劉丹

摘 要 為了提高我校專業(yè)特色課程“PDM/PLM技術(shù)及應(yīng)用”課程的教學(xué)質(zhì)量，對(duì)課程的教學(xué)模式進(jìn)行了探索。論文首先提出三維一體的課程改革總體思路，然后根據(jù)課程內(nèi)容詳細(xì)介紹了詳細(xì)課程教學(xué)實(shí)施方案。在方案中融合了案例教學(xué)人物教學(xué)項(xiàng)目教學(xué)等教學(xué)模式，實(shí)踐表明，該課程教學(xué)模式不僅得到學(xué)生認(rèn)可，同時(shí)教學(xué)效果良好。

關(guān)鍵詞 PDM/PLM技術(shù) 課程考核 探索

0 引言

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）是一種對(duì)制造企業(yè)產(chǎn)品形成過程中有關(guān)信息和過程進(jìn)行統(tǒng)一管理的技術(shù)。[1]隨著企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)和制造過程數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的深入，各種CAX技術(shù)孤島系統(tǒng)需要向集成化和綜合化應(yīng)用邁進(jìn)，PDM/PLM平臺(tái)正是為滿足這一需求而誕生的重要工具和信息技術(shù)平臺(tái)。因此，PDM/PLM系統(tǒng)的應(yīng)用和實(shí)施已成為制造企業(yè)信息化管理的迫切需求，PLM技術(shù)的應(yīng)用水平和效果也已成為制造業(yè)兩化融合評(píng)估指標(biāo)的重要考核指標(biāo)之一。[2]企業(yè)對(duì)PDM/PLM人才的需求也日趨迫切。正是在此背景下，我校機(jī)械工程專業(yè)增設(shè)了“PDM/PLM技術(shù)和應(yīng)用”理論教學(xué)課程和相應(yīng)實(shí)踐課程，以應(yīng)對(duì)企業(yè)需求。

“PDM/PLM技術(shù)及”課程主要從應(yīng)用角度介紹產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的概念及系統(tǒng)的主要功能，結(jié)合典型PDM/PLM系統(tǒng)介紹PDM系統(tǒng)的對(duì)象模型及軟件的使用和操作；了解PDM的實(shí)施方法與應(yīng)用集成技術(shù)。課程學(xué)習(xí)的目的是使學(xué)生掌握PDM/PLM基本理論知識(shí)和方法，培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)品管理信息表達(dá)與交流能力的素養(yǎng)，運(yùn)用PDM/PLM平臺(tái)軟件解決實(shí)際實(shí)施問題，培養(yǎng)學(xué)生掌握先進(jìn)制造業(yè)流程的能力，培養(yǎng)學(xué)生初步的工程意識(shí)。為學(xué)生將來從事制造業(yè)信息化服務(wù)，PDM/PLM軟件實(shí)施、維護(hù)及開發(fā)，以及從事產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造與管理工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。通過課程學(xué)習(xí)，一方面，培養(yǎng)學(xué)生PDM/PLM系統(tǒng)應(yīng)用及實(shí)施的能力，另一方面培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目管理以及協(xié)同工作的能力。短期目標(biāo)是使學(xué)生畢業(yè)后能很快融入企業(yè)，參與企業(yè)PDM/PLM平臺(tái)的應(yīng)用和實(shí)施。

課程開設(shè)之初，沿用傳統(tǒng)的“傳授-接受”教學(xué)模式，主要以課堂理論授課+上機(jī)實(shí)踐的教學(xué)方式。實(shí)際教學(xué)過程中，PLM軟件平臺(tái)屬于管理和應(yīng)用技術(shù)融合類軟件，功能比較復(fù)雜，與傳統(tǒng)應(yīng)用型軟件比較，要求學(xué)生對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)管理及產(chǎn)品開發(fā)流程有一定的了解，才能較好的理解軟件各項(xiàng)應(yīng)用功能的意義和作用。由于缺乏實(shí)際的企業(yè)體驗(yàn)，僅通過文字性的工程實(shí)際案例介紹，學(xué)生感覺產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理離自己很遠(yuǎn)，在理論學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)習(xí)枯燥無味，學(xué)生往往更傾向于軟件功能學(xué)習(xí)，達(dá)不到課程培養(yǎng)目標(biāo)。

