應(yīng)用型本科背景下《機(jī)械CAD/CAE/CAM》課程建設(shè)與實(shí)踐

張立新 史衛(wèi)朝 王麗潔

(西安理工大學(xué)，陜西 西安 710082)

課程建設(shè)是實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)而制定的教學(xué)科目及目標(biāo)、內(nèi)容、范圍和進(jìn)程的總和，不僅是保證教學(xué)質(zhì)量的重要手段，還是深化應(yīng)用型本科教學(xué)改革的關(guān)鍵。為了體現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)特色，圍繞“以評促建，評建結(jié)合，重在建設(shè)”的原則，結(jié)合西安理工大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)建設(shè)的需要，筆者與陜西法士特齒輪有限公司、陜西漢德車橋有限公司等同行組成課程建設(shè)組，依據(jù)本校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方案，對過程裝備與控制工程專業(yè)的《機(jī)械CAD/CAE/CAM》課程進(jìn)行了建設(shè)，主要包含課程目標(biāo)制定、課程標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)設(shè)施建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容與教材、教學(xué)方法與手段、教學(xué)考核與評價(jià)、教學(xué)文件與資料和課程網(wǎng)站等方面。

一、課程背景及目標(biāo)

《機(jī)械CAD/CAE/CAM》課程是西安理工大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)的核心課，課程內(nèi)容涉及面廣，對學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)踐操作技能要求高。主要培養(yǎng)學(xué)生通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械繪圖、設(shè)計(jì)和仿真加工，使學(xué)生具備裝備制造領(lǐng)域現(xiàn)代設(shè)計(jì)應(yīng)用能力，掌握CAD/CAE/CAM基礎(chǔ)知識(shí)和先進(jìn)制造技術(shù)，擁有CAD/CAE/CAM軟件的實(shí)踐操作能力，具備創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，了解CAD/CAE/CAM的最新技術(shù)及發(fā)展趨勢，能在裝備制造領(lǐng)域從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析，加工的高層次應(yīng)用型技術(shù)人才。

在講授本課程過程中，授課教師應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德和職業(yè)操作規(guī)范，提高學(xué)生的自學(xué)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和分析解決問題能力。

二、課程建設(shè)與實(shí)踐

(一)課程標(biāo)準(zhǔn)制定

本課程教學(xué)模式采用工作任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法，以學(xué)生為主導(dǎo)，按照“明確設(shè)計(jì)任務(wù)—分析設(shè)計(jì)方案—任務(wù)分配—具體實(shí)施—項(xiàng)目評估”的教學(xué)流程設(shè)計(jì)任務(wù)，使學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合技能水平得到較大提高。

根據(jù)陜西省裝備制造業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和機(jī)械CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，參考國家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)，課程設(shè)計(jì)了“零件三維建模、機(jī)構(gòu)裝配與仿真、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析和數(shù)控加工及仿真”四大項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目設(shè)置若干任務(wù)，各任務(wù)側(cè)重點(diǎn)不同，涵蓋基本技能知識(shí)點(diǎn)和綜合技能知識(shí)點(diǎn)。

由于本課程實(shí)用性強(qiáng)，因此我們對課程的課時(shí)進(jìn)行了以下分配：課堂教學(xué)32學(xué)時(shí)，主要講解基本技能知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生CAD/CAE/CAM軟件的基本操作技能，減少復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)及分析推理內(nèi)容等，使學(xué)生養(yǎng)成規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化操作習(xí)慣；實(shí)訓(xùn)教學(xué)4周，共112學(xué)時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生操作CAD/CAE/CAM軟件的熟練度，能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析，提高綜合應(yīng)用能力，課程設(shè)計(jì)方案部分內(nèi)容，見表1。

表1 課程學(xué)時(shí)安排

(二)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)的水平是課程建設(shè)的重要因素，直接影響教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合學(xué)校人才培養(yǎng)方案中的“雙聘制”，本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)由專業(yè)教師和企業(yè)工程技術(shù)人員組成，學(xué)校聘請陜西省裝備制造行業(yè)中的高技能工程技術(shù)人員來學(xué)校講述涉及企業(yè)的任務(wù)模塊，同時(shí)派遣專業(yè)教師到企業(yè)一線或培訓(xùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行學(xué)習(xí)鍛煉，提高教學(xué)團(tuán)隊(duì)的整體水平。

