chuàng)新的潛能.

在教學和綜合訓練過程中結(jié)合真實產(chǎn)品進行，注重多種教學方法的靈活應用，教師根據(jù)產(chǎn)品實物對訓練內(nèi)容作示范性講解，并提供相關資料條件，指導學生自主完成相關的產(chǎn)品設計和加工仿真等訓練內(nèi)容，充分調(diào)動其積極性.通過互動討論式教學方法，在訓練過程中讓學生帶著問題去訓練，并針對典型問題進行討論，組織學生一起對教學和訓練中出現(xiàn)的問題進行分析討論，得出最佳選擇［6-8］.

在實踐教學中，安排課內(nèi)上機實驗和大型綜合實訓環(huán)節(jié).課內(nèi)上機實驗與理論教學適時交叉進行，將理論和實踐有機結(jié)合，鞏固和加深學生對基本理論的理解和掌握，培養(yǎng)學生的CAD/CAM技能.例如：在視圖與投影關系教學時，用CAD軟件建立機械零件的三維模型，并通過軟件的視圖變換，演示各視圖之間的關系，并指導學生實現(xiàn)簡單操作，讓其明白了視圖關系及相關機械制圖標準.另外還可以探討我國采用第一角法與歐美采用的第三角法的區(qū)別.這種教學過程能活躍實驗教學氣氛，培養(yǎng)學生興趣，加深對抽象知識的理解，能獲得更好教學效果.

綜合實訓為結(jié)合材料成型專業(yè)特點開設的“材料成型CAD/CAM綜合實訓”教學環(huán)節(jié)，以加強對CAD/CAM技術在材料成形中的具體應用的認識.針對某一成形零件（鍛造、沖壓或塑料件），利用CAD/CAM/CAE系統(tǒng)進行產(chǎn)品實體建模、成形工藝分析、模具設計、模具工作零件的數(shù)控加工或快速原型制造，學生參加完成從產(chǎn)品造型、模具設計、模具數(shù)控加工(或快速原型制造)的全過程，得到成形數(shù)字化制造的系統(tǒng)訓練，培養(yǎng)學生的現(xiàn)代成形設計能力、工程素質(zhì)和創(chuàng)新意識.

建立多元的考核方法，考核過程按照“重視過程體驗、兼顧平時表現(xiàn)，強調(diào)實踐能力、突出創(chuàng)新思維”的指導思想.考核方法以平時成績與考核成績相結(jié)合，操作考核和理論考核相結(jié)合，基本技能和綜合創(chuàng)新評價相結(jié)合的方式進行.考核內(nèi)容由當日訓練綜合記分、試題庫測試、實習小結(jié)、實驗報告、創(chuàng)新思維報告、小論文等組成，其中各項成績所占比例，可根據(jù)不同專業(yè)，不同學期通過自行開發(fā)的課程成績管理系統(tǒng)設定比例，最后統(tǒng)計成績［8］.

4 結(jié)語

（1）CAD/CAM教學實踐平臺的構(gòu)建可以作為高校工程訓練的子平臺.承擔著培養(yǎng)學生空間想象力、繪圖技能、先進制造技術及CAD/ CAM能力.

（2）CAD/CAM教學實踐平臺采用了研究性學習的教學方法，對學有余力的學生通過參加“大學生創(chuàng)新計劃項目”和學院新苗培育計劃，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力和創(chuàng)新能力.

（3）CAD/CAM教學實踐平臺能促進學生自我學習，促進老師教學水平的提升，促進教學質(zhì)量和教學效果的提高.

（4）學校可每年定期在CAD/CAM教學實踐平臺下指導學生參加大學生機械創(chuàng)新大賽、機器人設計大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學生創(chuàng)業(yè)計劃大賽、三維CAD/CAM技能大賽，對優(yōu)秀選手進行表彰，并選拔優(yōu)秀選手參加省級和全國性的相關比賽.

［1］吳啟迪.提高工程教育質(zhì)量，推進工程教育專業(yè)認證［J］.高等教育,2008,(2):1-4.

［2］李正,林鳳.從工程教育的本質(zhì)看工程教育的發(fā)展趨勢［J］.高等教育,2007,(2):19-25.

［3］鄒衛(wèi)放.工程訓練中心在工程教育中的基礎平臺作用探析［J］.教育.教學,2009,(2):196-197.

［4］張凱.我國工程設計CAD發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查及“甩圖板”對策研究［J］.工程設計CAD與智能建筑,1997,(2): 11-20.

［5］肖壽仁，鄧曉春，謝世坤，周太平.校企合作：地方高校培養(yǎng)應用型工程專業(yè)人才的有效途徑［J］.北京電子科技學院學報，2011，19（3）：69-75.

［6］卿兆波.基于綜合實踐能力培養(yǎng)的CAD/CAM課程設計改革實踐［J］.當代教育理論與實踐,2015,7(3): 45-47.

［7］肖壽仁，夏翔，謝世坤.基于工程教育教學改革研究與探索——以《機械原理》課程為例［J］.新余學院學報，2011，16（3）：121-123.

［8］譚艷斌.依托校企合作平臺構(gòu)建獨立學院實踐教學體系［J］.實驗室研究與探索,2015,34(2):238-242.

［責任編輯：劉昱］

Construction and Exp loration of CAD/CAM Teaching&Practicing Platform Based on Engineering Education Reformation

LIU Zhao-hui,XIAO Shou-ren
(School ofMechanical and Electrical Engineering,Jinggangshan University,Ji'an 343009,China)

CAD/CAM teaching practice platform is deemed as an important sub-platform engineering training platform for the purpose of engineering professionals training,developing students multi-disciplinary knowledge ability，innovation and engineering quality.Disscussion of the necessity of the platform forming, elaborate CAD/CAM platform construction method on engineering training platform and explore the promotion role of training platform for teaching and students'ability are based on School of Mechanical and Electrical Engineering,Jinggangshan University as example.

engineering training；CAD/CAM；teaching&practicing；platform

G 642.4

B

1672-402X（2016）02-0091-04

10.13408/j.cnki.gjsxb.2016.02.021

2015-10-25

井岡山大學教學改革研究課題（XJJG-13-14）.

劉朝暉（1979-），男，江西安福人，井岡山大學講師.研究方向:機電一體化、機械制造及其自動化.

肖壽仁（1969-），男，江西安福人，井岡山大學副教授.研究方向:機械、數(shù)控加工、CAD.