高職模具專業(yè)基于UG的CAD／CAM教學(xué)改革探討

雷 芳

（東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 東莞 523808）

高職模具專業(yè)基于UG的CAD／CAM教學(xué)改革探討

雷 芳

（東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 東莞 523808）

目前高職模具專業(yè)普遍存在沒有根據(jù)生產(chǎn)過程的要求突出實(shí)踐技能，無法形成解決專業(yè)實(shí)際問題的能力。文章探討了以CAD／CAM為主線進(jìn)行的教學(xué)改革，按模具生產(chǎn)過程要求制定課程體系，在課程實(shí)施過程中以項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法來提高教學(xué)質(zhì)量。

模具專業(yè)；教學(xué)改革；CAD／CAM；UG

1 模具專業(yè)現(xiàn)狀

現(xiàn)代模具工業(yè)已從傳統(tǒng)的勞動密集產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€人才密集和技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)。模具企業(yè)之間的激烈市場競爭，逐步體現(xiàn)在掌握高級技能的人才和模具的生產(chǎn)技術(shù)水平上。高職是培養(yǎng)高級技能人才的主體，主要為企業(yè)培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，能夠從事企業(yè)模具設(shè)計（CAD）、模具制造（CAM）、模具裝配調(diào)試和維修的高級技能人才。

目前，圍繞這一教學(xué)目標(biāo)開設(shè)的課程體系存在一些問題，開出的課程相互孤立，缺乏延續(xù)性。這樣，學(xué)生學(xué)習(xí)完前面的基礎(chǔ)知識后，不能及時得到鞏固，對于應(yīng)用也只能停留在簡單操作的層面，沒有根據(jù)生產(chǎn)過程的要求突出重點(diǎn)和實(shí)踐技能，無法形成解決本專業(yè)工程實(shí)際問題的能力。根據(jù)學(xué)生到企業(yè)工作的反饋情況，用人單位反映學(xué)生的在校學(xué)習(xí)與企業(yè)脫節(jié)，到工作崗位后要對學(xué)生進(jìn)行專門的技能訓(xùn)練才能上崗。因此，對模具專業(yè)進(jìn)行課程改革是一項(xiàng)日益突出的問題，對實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)的對接有著重大的意義。本文探討了以CAD／CAM為主線進(jìn)行的教學(xué)改革，在課程實(shí)施過程中以項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法來提高教學(xué)質(zhì)量。

2 按照生產(chǎn)過程要求制定專業(yè)課程體系

高職教育培養(yǎng)的人才主要是在生產(chǎn)過程中能從事技能性工作，學(xué)校應(yīng)當(dāng)基于生產(chǎn)過程構(gòu)建專業(yè)課程體系。這種基于生產(chǎn)過程開發(fā)與改革專業(yè)課程，要求以生產(chǎn)過程為參照整合陳述性知識與過程性知識，著眼于隱含在生產(chǎn)體系中的、整合了實(shí)踐知識與理論知識的生產(chǎn)過程知識的生成與構(gòu)建［1］。根據(jù)模具企業(yè)生產(chǎn)過程的要求，可以將模具專業(yè)的課程分為以下四個模塊：產(chǎn)品造型（根據(jù)要求作出合理的產(chǎn)品設(shè)計）、模具設(shè)計（完成模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計）、模具制造（應(yīng)用CNC、電火花和線切割等方法加工）、模具裝配與調(diào)試（裝配好模具，在注塑機(jī)上進(jìn)行試模檢驗(yàn)制品是否合格）。這四個模塊的內(nèi)容由基礎(chǔ)到綜合，由簡單到復(fù)雜。模具專業(yè)的課程體系將緊密圍繞以上幾個模塊展開，著力于能適應(yīng)模具生產(chǎn)的職業(yè)能力培養(yǎng)。在課程設(shè)置中注重目前主流技術(shù)在課程中的體現(xiàn)，注意課程的連貫性、實(shí)踐性。