(三)教學(xué)設(shè)施建設(shè)

為滿足項(xiàng)目式教學(xué)模式要求，學(xué)校對《機(jī)械CAD/CAE/CAM》機(jī)房進(jìn)行了重新規(guī)劃，按10人一組的方式將計(jì)算機(jī)位置進(jìn)行了調(diào)整，方便了小組成員之間的溝通，并且對CAD/CAE/CAM軟件進(jìn)行了更新升級。

(四)課程教學(xué)內(nèi)容的選取

《機(jī)械CAD/CAE/CAM》課程內(nèi)容與過程裝備與控制工程專業(yè)其他核心課程聯(lián)系緊密，內(nèi)容繁多，為了突出課程的實(shí)用性和實(shí)踐性，課程項(xiàng)目組依據(jù)以下三方面確定了教學(xué)內(nèi)容，見表2所示。

1.與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對接的內(nèi)容

職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)屬于工作標(biāo)準(zhǔn)，是國家對從業(yè)人員工作能力水平的規(guī)范性要求，將教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對接，就是將學(xué)歷教育與工作標(biāo)準(zhǔn)對接，目的是培養(yǎng)出符合社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。在保證課程體系的前提下，我們將職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對機(jī)械CAD/CAE/CAM要求的知識(shí)點(diǎn)加入課程內(nèi)容中，增加國家職業(yè)技能鑒定題庫中的案例，使課程內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)更加全面，準(zhǔn)確。

2.與企業(yè)生產(chǎn)對接的內(nèi)容

為保證課程內(nèi)容具有針對性和時(shí)效性，課程項(xiàng)目組與企業(yè)技術(shù)人員反復(fù)討論研究，提煉出各企業(yè)的典型產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝，涉及產(chǎn)品裝配、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析，典型零件的數(shù)控加工等方面。根據(jù)這些資料，我們發(fā)現(xiàn)機(jī)械零件中復(fù)雜曲面部件較少，結(jié)構(gòu)較為規(guī)則，與工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的產(chǎn)品有較大不同，因此課程內(nèi)容中可減少曲面建模部分，加強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)體建模內(nèi)容。

3.與技能比賽對接的內(nèi)容

職業(yè)技能比賽代表操作技能水平的高低，與生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)，將CAD/CAE/CAM技能比賽的題目納入課程內(nèi)容中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。在實(shí)訓(xùn)過程中，根據(jù)技能比賽要求，增加高強(qiáng)度、高難度的訓(xùn)練內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能規(guī)范和職業(yè)素質(zhì)，養(yǎng)成良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣。

表2 課程內(nèi)容安排

(五)教學(xué)方法與手段選擇

課程教學(xué)過程中采用項(xiàng)目式教學(xué)法為主導(dǎo)，按照“項(xiàng)目、任務(wù)、實(shí)施”三個(gè)層次實(shí)施理實(shí)一體化教學(xué)。課程教學(xué)實(shí)施過程中，要求學(xué)生不僅懂得操作方法，也懂得設(shè)計(jì)原理，不能因?yàn)樽⒅貙?shí)踐操作能力的培養(yǎng)，而忽視學(xué)生基本理論知識(shí)的積累，為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)“校企合作、產(chǎn)教融合”，使教學(xué)資源得到合理配置，《機(jī)械CAD/CAE/CAM》課程教學(xué)中若涉及到企業(yè)產(chǎn)品的任務(wù)時(shí)，可邀請企業(yè)相關(guān)人員到學(xué)校為學(xué)生指導(dǎo)，加深學(xué)生對企業(yè)產(chǎn)品的感性認(rèn)識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)，在實(shí)訓(xùn)周內(nèi)教師可帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)參觀產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)流程。加強(qiáng)企業(yè)人員與學(xué)生交流溝通，不僅能提高學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析能力，還能夠幫助學(xué)生了解專業(yè)，引導(dǎo)就業(yè)。

《機(jī)械CAD/CAE/CAM》課程內(nèi)容涉及面廣，學(xué)生需要掌握的知識(shí)點(diǎn)較多，為保證高水平的教學(xué)質(zhì)量，可采取多樣化的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生從“聽”到“講”轉(zhuǎn)變。為達(dá)到良好的教學(xué)效果，《機(jī)械CAD/CAE/CAM》課程可借助以下教學(xué)手段：

