机械行业相衔接的数字化设计与制造方向课程建设探索与研究

2017-03-08方喜峰朱成顺

黑龙江科学 2017年17期

关键词：课程体系方向数字化

张辉，方喜峰，朱成顺

(江苏科技大学机械工程学院，江苏镇江 212003)

机械行业相衔接的数字化设计与制造方向课程建设探索与研究

张辉，方喜峰，朱成顺

(江苏科技大学机械工程学院，江苏镇江 212003)

本文从培养方向、企业需求、学生兴趣等角度进行分析，并从资源整合、课程范围、师资培训、学生反馈等方面进行研究与探讨，形成一套合理的针对机械专业高年级学生开设的数字化设计与制造方向的课程体系，对于类似方向的课程体系建设具有一定的参考价值。

机械行业；数字化设计与制造；课程建设；体系建设；探索与研究

Abstract: This paper analyzes from the aspects of training direction, enterprise demand and student’s interest, and discusses from the aspects of resource integration, curriculum scope, teacher training and student feedback, so as to form a reasonable set of digital design and manufacturing direction of the curriculum system for mechanical major, which has a certain reference value for the similar direction of the curriculum system construction.

Keywords: Machinery industry; Digital design and manufacturing; Curriculum construction; System construction; Exploration and research

1 机械行业相衔接的数字化设计与制造课程开展现状

数字化设计制造在机械制造及其自动化专业的课程主要体现在三个层次：第一个层次，伴随着行业“甩图板”的要求，从平面制图角度引入计算机辅助设计，并在工程制图课程上使用诸如Autocad类的平面画图软件进行辅助教学。第二个层次，20世纪90年代末—21世纪初，随着三维建模软件的兴起，机械课程教学渐渐有了三维建模、计算机辅助分析、数控加工类的课程，将数字化设计制造扩展至三维层面，并进一步延伸至加工和分析领域。第三个层次，随着MBD、PLM等技术的兴起与应用，数字化设计制造进一步在企业深入使用，并结合企业管理系统、制造执行系统等进行集成应用，需要配套的教育课程与之呼应。但目前普通高校在机械设计及自动化课程设置中较少开设此类课程，企业还需要花费大量时间和精力对毕业生进行信息化培训，机械行业衔接在数字化设计与制造领域缺口较大。现有的文献中，研究数字化技术在各行各业应用的记载较多，但对数字化设计与制造趋势下的高等教育课程研究较少。周大农等开展了基于校企协同共建平台以培养数字化设计与制造高技能人才的研究，从平台建设角度加强人才培养的实践环节；任国栋等从开放式实践体系入手开展课程体系及师生角色研究，从先进制造技术的宏观角度加强实践教学；陈善勇等从“回归工程”角度开展数字化制造技术研究生课程改革研究，整合了“机床与机器人数控技术”和“计算机辅助设计与制造”两门课程；袁飞等从基于工作过程导向开展了CAD/CAM精品课程建设的研究，与之类似从单个课程进行数字化技术的微观研究还有很多，但还未见到面向课程群或课程体系建设的中观研究。

2 课程建设需求分析

机械设计及其自动化是全国高校普遍开设的普适性专业，全国共有300多所高校设置了该专业。目前，江苏科技大学机械工程学院该专业在校人数约800人，于2011年入选国家“卓越工程师教育培养计划”试点高校学科专业名单。现有的课程培养方案中，中低年级学生以文化基础课学习为重点，在三年级开始进行方向选择，主要分为：先进制造方向、船舶与海工装备方向和数字化设计与制造方向。先进制造方向毕业生能初步掌握复杂机械产品智能制造、精密加工、计算机技术应用等先进制造技术，能对机械制造过程中出现的各类问题进行分析并提出解决方案。船舶与海工装备方向毕业生初步具备船舶与海工装备选型或配置的原理与方法，能承担船舶与海工装备设计、运行维护和管理等工作。数字化制造方向毕业生具备应用CAD/CAM/PDM软件及系统实施的能力，并初步具备分析、规划与实施企业信息化的能力。其中，数字化设计与制造方向是高年级学生选择较多的方向。

