張小芹+++孫磊+++于晶晶

【摘要】結(jié)合應(yīng)用型本科綜合改革試點專業(yè)建設(shè)實踐，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目的，對CAD/CAM實訓(xùn)課程進(jìn)行設(shè)計與開發(fā)，概述了CAD/CAM技術(shù)的內(nèi)涵與作用、應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的要求，詳細(xì)介紹了CAD/CAM實訓(xùn)課程的培養(yǎng)目標(biāo)、內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法和組織形式。在本課程中采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用當(dāng)前大型主流CAD/CAM軟件進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生綜合職業(yè)能力。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械制造 ； 行動導(dǎo)向 ； 實踐教學(xué) ； 教學(xué)模式

【中圖分類號】G642.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2015）35-0002-02

進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，國際高教界逐漸形成了一股新的潮流，那就是普遍重視實踐教學(xué)、強化應(yīng)用型人才培養(yǎng)，提出了應(yīng)用型本科建設(shè)。要求在新的高等教育形勢下構(gòu)建滿足和適應(yīng)經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展需要的新的學(xué)科方向、專業(yè)結(jié)構(gòu)、課程體系，更新教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)方法和教學(xué)手段，全面提高教學(xué)水平，培養(yǎng)具有較強社會適應(yīng)能力和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。要求各專業(yè)緊密結(jié)合地方特色，注重學(xué)生實踐能力，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，其核心環(huán)節(jié)是實踐教學(xué)[1]。

在信息化和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，機(jī)械生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動化方向發(fā)展，目前國內(nèi)外許多企業(yè)已經(jīng)普遍采用了CAD/CAM集成技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)方法，以提高企業(yè)自身的技術(shù)素質(zhì)，增強產(chǎn)品在國內(nèi)外市場的競爭能力[2][3]。因此，作為機(jī)械設(shè)計與制造工程人員掌握現(xiàn)代化的CAD/CAM一體化技術(shù)是十分必要的。

一、CAD/CAM技術(shù)的作用

（一）CAD/CAM技術(shù)的內(nèi)涵

CAD/CAM技術(shù)是以計算機(jī)、外圍設(shè)備及系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，綜合計算機(jī)科學(xué)與工程、計算機(jī)幾何學(xué)、機(jī)械設(shè)計與制造、人機(jī)工程學(xué)、控制理論、電子技術(shù)、信息技術(shù)等學(xué)科知識，并以工程應(yīng)用為對象，在機(jī)械制造業(yè)實現(xiàn)包括二維繪圖設(shè)計、三維幾何造型設(shè)計、工程計算分析與優(yōu)化設(shè)計、數(shù)控加工編程、仿真模擬、信息存儲與管理等相關(guān)功能的一項綜合性應(yīng)用技術(shù)，具有知識密集、學(xué)科交叉、綜合性強、應(yīng)用范圍廣等特點。

（二）CAD/CAM技術(shù)的地位和作用

CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展推動了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計、制造技術(shù)革命，從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、管理模式。目前，CAD/CAM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍工、汽車、船舶、機(jī)械、模具、電子、輕工、裝備等各個領(lǐng)域，為企業(yè)在激烈的市場競爭中發(fā)揮著越來越重要的作用。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用程度已成為衡量一個國家科技發(fā)展水平和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一[3]。

二、應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式

應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式就是以培養(yǎng)學(xué)生實際應(yīng)用能力為主要特色，“能力為中心”，以適應(yīng)社會需要為目標(biāo)，以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線，設(shè)計人才培養(yǎng)的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和素質(zhì)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化和整合專業(yè)教學(xué)計劃，努力為社會培養(yǎng)綜合素質(zhì)較高、適用面較寬、技術(shù)應(yīng)用能力較強的應(yīng)用型人才。

我校是本省首批應(yīng)用型本科試點建設(shè)院校之一，而機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)是我校綜合改革試點重點建設(shè)專業(yè)之一。CAD/CAM實訓(xùn)是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的主要實踐課程，對能否培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的CAD/CAM技術(shù)人才起著至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合應(yīng)用型本科綜合改革試點專業(yè)建設(shè)實踐，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目的，對CAD/CAM實訓(xùn)課程進(jìn)行設(shè)計與開發(fā)。

三、面向應(yīng)用的CAD/CAM實訓(xùn)課程的開發(fā)

（一）課程的培養(yǎng)目標(biāo)

機(jī)械CAD/CAM課程的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，使在掌握CAD/CAM技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠熟練應(yīng)用當(dāng)前大型通用CAD/CAE/CAM軟件，進(jìn)行裝備制造業(yè)、汽車行業(yè)或模具產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的三維設(shè)計、有限元分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工藝分析與設(shè)計以及數(shù)控編程與加工仿真等工作。