為了更好的達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，課題組從2016年開始了課堂教學(xué)模式的探索。在教學(xué)中，在參考類似課程教學(xué)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，[3-5]開展了“以項(xiàng)目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的課堂教學(xué)模式改革探索。

1 課堂教學(xué)改革基本思路

采用“三維一體”的方式進(jìn)行教學(xué)（圖1）。

課程在基本理論概念的講解方面，采用講練結(jié)合的方式，采用基于任務(wù)的學(xué)習(xí)方式，促使學(xué)生主動(dòng)思考，主動(dòng)學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能時(shí)，采用軟件體驗(yàn)+項(xiàng)目演練的方式，采用微視頻方式讓學(xué)生課前提前學(xué)習(xí)功能，在基本功能學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，基于CDIO工程教育理念，以工程項(xiàng)目形式，將機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)的各門前續(xù)課程有機(jī)地聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn) “做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教和學(xué)”。在教學(xué)實(shí)踐中，模擬企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)中的參與角色和設(shè)計(jì)制造流程，學(xué)生組成項(xiàng)目組，協(xié)同完成一個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)。通過該項(xiàng)目，學(xué)生綜合應(yīng)用已掌握的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)知識(shí)，完成產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析、工程管理等多個(gè)各環(huán)節(jié)。通過基于PLM平臺(tái)的項(xiàng)目實(shí)踐，使學(xué)生深刻理解和體驗(yàn)企業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造過程集成的實(shí)現(xiàn)過程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神和學(xué)生基于項(xiàng)目的產(chǎn)品開發(fā)能力。在PDM實(shí)施部分，采用案例教學(xué)+課堂討論方式，使學(xué)生對(duì)PDM/PLM技術(shù)的內(nèi)涵理解更深入。同時(shí)，了解實(shí)施一個(gè)PDM/PLM的基本步驟和條件。

2 課堂教學(xué)改革實(shí)施方案

根據(jù)教學(xué)大綱，該課程的主要教學(xué)內(nèi)容如圖2。

具體改革方案如下（根據(jù)課程的具體內(nèi)容，針對(duì)課程教學(xué)中擬采用新的教學(xué)方式部分進(jìn)行介紹，沿用傳統(tǒng)教學(xué)方式部分不再做介紹）：

任務(wù)1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理概述

任務(wù)：重點(diǎn)介紹兩個(gè)W，即why PDM？ What is PDM？對(duì)制造企業(yè)所面臨的市場環(huán)境進(jìn)行分析，引出產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理需求、概念和內(nèi)涵。

教學(xué)改革手段：任務(wù)驅(qū)動(dòng)與案例教學(xué)方式開展：

首先對(duì)制造企業(yè)面臨的環(huán)境變化及技術(shù)發(fā)展進(jìn)行介紹。

引入任務(wù)（任務(wù)單見圖3）：請學(xué)生根據(jù)前續(xù)所學(xué)課程，重點(diǎn)分析計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在企業(yè)中應(yīng)用帶來的益處以及可能產(chǎn)生的問題。（方式：現(xiàn)場討論），對(duì)學(xué)生討論結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，解決概述中第一個(gè)“W”。

在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，引入案例：引入企業(yè)應(yīng)用PDM系統(tǒng)前后的工廠實(shí)際案例對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)第二個(gè)“W”。給出PDM和PLM的概念和內(nèi)涵。

任務(wù)2 PDM/PLM的原理（教學(xué)難點(diǎn)）

根據(jù)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的對(duì)象分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹PDM的三個(gè)關(guān)鍵模型即產(chǎn)品模型、過程模型及項(xiàng)目模型，以及三個(gè)模型中的主要對(duì)象及關(guān)鍵屬性。

教學(xué)改革手段： 采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)與案例教學(xué)結(jié)合方式開展，其中任務(wù)按每組3-4人，分組完成任務(wù)的方式進(jìn)行。以課程核心內(nèi)容 PDM的關(guān)鍵模型為例：

