CBR技术在《模具CAD/CAM》教学中的应用

徐其航，魏协奔

（1.揭阳职业技术学院 机电工程系，广东 揭阳 522051；2.汕头职业技术学院 机电工程系，广东 汕头 515078）

0 引 言

CAD/CAM 技术在制造业中起着至关重要的作用，模具CAD/CAM 技能型人才是熟练应用先进的CAD/CAM 软件，掌握数控加工实用技术和模具制造专业知识的综合型技能人才。

《模具CAD/CAM》是模具专业高年级开设的专业必修课，旨在拓宽学生的知识面，提高学生CAD/CAM 技术应用能力。经过课程学习，学生能将模具设计的专业知识与CAD/CAM 软件结合，能根据设计任务完成产品的模具设计与核心零件的加工编程。传统的CAD/CAM 软件教学往往停留在如何操作软件命令上，没有将软件应用与模具设计结合，缺乏与模具设计专业知识的融会贯通[1]。

针对高职院校学生的实际情况，进行课程教学内容和教学技术的整合，摒弃了传统理论知识，选取专业技能技术，运用CBR 技术教学法，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的主动性，促使学生积极投入到课程学习中。

1 整合课程内容

《模具CAD/CAM》是模具专业的专业技能课，在高职高专、大学本科、研究生教育阶段均有开设。课程内容包含CAD/CAM 基础知识、几何建模、设计方法、计算机图形学、软件工程、数据库等，综合性和实践性强，是新技术发展的产物。研究生教育阶段主要是学习《模具CAD/CAM》的基础知识、计算机图形学、软件工程和数据库知识等；大学本科教育阶段主要是学习《模具CAD/CAM》的基础知识、CAD/CAM 软件等。因此在教学内容上，针对高职高专学生的实际情况，采用少理论多实践的教学原则，主要教授CAD/CAM 软件操作技能。在过去的教学活动中，强调CAD/CAM 软件的命令介绍，缺乏运用软件建模的方法和思路，不能将专业技术知识和生产活动结合，这种学术型的教学方式无法适应高职教育对高素质技能型人才培养目标的要求[2]。

高职高专以“必须、够用”为教学原则，考虑学生的实际情况，《模具CAD/CAM》主要通过UG 软件教学，以实操实训为主，发挥学生的积极主动性，激发学生自主学习的能力[3]。揭阳职业技术学院的模具设计与制造专业与巨轮智能装备股份有限公司和广东大立模具有限公司施行“厂中校”合作办学模式，采用“2+1”人才培养模式，即2 年在校内学习专业技术知识，1 年到上述公司参加生产实践教学活动。考虑院校客观实训条件和公司对技术人才的需求，结合专业指导委员会意见，《模具CAD/CAM》课程教学过程中主要教授UG10.0软件。在课程教学中采用项目教学、任务驱动的教学模式，满足了培养技能型人才的需求，培养了企业和社会所需的合格人才。

2 CBR技术教学法运用

基于实例推理（case based reasoning，CBR）是采用过去求解类似问题的成功经验和实例获取当前设计问题的类比推理模式，能提高产品设计成功率，降低成本，缩短开发时间[4]。由于《模具CAD/CAM》是一门实践性较强的技能课程，将CBR 技术教学法应用到该课程的教学活动中，实施讲授案例和上机实践相结合的教学方式，发挥学生的主体作用，将被动的接受知识改变为主动学习，提高了学生积极性和参与热情。学生在学习过程中能及时发现问题、解决问题，提高学生解决问题的能力。同时强调学习软件要多实践操作，进行总结教学和启发性思考教学。《模具CAD/CAM》实务性较强，在课程教学活动中注重采用CBR技术完成教学过程。

在“基于实例推理技术”教学模式中[5]，教学实例的选取设计是整个教学环节的关键，实例设计的好坏直接影响教学效果。在设计教学实例时，根据实例的难易划分不同的任务，即将一个综合实例划分为若干个相互独立又相互联系的子实例。每个子实例都包括教学知识点、重难点，实例推理技术教学流程如图1所示。