（二）課程內(nèi)容的設(shè)置

以產(chǎn)品的生產(chǎn)過程（如圖1所示）作為導(dǎo)向，將課程結(jié)構(gòu)劃分為CAD模塊和CAM模塊兩大主模塊。CAD模塊包括幾何建模、有限元分析，優(yōu)化設(shè)計，零件裝配，運動仿真五個子模塊；CAM模塊包括工藝設(shè)計、自動編程、加工仿真三個子模塊。

CAD模塊采用法國達(dá)索公司的SolidWorks軟件；CAM模塊采用美國CNC Software，Inc公司的MasterCAM軟件。

1.SolidWorks軟件概述[4]

SolidWorks是目前領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案，它采用Microsoft Windows用戶界面，具有操作簡單、功能強大和易學(xué)易用的特點。使用SolidWorks軟件，機(jī)械設(shè)計工程師能快速按照其設(shè)計思想繪制出草圖，并運用特征與尺寸，繪制模型實體、裝配及詳細(xì)的工程圖。整個產(chǎn)品在設(shè)計過程中是百分之百可編輯的，即模型實體、裝配體和工程圖之間是全相關(guān)的。除了產(chǎn)品設(shè)計，SolidWorks還可以對設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行運動模擬、碰撞檢查、運動學(xué)分析、有限元分析及優(yōu)化設(shè)計等功能。

2.MasterCAM軟件概述[4]

Mastercam是美國CNC Software，Inc公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件。它集二維繪圖、三維實體造型、曲面設(shè)計、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑摸擬及真實感摸擬等到功能于一身。對系統(tǒng)運行環(huán)境要求較低，支持中文環(huán)境，而且價位適中，對廣大的中小企業(yè)來說是最理想的選擇，是最經(jīng)濟(jì)有效的全方位的軟件系統(tǒng)，是工業(yè)界及學(xué)校廣泛采用的CAD/CAM系統(tǒng)。包括美國在內(nèi)的各工業(yè)大國皆一致采用本系統(tǒng)作為設(shè)計和加工制造的標(biāo)準(zhǔn)，在世界范圍內(nèi)擁有眾多的忠實用戶，在國際CAD /CAM領(lǐng)域，其裝機(jī)量居世界第一。

（三）任務(wù)驅(qū)動模式教學(xué)方法

在教學(xué)方法上，秉承“以企業(yè)需求為導(dǎo)向，以提高職業(yè)能力為核心”的理念，充分體現(xiàn)“教、學(xué)、做合一”思想，采用任務(wù)驅(qū)動模式，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中完成理論與實踐的學(xué)生，做到“學(xué)中做，做中學(xué)”。

以二級圓柱齒輪減速器為例，任務(wù)分解如表1所示。CAD/CAM/實訓(xùn)的內(nèi)容與前期機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計內(nèi)容相銜接，任務(wù)中幾何建模的尺寸已在課程設(shè)計中初步計算得到。

在任務(wù)實施過程中，每項任務(wù)由七部分組成，包括任務(wù)描述、任務(wù)目標(biāo)、任務(wù)分析、相關(guān)知識、任務(wù)實施、知識擴(kuò)展和任務(wù)擴(kuò)展，使學(xué)生在任務(wù)的完成過程中既學(xué)到了理論又掌握了實踐操作技能。

（四）教學(xué)的組織

在教學(xué)實施過程中，采用劃分小組的形式進(jìn)行，以五人為一小組，共同完成一個產(chǎn)品。在任務(wù)實施前，由小組討論將產(chǎn)品生產(chǎn)過程進(jìn)行任務(wù)分解，制定詳細(xì)地實施計劃，并合理分工，共同完成一個產(chǎn)品的開發(fā)。

四、結(jié)論

在應(yīng)用型本科綜合改革試點過程，對CAD/CAM實訓(xùn)課程進(jìn)行開發(fā)與探討，采用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式，將理論知識與實踐操作相結(jié)合，既鞏固了理論知識，又可以使學(xué)生能夠熟練應(yīng)用大型主流CAD/CAM軟件進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、計劃和決策能力、解決問題的能力、合作能力等現(xiàn)代工程人員所應(yīng)具備的綜合職業(yè)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]張好徽.應(yīng)用型本科教育人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建[J].齊齊哈爾職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2011（ 01）：13-14

[2]郝洪艷，孔凡新，查光成. 新技術(shù)應(yīng)用能力需求下CAD/CAM實訓(xùn)教學(xué)體系的構(gòu)建.中國現(xiàn)代教育裝備，2009（06）：123-125

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[4]蔡長韜，胡光忠.計算機(jī)輔助設(shè)計與制造[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2013（1）：5-10endprint