基于卓越計劃的機械CAD/CAM技術課程教學改革與探索

司馬中文 高軍 張海云

山東理工大學機械工程學院 山東淄博 255049

1 引言

2010年6月23日，教育部在正式啟動“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），山東理工大學機械設計制造及其自動化專業成為首批試點專業之一。“卓越計劃”遵循“行業指導、校企合作、分類實施、形式多樣”的原則，改革工程教育人才培養模式，提升學生的工程實踐能力、創新能力和國際競爭力，培養能夠適應經濟和社會發展需求的各類工程科技人才。“卓越計劃”要求以強化工程實踐能力與工程創新能力為核心，重構課程體系，對課程內容、教學方法等進行全方位改革。

CAD/CAM技術是隨著計算機和數字化信息技術發展而形成的新技術，也是數字化、信息化制造技術的基礎，其發展和應用對制造業產生巨大的影響和推動作用。現今不僅CAD/CAM本身已形成規模龐大的產業，而且為制造業帶來巨大的社會效益和經濟效益。進入21世紀，我國逐步成為世界的制造業中心，需要大批制造技術應用人才。加強“機械CAD/CAM技術”教學，幫助學習和掌握CAD/CAM的原理、方法與技術，提高機械工程專業人才培養質量，適應形勢的發展和社會需要，是實現機械類應用型人才培養的重要環節。

“機械CAD/CAM技術”作為機械設計制造及其自動化專業重要的專業基礎課程，綜合性及實踐性都很強。由于課程涉及的學科和知識點多、純粹的理論教學難以激發學生的積極性和創造性。筆者通過多年的教學實踐，按照“卓越計劃”的原則和要求，對本課程的的教學工作進行了有效的改革和探索，通過建立課程一體化教學體系、改革課堂教學方法、強化實踐教學，使學生掌握CAD/CAM的基本概念、基本原理，培養學生的CAD、CAM技術應用能力及創新意識，為從事CAD/CAM技術的研究、開發及其在工程技術領域中的應用打下堅實基礎。

2 機械CAD/CAM技術課程教學改革

2.1 課程一體化教學體系的建立

機械CAD/CAM技術課程涉及的內容廣泛，在教學內容的安排上各個學校會有所取舍。山東理工大學的培養目標是培養應用性人才，因此，筆者對本課程的教學定位是讓學生了解基本的CAD/CAM技術的原理，熟練利用CAD/CAM軟件進行產品建模和數控編程，并對軟件的二次開發有所了解。因此，課程講解的重點是CAD、CAM的基本理論和軟件應用，其他內容講解相對較少。

因為本課程的教學學時限制，要達到本課程的教學目標僅靠有限的學時很難完成，所以學校在課程設置中注重相關課程的一體化教學。除了從其他專業課獲取一定的CAD/CAM技術的相關知識外，為了提高學生的軟件應用能力，在各年級相繼開設了“AutoCAD二維繪圖”“C語言”“3D工程設計”等課程，課程間內容互相銜接。在具體課程教學中，打破單一課程獨立教學的模式，把相關課程聯合起來一體化教學，使教學內容上相輔相成。

如在安排課程時把與本課程緊密相關的“3D工程設計”和“數控技術”課程與本課程在一個學期開課，其中“3D工程設計”課程根據本課程的需要選擇功能較齊全的UG軟件作為教學軟件，本課程在教學過程中也選擇UG作為基礎教學軟件，讓學生在學習軟件使用的同時了解軟件的基本工作原理。

同時，學生數控技術課程已進行CAM基本理論的學習，筆者在進行CAM部分的教學時只是對數控技術課程進行了有利的銜接。如學生在數控技術中只進行了圖形加工的手工編程，后續重點進行自動編程的教學，并把相關的實驗教學也結合在一起進行。為在本課程讓學生了解簡單的二次開發原理，在早期進行的“程序設計語言（C語言）”的教學中也增加了圖形處理的內容。

近兩年的教學實踐證明，這種相關課程聯合教學的實踐是非常有效的。

2.2 改革課堂教學方法

CAD/CAM技術課程本身的課堂教學內容理論性強，單純的語言教學很難激發學生對課程的興趣和促進應用能力的提高。因此，在教學過程采用多種教學手段來增強教學的效果。

1）課程基礎理論的教學結合軟件的應用展示進行，這樣，學生既掌握了CAD/CAM的基本理論，也促進了對軟件的學習。

2）為讓學生了解軟件二次開發的方法，筆者在教學過程中不但教育學生學習利用軟件本身提供的二次開發接口進行開發的方法，而且自行編寫大量的應用程序進行課堂演示，鼓勵學生利用學過的程序設計語言編寫簡單的開發程序。

3）不斷更新課程內容，充分利用多媒體等輔助教學手段，把本課程最新的研究成果和應用實踐展現出來，大大提高學生學習的興趣。

4）建立本課程學習的教學網站，學生可以通過網站進行課程的預習和復習，結合教師的課堂教學，使學生對知識的掌握更為牢固。

5）為鼓勵學生學習知識和掌握知識的能力，在課程中開展課堂討論課，針對學生感興趣的某一前沿性的話題展開討論；課后要求學生查找相關資料對討論的內容進行總結，寫出小論文。

2.3 強化實踐教學

課程一體化的教學大大增加了學生進行實踐的機會，也促進了學生對各門課程的理解和實際應用能力的提高。本課程和其他相關課程進行的實踐性的訓練主要包括下面一些內容。

1）在CAD部分的教學中，“3D工程設計”軟件的學習和本課程的上機教學提供的時間都很難讓學生對軟件有較好的掌握，而兩門課程的一體化教學使得學生有較多的時間學習復雜產品的CAD建模，不但掌握了CAD的基本理論，還大大提高了學生利用計算機進行三維數字化產品設計的能力。

2）CAM部分的教學內容重點是培養學生利用UG軟件進行自動編程并操作數控機床。因為在“數控技術”課程的學習中學生已經初步掌握了數控加工的理論和手工編程的方法，所以本課程在CAM部分的教學緊密結合數控技術的教學，兩課程的實驗部分結合在一起成為“CAM實訓”，重點利用UG軟件進行建模、手工編程和自動編程的學習，利用學校提供的實驗型數控機床進行實物的加工。通過CAM實訓，學生初步掌握了CAD/CAM的一體化技術和計算機圖形自動編程的方法，并熟練掌握數控機床的操作。

3）學校為了進一步促進學生學習和利用軟件能力的培養，還在課程體系中安排了兩周的“機械CAD/CAM課程設計”，通過機械CAD/CAM課程設計，學生可以不但可以學習機械產品的設計方法，更重要的是通過設計讓學生可以得到機械產品三維設計的專項訓練以及數控加工的實訓，進一步增加學生產品設計與數控加工的實際應用能力。

3 結束語

通過幾年來CAD/CAM技術課程教學的改革，已取得了較好的成果。實踐表明，學生不但較好地掌握了本課程及相關課程的基本內容，還大大地提高了其實踐應用的能力。隨著科學技術的發展和“卓越計劃”實施的不斷深入，本課程的內容也在不斷更新，對本課程教學的改革和探索仍將繼續。

[1]教育部啟動實施“卓越工程師教育培養計劃”[J].中國大學教學,2010(7):4-5.

[2]張安富,劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高等工程教育研究,2010(4):56-59.

[3]齊繼陽.“機械制造工藝學”教學模式的探索[J].中國大學教學,2012(2):42-44.

[4]史榮,李玉昆,任玉波,等.基于CDIO的卓越工程師試點班課程改革實踐[J].教學研究,2012,35(2):57-60.