3 模具CAD／CAM教學(xué)軟件的選用

以計算機(jī)為中心建立起來的計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、計算機(jī)輔助制造（CAM）和計算機(jī)輔助工程很大地縮短了模具生產(chǎn)的周期，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，很大地改變了傳統(tǒng)模具的生產(chǎn)方式。在模具設(shè)計及制造中，CAD／CAM技術(shù)已成為一門綜合性的學(xué)科，并且發(fā)揮著日益重要的作用。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，隨著模具CAD／CAM技術(shù)的不斷發(fā)展，高職模具專業(yè)開出的軟件課程逐漸增多，比如三維設(shè)計方面的軟件有定位UG、PROE和Solidworks等，加工軟件有UG、Master－CAM和CAXA等。如果目標(biāo)不明確，課程開設(shè)中軟件課種類多，連貫性差，學(xué)生是很難都學(xué)好的，而且也難適應(yīng)企業(yè)高層次的需要。因此，模具CAD／CAM技術(shù)的學(xué)習(xí)需要選用合適的教學(xué)軟件，實(shí)施層次化教學(xué)。在三維設(shè)計和加工方面可以選擇一種軟件作為主修，一種軟件作為輔修。

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，UG軟件自從1990年進(jìn)入我國后，以其強(qiáng)大的功能和良好的售后服務(wù)，在機(jī)械制造領(lǐng)域特別是模具制造工業(yè)中極大地提高了生產(chǎn)質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)周期，廣泛采用UG軟件完成從產(chǎn)品造型、模具設(shè)計及制造的全過程，UG軟件成為模具工作的一項(xiàng)基本工具［2］。掌握UG軟件的基本功能，并能熟練地應(yīng)用UG進(jìn)行模具設(shè)計和制造，是模具專業(yè)學(xué)生適應(yīng)社會、適應(yīng)工作需求的一項(xiàng)專業(yè)技能。

UG軟件有多個模塊，有CAD、MoldWizard、CAM和CAE等。CAD模塊包括實(shí)體建模、特征建模、自由形狀建模、工程制圖和裝配等；Mold－Wizard模塊是一個智能化、參數(shù)化的注塑模具設(shè)計模塊，為產(chǎn)品的分型、型腔、型芯、滑塊、嵌件、推桿、鑲塊、模具的模架、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等提供了方便的設(shè)計途徑，可以生成與產(chǎn)品參數(shù)相關(guān)的、可后續(xù)用于數(shù)控加工的三維模具模型。CAM模塊提供了對NC加工的CLSFS建立與編輯，提供了包括銑、車、線切割、鈑金等加工方法的交互操作，可用于三軸加工和五抽加工，還具有圖形后置處理和機(jī)床數(shù)據(jù)文件生成器的支持。同時又提供了制造資源管理系統(tǒng)、切削仿真、圖形刀軌編輯器、機(jī)床仿真等仿真加工和輔助加工。因此，在產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計和加工復(fù)雜形狀的模具零部件上體現(xiàn)了很大的優(yōu)勢，這也是很多模具企業(yè)用UG做設(shè)計和加工軟件的原因之一。鑒于此，模具CAD／CAM教學(xué)中選用UG軟件作為貫穿始終的主要軟件。基于UG的模具CAD／CAM教學(xué)內(nèi)容安排如圖1所示。從圖1中可以看出，教學(xué)中利用UG軟件完成了從產(chǎn)品造型、模具設(shè)計到編程制造的過程，體現(xiàn)了課程的層次性，實(shí)現(xiàn)了軟件的連貫性，有利于學(xué)生的深入學(xué)習(xí)。

圖1 基于UG的CAD／CAM教學(xué)示意圖Fig.1 CAD／CAM teaching sketch map based on UG

4 采用項(xiàng)目教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生的工作能力

以職業(yè)工作能力培養(yǎng)為核心，已成為設(shè)計高職高專專業(yè)課程教學(xué)的基本目標(biāo)。教學(xué)設(shè)計中要體現(xiàn)出能力本位，以培養(yǎng)學(xué)生的工作能力為重點(diǎn)。而實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)的有效途徑是采用項(xiàng)目教學(xué)法。課程對應(yīng)于企業(yè)工作崗位的工作體系，與企業(yè)“工作項(xiàng)目”的工作結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，課程內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu)形式主要以“項(xiàng)目”為主體。

在分析課程組織結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，整合工作任務(wù)所對應(yīng)的職業(yè)知識與技能，將UG課程內(nèi)容以“產(chǎn)品造型、模具設(shè)計、數(shù)控編程（模具制造）”為三個主任務(wù)模塊，重點(diǎn)培養(yǎng)基于UG的實(shí)體建模、特征建模、自由形狀建模、工程制圖、裝配、注塑模具設(shè)計模塊、模具加工功能等專業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)以典型模具產(chǎn)品為載體，由低到高層次漸進(jìn)式安排教學(xué)內(nèi)容，以項(xiàng)目來進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。UG課程體系模塊中部分項(xiàng)目的設(shè)計見圖2。學(xué)生學(xué)習(xí)完一系列項(xiàng)目后，培養(yǎng)了職業(yè)工作能力。

