機械工程專業以機械CAD/CAM技術為主線的教學體系構建

摘要 本文就機械專業人才培養方案的專業定位、理論及實踐教學體系的構建進行探討，提出了以機械CAD/CAM技術為主線的教學體系。同時，針對學生的就業，在教學體系中突出學生實踐能力的培養。

關鍵詞 機械工程 機械CAD/CAM 教學體系

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

隨著我國制造業的快速發展，機械CAD/CAM技術應用也越來越廣泛，相關行業也急需大量掌握此技術的人才。根據我校應用型人才培養目標的定位，結合我校機械專業的相關軟硬件條件，對機械專業的教學體系進行了相關改革，提出了以機械CAD/CAM技術為主線的教學體系改革。

1 專業教學改革背景

1.1 基本情況

我校機械工程專業自2004年開始設置，到目前為止，已有五屆畢業生共737人。學生就業行業主要集中在機械制造業等相關行業。另外考上研究生的人數逐年增多，每年約有10人左右。

1.2 存在的問題

在機械專業教學體系建設過程中，存在些不足：僅僅將機械CAD/CAM技術作為一門課程，由于學時的限制，對于機械CAD/CAM技術的學習并不充分，而且在教學過程中也存在兩個偏向的問題：

一個偏向，側重于“CAD/CAM支撐技術”的教學，比如：數據管理技術、計算機網絡技術、設計數據的處理技術，計算機圖形處理技術等；再就是這些支撐技術在CAD/CAM技術系統開發中的應用，比如：機械CAD/CAM應用軟件的開發、CAD/CAM集成技術等。這些內容理論性很強，是CAD/CAM相關應用軟件的支撐技術，學生普遍感到抽象、枯燥，與機械工程實踐聯系并不是很緊密，使得學生對該課程的學習興趣并不是很高。因此，教學效果不是很好。

另一個偏向是，不少學校在機械CAD/CAM這門課程的教學中選用具體的三維軟件進行介紹，如：SolidWorks、Pro/E、UG等，教學內容只是側重介紹三維建模、由三維到二維的轉換等基本知識，該課程僅僅讓學生多學了一種軟件。

對于以培養應用型人才為目標的獨立學院機械工程類專業的學生而言，上述兩種偏向都不利于培養學生的工程實踐能力。

2 人才培養方案的改革

針對上述問題，為了提高學生的學習興趣，使學生學有所獲，我們首先對人才培養方案進行改革。在改革過程中，培養方案不再是“大一統”，而是向專業基礎上的學生興趣主導的人才培養方式轉變。在人才培養上，根據主流技術的發展，選擇以機械CAD/CAM技術應用為主線，課程圍繞主線進行設置，由淺入深，理論和實踐結合。

考慮社會上對機械專業人才的需求，并結合本校機械專業相關條件，選擇機械設計、材料成型和數控加工這三個方向，作為培養學生的重點方向。即，學生在學習了相關基礎理論知識的基礎上，利用機械CAD/CAM技術進行實際操作：利用相關的機械CAD/CAM技術軟件（常用的有Pro/E、SolidWorks、UG等）完成減速器的設計，以及主要零部件的強度校核。

3 教學體系和教學方案建設

在確立了上述人才培養目標的基礎上，制定教學體系。該工作不是原來基礎上的打補丁或者小修小改，而是要根據人才培養目標，進一步完善課程設置和教學計劃。

具體方案就是，機械專業的教學就是以機械CAD/CAM技術的應用為主線，在學生完成基礎課程以及專業基礎課程學習的基礎上，學生結合自己的興趣，進一步確立自己從事哪一個專業方向。教學體系是根據人才需求自底向上建立的如圖1所示。

在保證學生能掌握專業知識的基礎上，通過實驗實訓課程、課程設計等實踐性課程，以此夯實學生機械CAD/CAM技術的實踐技能和動手能力。

機械CAD/CAM技術并不是簡單的一門計算機應用技術，而是包含了眾多與機械知識相關的一門應用技術。如圖2所示，機械CAD/CAM技術其與機械專業其他課程的關系。所以單獨在機械CAD/CAM這一門課程中讓學生掌握CAD/CAM技術是不現實的。必須要加強機械CAD/CAM技術與機械專業其他課程的橫向、縱向聯系，將機械CAD/CAM技術的訓練融入在機械專業課程的教學中。這就必須對課程體系中的相關課程進行改革。