引入任務(wù)：提出要求，請學(xué)生結(jié)合已有知識(shí)，設(shè)計(jì)如何對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)資源進(jìn)行管理的方案。對(duì)方案進(jìn)行評(píng)述，總結(jié)，引入面向?qū)ο蟮募夹g(shù)。

引入案例，通過面向?qū)ο蟮募夹g(shù)案例及相關(guān)知識(shí)的介紹，使學(xué)生理解面向?qū)ο蠹夹g(shù)及為什么PDM系統(tǒng)要采用這一技術(shù)。

任務(wù)3 PDM的主要功能+任務(wù)4 PDM的集成

在任務(wù)三學(xué)習(xí)過程中，結(jié)合教學(xué)軟件和實(shí)例，使學(xué)生深入理解PDM的核心功能。任務(wù)四（PDM的集成與應(yīng)用）后，學(xué)生了解PDM如何與企業(yè)其它應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成設(shè)計(jì)。

教學(xué)改革手段：改變原有分功能模塊介紹的方式，采用項(xiàng)目主導(dǎo)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式開展。

（1）引入企業(yè)實(shí)際案例，通過案例說明，使學(xué)生理解為什么PDM系統(tǒng)要具有文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、項(xiàng)目管理、權(quán)限管理、流程管理等功能模塊。

（2） 改變原有教學(xué)順序，首先對(duì)教學(xué)實(shí)踐中需要應(yīng)用的PLM平臺(tái)的管理功能進(jìn)行介紹。對(duì)于系統(tǒng)功能使用方面，提供一個(gè)簡單的具體操作實(shí)例，采用錄制操作過程視頻方式，由學(xué)生課后自行學(xué)習(xí)和熟悉系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

（3）將原課程內(nèi)容的PDM的集成與任務(wù)3進(jìn)行融合。以簡單產(chǎn)品為案例，訓(xùn)練學(xué)生熟悉文檔管理、零部件信息管理和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理。

（4）在此基礎(chǔ)上采用基于情景的方式，引入虛擬企業(yè)情景，包括虛擬企業(yè)的組織架構(gòu)，崗位設(shè)置及企業(yè)項(xiàng)目管理模式，設(shè)計(jì)3個(gè)不同流程的項(xiàng)目型任務(wù)，組織學(xué)生按照真實(shí)的角色進(jìn)行工作：把學(xué)生分為5人/組，使學(xué)生體驗(yàn)：①項(xiàng)目管理的流程：從項(xiàng)目啟動(dòng)開始，按照工廠產(chǎn)品開發(fā)方式，建立項(xiàng)目組，自主進(jìn)行分工，制定項(xiàng)目進(jìn)度；②產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程：通過設(shè)計(jì)主管、項(xiàng)目經(jīng)理、設(shè)計(jì)人員的角色分工以及設(shè)計(jì)、校對(duì)、審核、批準(zhǔn)直至歸檔的流程管理，體現(xiàn)出產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、三維建模、運(yùn)動(dòng)仿真、二維工程圖出圖等各個(gè)環(huán)節(jié)；通過以上項(xiàng)目案例的進(jìn)行，把PLM功能平臺(tái)中關(guān)鍵功能：項(xiàng)目管理、任務(wù)管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、零部件管理、組織管理的關(guān)鍵功能進(jìn)行完整體驗(yàn)和學(xué)習(xí)。同時(shí)使學(xué)生學(xué)會(huì)在生產(chǎn)流程中如何相互溝通和相互協(xié)作，提升自身工程技術(shù)應(yīng)用能力。

任務(wù)4 PDM/PLM系統(tǒng)實(shí)施方法

任務(wù)4的學(xué)習(xí)中，要求了解PDM的實(shí)施目標(biāo)與內(nèi)容、PDM的選型、PDM成功實(shí)施的關(guān)鍵要素；掌握PDM的實(shí)施特點(diǎn)與基本步驟、PDM實(shí)施中的信息建模。

