基于卓越计划的机械CAD/CAM技术课程教学改革与探索

2013-02-01司马中文高军张海云

中国教育技术装备 2013年18期

司马中文高军张海云

山东理工大学机械工程学院山东淄博 255049

1 引言

2010年6月23日，教育部在正式启动“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”），山东理工大学机械设计制造及其自动化专业成为首批试点专业之一。“卓越计划”遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则，改革工程教育人才培养模式，提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力，培养能够适应经济和社会发展需求的各类工程科技人才。“卓越计划”要求以强化工程实践能力与工程创新能力为核心，重构课程体系，对课程内容、教学方法等进行全方位改革。

CAD/CAM技术是随着计算机和数字化信息技术发展而形成的新技术，也是数字化、信息化制造技术的基础，其发展和应用对制造业产生巨大的影响和推动作用。现今不仅CAD/CAM本身已形成规模庞大的产业，而且为制造业带来巨大的社会效益和经济效益。进入21世纪，我国逐步成为世界的制造业中心，需要大批制造技术应用人才。加强“机械CAD/CAM技术”教学，帮助学习和掌握CAD/CAM的原理、方法与技术，提高机械工程专业人才培养质量，适应形势的发展和社会需要，是实现机械类应用型人才培养的重要环节。

“机械CAD/CAM技术”作为机械设计制造及其自动化专业重要的专业基础课程，综合性及实践性都很强。由于课程涉及的学科和知识点多、纯粹的理论教学难以激发学生的积极性和创造性。笔者通过多年的教学实践，按照“卓越计划”的原则和要求，对本课程的的教学工作进行了有效的改革和探索，通过建立课程一体化教学体系、改革课堂教学方法、强化实践教学，使学生掌握CAD/CAM的基本概念、基本原理，培养学生的CAD、CAM技术应用能力及创新意识，为从事CAD/CAM技术的研究、开发及其在工程技术领域中的应用打下坚实基础。

2 机械CAD/CAM技术课程教学改革

2.1 课程一体化教学体系的建立

机械CAD/CAM技术课程涉及的内容广泛，在教学内容的安排上各个学校会有所取舍。山东理工大学的培养目标是培养应用性人才，因此，笔者对本课程的教学定位是让学生了解基本的CAD/CAM技术的原理，熟练利用CAD/CAM软件进行产品建模和数控编程，并对软件的二次开发有所了解。因此，课程讲解的重点是CAD、CAM的基本理论和软件应用，其他内容讲解相对较少。

因为本课程的教学学时限制，要达到本课程的教学目标仅靠有限的学时很难完成，所以学校在课程设置中注重相关课程的一体化教学。除了从其他专业课获取一定的CAD/CAM技术的相关知识外，为了提高学生的软件应用能力，在各年级相继开设了“AutoCAD二维绘图”“C语言”“3D工程设计”等课程，课程间内容互相衔接。在具体课程教学中，打破单一课程独立教学的模式，把相关课程联合起来一体化教学，使教学内容上相辅相成。

如在安排课程时把与本课程紧密相关的“3D工程设计”和“数控技术”课程与本课程在一个学期开课，其中“3D工程设计”课程根据本课程的需要选择功能较齐全的UG软件作为教学软件，本课程在教学过程中也选择UG作为基础教学软件，让学生在学习软件使用的同时了解软件的基本工作原理。

同时，学生数控技术课程已进行CAM基本理论的学习，笔者在进行CAM部分的教学时只是对数控技术课程进行了有利的衔接。如学生在数控技术中只进行了图形加工的手工编程，后续重点进行自动编程的教学，并把相关的实验教学也结合在一起进行。为在本课程让学生了解简单的二次开发原理，在早期进行的“程序设计语言（C语言）”的教学中也增加了图形处理的内容。

近两年的教学实践证明，这种相关课程联合教学的实践是非常有效的。

2.2 改革课堂教学方法

CAD/CAM技术课程本身的课堂教学内容理论性强，单纯的语言教学很难激发学生对课程的兴趣和促进应用能力的提高。因此，在教学过程采用多种教学手段来增强教学的效果。

1）课程基础理论的教学结合软件的应用展示进行，这样，学生既掌握了CAD/CAM的基本理论，也促进了对软件的学习。

2）为让学生了解软件二次开发的方法，笔者在教学过程中不但教育学生学习利用软件本身提供的二次开发接口进行开发的方法，而且自行编写大量的应用程序进行课堂演示，鼓励学生利用学过的程序设计语言编写简单的开发程序。

3）不断更新课程内容，充分利用多媒体等辅助教学手段，把本课程最新的研究成果和应用实践展现出来，大大提高学生学习的兴趣。

4）建立本课程学习的教学网站，学生可以通过网站进行课程的预习和复习，结合教师的课堂教学，使学生对知识的掌握更为牢固。

5）为鼓励学生学习知识和掌握知识的能力，在课程中开展课堂讨论课，针对学生感兴趣的某一前沿性的话题展开讨论；课后要求学生查找相关资料对讨论的内容进行总结，写出小论文。

2.3 强化实践教学

课程一体化的教学大大增加了学生进行实践的机会，也促进了学生对各门课程的理解和实际应用能力的提高。本课程和其他相关课程进行的实践性的训练主要包括下面一些内容。

1）在CAD部分的教学中，“3D工程设计”软件的学习和本课程的上机教学提供的时间都很难让学生对软件有较好的掌握，而两门课程的一体化教学使得学生有较多的时间学习复杂产品的CAD建模，不但掌握了CAD的基本理论，还大大提高了学生利用计算机进行三维数字化产品设计的能力。

2）CAM部分的教学内容重点是培养学生利用UG软件进行自动编程并操作数控机床。因为在“数控技术”课程的学习中学生已经初步掌握了数控加工的理论和手工编程的方法，所以本课程在CAM部分的教学紧密结合数控技术的教学，两课程的实验部分结合在一起成为“CAM实训”，重点利用UG软件进行建模、手工编程和自动编程的学习，利用学校提供的实验型数控机床进行实物的加工。通过CAM实训，学生初步掌握了CAD/CAM的一体化技术和计算机图形自动编程的方法，并熟练掌握数控机床的操作。

3）学校为了进一步促进学生学习和利用软件能力的培养，还在课程体系中安排了两周的“机械CAD/CAM课程设计”，通过机械CAD/CAM课程设计，学生可以不但可以学习机械产品的设计方法，更重要的是通过设计让学生可以得到机械产品三维设计的专项训练以及数控加工的实训，进一步增加学生产品设计与数控加工的实际应用能力。