图1 实例教学流程

现以游戏机手柄上盖模具CAD/CAM 实训为例，介绍基于实例推理教学活动的全过程。

（1）明确实例目标并制定教学实例方案。教师设计教学实例后分发给学生，然后学生确定该实例目标，分析完成实例所需要的基本知识。学生自愿选择组员，每组施行组长负责制，以3～5 名学生为1组为宜，以团队的形式完成实例实训，根据实例的难易程度和组员的知识储备情况进行分工，最后协调完成该实例实训。

（2）教学实例的实施。根据实例难易程度，该项目可以分为3 个子实例，可以由组内几名学生协调完成。第一个子实例是游戏机手柄上盖的实体造型，可由1名学生完成。运用UG软件完成游戏机手柄上盖三维模型，如图2所示。

第二个子实例为游戏机手柄上盖模具设计，如图3所示。完成游戏机手柄上盖建模后，进入UG的Mold Wizard 模块，通过加载模型、定义成型镶件、型腔布局、模具分型、装载模架、加入标准件、建立浇注系统、建立冷却系统等，完成了游戏机手柄上盖的模具设计。该子实例较复杂，需要2 名学生协调完成。

第三个子实例为游戏机手柄上盖模具的型芯和型腔板设计，如图4 所示，运用UG 的制造模块进行数控加工编程，定义加工环境和初始化加工设置，创建4 个父节点组（刀具、方法、几何体、程序），再创建操作，生产刀具轨迹、模拟刀具轨迹和后处理生产NC代码等，由1名学生完成。

图2 游戏机手柄上盖

图3 游戏机手柄上盖模具

图4 游戏机手柄上盖的型芯和型腔板

型芯及型腔板的数控加工模拟过程，主要培养学生运用UG 制造模块完成实例数控编程。组内成员完成实例说明书和二维图、三维实体建模，设计该零件的模具，分别对型芯、型腔板进行数控编程，并进行模拟加工[6]。说明书包含实例设计、制造、编程等过程。图5 所示为型芯的数控编程，图6 所示为型腔板的数控编程。

图5 游戏机上盖型芯数控编程

图6 游戏机上盖型腔板数控编程

（3）实例评价。完成该实例后，每名组员对自己所做的工作进行总结，同时组内成员对每名组员完成的工作进行评价，分析优缺点；然后组内成员修改已完成实例说明书，并制作PPT课件进行答辩。答辩时由多位专业指导教师和全班学生参与，答辩过程中学生和教师都可以提问，要求该组学生回答，最后教师对该组完成项目的结果和过程进行评价，指出创新点和不足，提出需要改进的地方。通过多组学生的总结来看，学生生产实践经验欠缺。在实例实施过程中应鼓励学生去参与合作企业实际产品的开发、生产过程。高职高专学生大多觉得理论教学枯燥无味，缺乏对理论学习兴趣，而对实践实训的学习积极性较高，指导教师应多带领学生去参观校企合作的企业，鼓励学生多与企业技术人员接触和探讨，以提高学生的学习积极性，激发学生对专业的兴趣，培养对专业学习的信心[7]。

（4）实例推理。通过上述实例教学，在《模具CAD/CAM》教学活动中划分成多个实例教学，使学生通过完成实例学习就能掌握UG 软件的草图、实体建模、模具设计、数控编程模块等知识，同时学生学习完成后都有自己的学习成果，获得了满足感，促使其学习塑料模设计的知识，为从事模具设计工作奠定了基础。

3 结束语

通过实践证明，将CBR 技术应用到《模具CAD/CAM》课程教学中，采用CBR 技术教学的课堂教学模式，提高了学生的学习积极性，激发了学生的学习的兴趣，为学生就业奠定了基础。

运用基于案例推理技术的教学活动过程，要求学生在完成实例过程中综合运用多方面的专业技术知识，促使学生主动学习相关的内容，为学生综合掌握专业技能和专业知识储备提供了切入点，提高了学生掌握专业领域的知识技能要求。

基于实例推理技术在课程教学中的应用，毕业生完成了实例教学活动后，在用人单位获得了肯定，得到了社会的认可，服务了当地经济。