圖2 UG課程體系模塊中項(xiàng)目設(shè)計Fig.2 Project design of UG curriculum module

5 采用任務(wù)驅(qū)動綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)法，提升學(xué)生的技能

在學(xué)習(xí)完各個項(xiàng)目知識后，采取任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法進(jìn)行綜合實(shí)訓(xùn)，目的是讓學(xué)生綜合應(yīng)用已學(xué)知識，用基于UG的CAD／CAM技術(shù)，完成與完整的模具生產(chǎn)實(shí)踐一致的專業(yè)技能訓(xùn)練，進(jìn)一步提高學(xué)生的技能水平。在該課程設(shè)置中要注意以職業(yè)能力為目標(biāo)，組織課程內(nèi)容；以模具產(chǎn)品為載體，設(shè)計教學(xué)活動；以工作過程為中心，推進(jìn)課程開展；以學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)；注重過程評價，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法由四部分構(gòu)成：任務(wù)設(shè)計，分析任務(wù)，完成任務(wù)，任務(wù)評價。具體的實(shí)施過程如下：任務(wù)設(shè)計是由老師給每個組分配一個產(chǎn)品圖紙，并給出模具設(shè)計的相關(guān)說明和要求。如一個小組的任務(wù)是設(shè)計塑料蓋模具，塑料蓋材料是ABS，大批量生產(chǎn)。任務(wù)設(shè)計后是分析任務(wù)，在老師的引導(dǎo)下制定切實(shí)可行的工作方案。接下來由學(xué)生完成任務(wù)即模具設(shè)計、模具加工和模具裝配調(diào)試的內(nèi)容。最后對任務(wù)進(jìn)行評價，可以以作品進(jìn)行展示，教師加以評價。在實(shí)施過程中要注意任務(wù)設(shè)計應(yīng)合理、明確、適量，教師要處理好學(xué)生自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)的關(guān)系，教師要明確自己的角色定位，實(shí)現(xiàn)“以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”。由于課程的實(shí)施需要學(xué)生有一定的基礎(chǔ)和耗時較長，為了達(dá)到良好的教學(xué)效果，最好是安排在學(xué)生在校的最后一學(xué)期，用3周以上的時間完成。

6 結(jié) 語

隨著我國模具工業(yè)的飛速發(fā)展和技術(shù)升級，模具工業(yè)對高級技能人才需求越來越大。如何縮小高職教育與企業(yè)對人才需求間的差距，成為教育改革的方向和目標(biāo)。高職模具專業(yè)以CAD／CAM為主線的教學(xué)改革，要求能夠根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)過程來定位課程體系，合理設(shè)置課程內(nèi)容，以職業(yè)能力為核心，體現(xiàn)課程的實(shí)踐技能性，培養(yǎng)的學(xué)生會越來越受到企業(yè)的歡迎。

［1］ 姜大源.論高等職業(yè)教育課程的系統(tǒng)化設(shè)計［J］.中國高教研究，2009（4）：66－70.

［2］ 張德紅，郭晟.基于生產(chǎn)過程的模具專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化設(shè)計［J］.職業(yè)教育研究，2011（4）：104－105.

CAD／CAM Teaching Reform Based on UG of Mould Specialty in Higher Vocational Colleges

LEI Fang（Dongguan Polytechnic，Dongguan 523808，China）

Now practice skill not according to the demands of production process is the common problem of the mold specialty in higher vocational colleges，and cannot form the ability of solving practical problems.Therefore，it is necessary to carry out the teaching reform of mold specialty，which using CAD／CAM as the main line，according to the mould production process requirements the curriculum system is formulated，in the process of the curriculum implementation project based teaching and task driven teaching method teaching quality is improved.

mold specialty；teaching reform；CAD／CAM；UG

G 712

A

1671－7880（2012）04－0046－03

2012－03－29

東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級基金青年項(xiàng)目（2011d13）

雷芳（1983— ），女，湖北天門人，講師，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槟＞叩脑O(shè)計與制造。