1.開展優(yōu)秀作品欣賞，增加視頻教學(xué)內(nèi)容。課堂教學(xué)過程中，教師可在任務(wù)開始前，向?qū)W生展示往屆學(xué)生完成的優(yōu)秀作品，使學(xué)生對任務(wù)有感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)為學(xué)生提供課后習(xí)題的視頻，幫助學(xué)生完成課后練習(xí)。

2.增加實(shí)習(xí)工廠實(shí)操機(jī)會(huì)。教師講述數(shù)控加工及仿真項(xiàng)目時(shí)，學(xué)生可在實(shí)習(xí)工廠的數(shù)控機(jī)床上輸入經(jīng)過CAM后置處理得到的程序，經(jīng)過數(shù)控機(jī)床加工，能增強(qiáng)學(xué)生對企業(yè)生產(chǎn)加工的認(rèn)識(shí)感受，懂得機(jī)床操作基本規(guī)程。

3.采取激勵(lì)式教學(xué)方法。本課程的平時(shí)成績比重較高，教師可以對任務(wù)完成較快的小組給予加分獎(jiǎng)勵(lì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)，增強(qiáng)集體榮譽(yù)感。

(六)教學(xué)考核與評價(jià)

為了科學(xué)地對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評價(jià)，體現(xiàn)“公正、公平和權(quán)威性”，課程建設(shè)組對課程考核評價(jià)采取了以下方式：

1.以平時(shí)考核為主導(dǎo)

本課程考核由平時(shí)考核和期末考核組成，平時(shí)考核占70%，主要包括上課考勤、任務(wù)完成結(jié)果、獎(jiǎng)勵(lì)成績等，它影響著學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及教學(xué)效果，也體現(xiàn)著公正性和公平性。期末考核占30%，主要針對學(xué)生的綜合應(yīng)用能力進(jìn)行考試，課程建設(shè)組將多年積累的職業(yè)資格認(rèn)證試題進(jìn)行整理，建立了《機(jī)械CAD/CAE/CAM》試題庫。期末考試時(shí)，學(xué)生通過學(xué)號在考試系統(tǒng)平臺(tái)上隨機(jī)得到考題進(jìn)行考試，避免了考試過程中出現(xiàn)“復(fù)制”“粘貼”現(xiàn)象，保證了考試的權(quán)威性。

2.期末考試與軟件資格證書結(jié)合

為了落實(shí)五個(gè)對接中的“職業(yè)資格證書與學(xué)歷證書對接”，推行“雙證制”，課程建設(shè)組將期末考試與職業(yè)資格證書結(jié)合。期末考試前，教師與認(rèn)證單位確定考試相關(guān)事宜，學(xué)生期末成績合格，便可獲得相應(yīng)資格證書。

(七)教學(xué)文件及課程網(wǎng)站建設(shè)

課程建設(shè)組認(rèn)真地建立和完善了課程教學(xué)文件及資料，先后編寫了《機(jī)械CAD/CAE/CAM》課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃、講課教案、習(xí)題庫、試題庫、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書等，使教學(xué)過程規(guī)范化、制度化。在2010年教育部教育管理信息中心舉辦的第十屆全國多媒體課件大賽中，本專業(yè)教師設(shè)計(jì)制作的《機(jī)械CAD/CAM技術(shù)》課件獲得了二等獎(jiǎng)的優(yōu)秀成績。

目前，課題組已經(jīng)在校園網(wǎng)上建立《機(jī)械CAD/CAE/CAM》課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站，提供本課程各個(gè)任務(wù)的教學(xué)視頻及相關(guān)資料，幫助學(xué)生進(jìn)行課外學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生與教師之間的溝通。此外，為了使教學(xué)資源課能夠得到充分利用，課程組老師正著手建立“微課”平臺(tái)。

三、結(jié)束語

本課程對我院14級學(xué)生試點(diǎn)后，取得了較好的教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)然，課程在實(shí)踐過程中也存在一些問題，例如企業(yè)技術(shù)人員來校指導(dǎo)時(shí)間具有不確定性、學(xué)生操作數(shù)控機(jī)床時(shí)間不足等。今后，我們會(huì)及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極解決課程實(shí)踐過程中存在的問題，為我院其他專業(yè)核心課程的建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)和參考。