数字化设计与制造方向包括的主要课程有：PDM系统及实施、CAD/CAM二次开发技术、工艺仿真及优化技术，可选修虚拟样机技术应用、先进制造技术、UG CAM软件应用、工业工程技术与应用、模具设计、企业管理概论等。其中的大部分课程都以1种或1类数字化软件安排课程内容。除此之外，机械设计与制造领域类还包含文化基础课中的数字化相关课程，即工程图学中常用的AUTOCAD、三维建模软件、三维分析软件，等等。在近几年这些课程的教学中，教师总结、学生反馈的问题或现象主要包括以下几类：

第一，在PDM系统及实施、CAD/CAM二次开发技术的课程教学中，教师发现学生学习表现两极分化严重，少数同学学得很好，少数同学表示教学内容较难理解与接受。经调研后发现，学生普遍反映该类课程对计算机编程要求较高，需要学生对于计算机理论、编程语言、编译原理等具有较深的理解，而机械专业学生大部分先导课程仅有计算机基础和C语言之类的课程，缺乏衔接课程，而少数学得较好的同学则是对这方面兴趣浓厚，爱好计算机。

第二，在工艺仿真及优化技术、PDM系统及实施等课程教学中，教师发现学生较难理解该类课程的目的，或者表示不能理解为何需要学习这类课程。学生常说这样的课程与之前所学的机械原理、机械设计等课程内容相去较远，与前述学习过的课程基本无交集。加上学生之前并未接触过企业信息化、现代企业管理等概念，在实践环节参观学习时，由于课程时间安排的关系，企业导师也并未介绍这方面的内容。所以学生在学习后懵懵懂懂，无法体会这些内容在企业中的实际运用过程与作用。

3 体系建设研究与探讨

第一，数字化设计与制造课程体系主次不分明，层次不清晰。由于目前数字化设计与制造课程群建设处于探索阶段，还未有可参考的成功经验，教研室和实验室在课程体系建设中发挥的作用不积极等多方面原因，此类课程体系建设还未有明确思路与实际经验。这也造成了现有的课程建设中主次不分明，建设的层次脉络不清晰。同时，文化基础课、方向必选课与选修课之间划分不合理，必修课与选修课之间无合理的区分与设置原则，这在一定程度上造成或引起了其他课程设置的问题。学生在选课时无清晰的思路，教师在授课时也很难深入开展教学活动。

第二，相关先导课程或引论类课程设置不足，课程间衔接不充分且不合理。学生在学习过程中，由于没有引论类课程的概述性介绍，不能对各门课程间的关系有明确的认识，导致在学习过程中，各门课程的教学内容不能融会贯通，形成“信息孤岛”。先导类课程的基础知识薄弱，尤其是软件类课程基础知识较少，导致学生在学习相关概念时，没有合适的信息化理念，陷于软件的手工操作，变成了简单的点鼠标、按按钮，无法有深入的认识和体会。课程间顺序设置不合理，同样也导致了学生在还未具备相关基础知识的情况下，就要先学一些相对来说与企业实践更加紧密的课程，违背了因势利导的教学原则。

第三，课程设置缺乏与机械行业现有主流企业信息化实施情况的衔接，课程内容不能切合实际。由于现有的授课教师师资队伍有限，熟悉数字化设计与制造领域及方向的教师人数不足，具有工程经验与企业实际工作经验的授课教师更加缺乏，导致大部分的数字化课程教学都稍显空洞，课程内容大部分按照教材上的标准内容开展，缺乏新意，不能引发学生的兴趣。课程内容落后于现有的最新技术，有的甚至根本无法介绍与展现出数字化领域最新的研究成果，知识陈旧。据企业反馈，毕业生仍需要较长时间的企业信息化培训。