4 課程及教學環節的改革

4.1 課程改革

針對前文中提到的機械CAD/CAM這門課程存在的問題，對這門課程進行改革，改革之后的教學內容如圖3所示，有以下特點：

（1）緒論階段主要給學生講述機械CAD/CAM技術在機械設計和加工制造這些機械產品生產環節中的應用：以軸的設計、強度校核、以及輔助數控編程為案例，介紹一些簡單連桿機構的運動分析，及實際工程案例視頻演示。相比整合以前，極大地激發了學生的學生興趣。（2）在提高篇階段，結合在基礎篇中建立的模型，對學生進行機構運動分析以及零件強度分析的教學。此內容能加深學生對計算機輔助設計的理解，并為后續課程打下基礎。（3）CAM技術過渡篇，此階段主要讓學生了解CAM技術的應用情況，激發學生進一步學習的興趣。（4）教學改革以前，機械CAD/CAM課程的教學，只是為學生打開了一扇門，而改革之后，不僅為學生打開了門，還引導學生走進房間對里面的工具進行了了解和使用。（5）教學改革以前，在機械CAD/CAM課程之后，很少繼續對學生進行機械CAD/CAM技術應用的教學；而改革后，機械CAD/CAM課程只是學生學習相關技術的開始，在后續的專業課程中還有大量的工程實踐來提升學生機械CAD/CAM技術應用的水平。

4.2 教學環節的改革

學生畢業后找工作的資本是“會什么，能做什么”，即實踐技能和動手能力的培養。為了強化學生的踐技能和動手能力，筆者所在學校對相關教學環節進行了改革。

（1）實訓教學加強與機械CAD/CAM應用技術的結合。機械專業的實訓教學環節很多，如：制圖測繪、機械原理課程設計、機械設計課程設計、數控機床實訓等等。在制圖測繪環節中強化學生計算機繪圖的能力，并要求學生至少自己出圖一張，學校計算機房提供了相關的軟硬件支持；在機械原理課程設計中，要求學生利用相關機械CAD相關軟件（Pro/E或者SolidWorks軟件）完成相關機構的運動分析，這樣使學生既鞏固了理論知識，又加強了相關軟件的操作技能培訓；同樣，機械設計課程設計過程中，也要求學生利用機械CAD相關軟件完成某些零件的設計，并進行強度分析以及優化設計。

（2）強化學生示范作用，做到以點帶面。組織學生積極參加大學生機械創新設計大賽、全國3D建模大賽等。學生利用機械CAD/CAM技術完成設計、動畫演示，極大提升了學生的實踐動手能力。近幾年，我校學生在相關賽事中都取得了不錯成績。以此帶動更多的學生積極地加入到機械CAD/CAM技術的團隊中來。

（3）完善評價體系，促進人才培養的良性循環。機械專業是個傳統專業，但機械CAD/CAM技術的發展很快，充滿活力。為了保證學生就業的數量和質量，必須根據企業的需求以及學生的期望，選擇合適的機械CAD/CAM技術，完成對學生的培養。因此，建立了企業、學校和學生三方良性互動的人才培養評價體系，可以始終保持人才培養的合理性。

5 結語

獨立學院唯有在人才培養的“特色、質量、創新”三個方面下功夫，才能真正地在社會上立穩腳跟，才能培養出社會所需的合格人才。只有通過不斷地對教學內容和教學方法進行改革，激發了學生的學習興趣，使學生的相關技能得到很大的提高，同時提高了學生的從業競爭力。很好地實現了獨立學院培養應用型人才的目標。

課題來源：（1）湖北省教育科學“十一五”規劃課題（2010B274），（2）湖北省高等學校省級教學研究項目（20114 77）（3）武漢工業學院工商學院教研課題（2010JY001一般）

參考文獻

[1] 王偉.“機械原理”實踐教學環節的改革與探索[J].中國教育研究論壇，2009（11）：20-21.

[2] 張融，文友先，劉漢霞.獨立學院機械類本科人才培養模式的研究與實踐[C].武漢工業學院工商學院文集，2010：28-31.

[3] 劉明杰，康瑜，張玥等.獨立學院機械CAD/CAM課程體系的構建與教學實踐研究[C].機械類課程報告論壇論文集，2010：208-211.

[4] 王偉，張融等.以培養學生工程實踐能力為主線的獨立學院機械CAD/CAM課程的教學改革與研究[C].機械類課程報告論壇論文集，2011.