教學(xué)改革手段：

按每組5人左右，分組引入任務(wù)和項(xiàng)目。

引入任務(wù)：以已實(shí)施PDM系統(tǒng)的具體企業(yè)案例為資料，請學(xué)生根據(jù)案例，從案例中總結(jié)：（1）企業(yè)實(shí)施PDM所做的基礎(chǔ)工作 ；（2）PDM系統(tǒng)實(shí)施的步驟；（3）PDM系統(tǒng)實(shí)施中的關(guān)鍵要素。

引入項(xiàng)目：模擬企業(yè)實(shí)際情況，引入5個(gè)左右模擬企業(yè)項(xiàng)目，學(xué)生制定PDM選型和PDM實(shí)施策略，并由各小組分別做出評(píng)價(jià)。在過程中，教師擔(dān)任引導(dǎo)和實(shí)施需求方角色。

任務(wù)5 綜合訓(xùn)練：

在課程最后，為了對(duì)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行綜合考核，采用綜合項(xiàng)目考核方式進(jìn)行。項(xiàng)目模擬構(gòu)建一個(gè)中小型的企業(yè)PDM 項(xiàng)目。每個(gè)項(xiàng)目組中都存在諸多角色，主管工程師、主任工程師、設(shè)計(jì)人員等，各個(gè)角色要團(tuán)結(jié)協(xié)作才能保證整個(gè)項(xiàng)目成功完成。項(xiàng)目要滿足以下要求：①使學(xué)生理解客戶需求是企業(yè)及應(yīng)用項(xiàng)目的關(guān)鍵所在；②使學(xué)生能在項(xiàng)目中學(xué)到完整的 PDM 項(xiàng)目開發(fā)實(shí)施流程；③使學(xué)生充分體驗(yàn)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的工作方式，明確自身應(yīng)該具備的能力。項(xiàng)目由學(xué)生按5人一組，自由組合，項(xiàng)目擬選擇學(xué)生較為熟悉的，已在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)過程中接觸的減速器的開發(fā)設(shè)計(jì)，通過項(xiàng)目使學(xué)生全面體驗(yàn)PLM平臺(tái)在企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)一體化流程的組織分工和協(xié)同管理的功能和作用。

3 課堂改革取得的教學(xué)效果及其評(píng)價(jià)

通過在教學(xué)中采用以上課堂改革思路，從學(xué)生的課堂討論、課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及考試成績等作業(yè)以及學(xué)生的教學(xué)反饋中，可以看出實(shí)際的教學(xué)效果還是有取得較大成效的（表1、表2）：

從對(duì)比可看出，改革后學(xué)生的平均成績有了較大提升。教學(xué)改革中采用課前任務(wù)及微視頻等方式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成了課前自覺預(yù)習(xí)，使學(xué)生在課堂授課過程中學(xué)會(huì)更有針對(duì)性的思考，對(duì)課堂授課重點(diǎn)更加清楚。而且學(xué)生普遍反應(yīng)通過項(xiàng)目的方式，有了對(duì)PDM平臺(tái)的功能和作用有了更深入理解。使他們工程實(shí)踐能力有了較大提升。項(xiàng)目改革過程和結(jié)果得到了學(xué)生的認(rèn)可和支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 安晶，王偉，黃曙榮."卓越工程師"背景下具有行業(yè)特色的PDM精品課程建設(shè)[J].教育教學(xué)論壇，2015（49）：135-136.

[2] 安晶，花鋒，黃曙榮.PDM課程翻轉(zhuǎn)課堂有效實(shí)施探析[J].教育教學(xué)論壇，2018（10）.

[3] 崔曉華，王晶，孫芳.管理信息系統(tǒng)課程中案例實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2015（2）：106-107.

[4] 張海濤.“產(chǎn)品導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)模式的探索與實(shí)踐[J].遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011.13（6）：22-24.

[5] 巫華芳，曾祥光.基于項(xiàng)目的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究與實(shí)踐——以《大學(xué)信息技術(shù)基礎(chǔ)》為例[J].贛南師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2015.36（3）：90-93.