高職“機械CAD/CAM技術”課程設計研究

潘秀石

高職“機械CAD/CAM技術”課程設計研究

潘秀石

分析了“機械CAD/CAM技術”課程的基本情況與教學中存在的主要問題，按“工學結合”課程的開發要求，解構與重構教學內容，借鑒基于工作過程的課程開發理論，以典型機械零部件設計及企業真實數控加工案例為導向，以Solid Edge軟件的建模設計及UG CAM Express軟件數控加工設計為中心，進行了課程開發設計研究。

高職;課程設計;項目任務;CAD/CAM

一、課程的基本情況與存在的問題

“機械CAD/CAM技術”是機電一體化技術專業各方向的一門核心課程，學生通過學習，能夠掌握CAD軟件的常見機械零件的建模、零件裝配設計、零部件工程圖設計等方法;掌握CAM軟件對零件模型的加工設計、數控加工及仿真的方法;培養對CAD/CAM系統的操作和運用能力。2007年，蘇州經貿職業技術學院使用專項資金，購買了Solid Edge軟件和CAM Express軟件，并建立了一個擁有52臺高性能計算機的專業機房。Solid Edge軟件功能強大，集成了實體零件設計、鈑金零件設計、焊接設計、裝配設計、模具設計及工程圖設計;CAM Express即UG NX CAM，是專門為高級機床提供的高級CAM軟件。它獨立于CAM軟件，不受特定CAD系統的限制，并且擁有關鍵的行業轉換程序，可以在線訪問后處理庫，有利于加工數據導入，可以解決典型的CNC編程的需求。［1］

該課程內容包含機械CAD和CAM兩部分，目前，課程教學中主要存在以下問題：(1)課程內容安排比較困難，專業各方向的學生所需學習的功能模塊不同。如果講授全部功能模塊，教學時間難以保證。(2)缺乏合適的教材。課程內容涉及兩個軟件，而現有軟件教材中，幾乎每個功能模塊就是一本教材，并且，現有軟件教程主要以介紹軟件使用為主，工程實踐性不強。(3)課程內容涉及軟件模塊較多，而教師并非全能，不可能掌握所有功能模塊。(4)課程內容具有很強的實踐性。課程在講授的過程中，實訓環節比較多，如零件造型、零件裝配、工程圖及計算機輔助加工等，一般在計算機機房完成，數控銑程序驗證實施等需在數控銑床或加工中心完成，這些教學內容難以進行教學做一體化的課程設計。

二、課程內容的解構與重構

由于“機械CAD/CAM技術”課程名稱很大而且籠統，課程內容所涉及的軟件操作內容包括零件設計、裝配設計、模具設計、工程圖設計、數控加工等，因此，根據機電一體化技術各方向專業特點及專業能力需求，對課程內容進行解構與重構，將課程一分為三。

(一)零件與機構設計

零件與機構設計主要包括草圖設計、零件設計、裝配設計、工程圖設計及運動仿真等模塊，作為基礎性內容，各專業方向均要學習。具體各專業方向的講授內容，可以根據各方向的需求，選擇具體的教學項目載體組織教學。

(二)數控加工設計

數控加工設計主要針對機電一體化技術專業數控加工技術方向，學習課程內容中軟件的數控加工功能，課程內容包括數控銑削加工、電加工與電極設計等。

(三)模具設計

模具設計主要針對機電一體化技術專業模具設計與制造方向，學習課程內容中軟件的模具設計功能，課程內容包括注塑模設計、沖壓模設計等。

如圖1所示為詳細的課程解構與重構。本文以機電一體化技術專業數控加工技術方向為例，闡述課程教學理念與內容設計。

圖1 課程內容的解構與重構

三、課程設計的理念和思路

對于數控加工技術方向學生，課程名稱為“CAD/CAM一體化課程”，課程設置主要以學生職業能力培養為導向，以專業知識、職業技能、學生自主學習能力及綜合職業素養培養為目標，以行業基本零件分類方法及企業一線實際生產實例開發項目式教學內容，以教學做一體化的教學方式開展課程教學，真正體現了課程內容的職業性、實踐性要求。課程內容主要包含兩個部分：零件與機構設計、數控加工設計。

零件與機構設計部分是機電一體化技術專業各方向的基礎性內容，主要學習Solid Edge草圖、零件設計、裝配設計及工程圖等軟件的基礎功能。此部分內容以機械零件典型的分類方式，確定了13個學習項目，如表1所示。

表1 零件設計與機構設計

數控加工設計部分精選兩個企業工程應用實例。以實例為任務載體，將UG CAM Express的平面銑、型腔銑、固定軸輪廓銑等加工方法融合到各個項目中，零件模型、加工設計、工藝規程、切削參數等均以企業一線加工資料為依據，結合軟件特點，整合成教學資料，最終確定了4個學習項目，如表2所示。

表2 數控加工設計

課程學習需要具備機械制圖與識圖、機械設計、機械制造、數控加工技術、數控加工工藝、特種加工等方面的知識，理論與實踐技能并重。按“工學結合”課程開發要求，借鑒基于工作過程的課程開發理論，重視學生校內學習與實際工作的一致性。［2］課程設計中，對課程學習領域的職業能力進行了重新描述，并對行業崗位所需知識體系進行了重新構建，將專業系統理論知識融入工程應用實踐過程。

四、課程方案的確定

根據機電一體化技術專業數控加工技術方向課程體系的建設要求及專業指導委員會的意見，“CAD/CAM一體化課程”的整體設計方案為：(1)以機械零件典型的分類方式對課程內容進行分類，從每類零件中選擇具有代表性的零件作為設計案例，完成零件三維模型及工程圖的設計。(2)以典型機構為例，完成機構的裝配設計及運動仿真。(3)以企業真實產品為教學案例，完成零件的數控加工設計。根據這些典型案例，設計課程教學方案并形成課程學習的考核要求與評價標準。學生通過學習，應掌握CAD/CAM技術相關崗位所需的職業能力。

具體項目任務的設計思路是：(1)以典型零件的三維造型、機構的裝配設計與運動仿真及零件工程圖設計的過程為導向，以Solid Edge軟件操作過程為中心，由簡單到復雜，引導學生逐漸掌握軟件的應用能力及機械零部件的計算機輔助設計方法;(2)以工廠真實的數控加工過程為導向，以UG CAM Express軟件操作為中心，逐步引導學生掌握軟件的應用能力及零件加工設計與計算機輔助制造方法。

新的課程教學方案以典型機械零部件設計及企業真實數控加工案例為導向，將原有的理論教學與實踐教學進行整合，在課程內容中再融入數控加工理論、數控加工工藝等專業知識。以項目任務的方式開展教學，讓學生在完成各個項目任務的過程中，逐步掌握軟件系統的基本運用能力及機械產品的計算機輔助設計與制造方法，實現課程的教學做一體化。

五、課程目標的制定

(一)專業能力目標

專業能力目標包括：(1)具備一般復雜程度零件的造型能力;(2)擁有更為嫻熟的工程制圖能力;(3)在掌握現代設計方法的基礎上，具備簡單機械產品的設計能力;(4)在了解機械零件制造工藝的基礎上，能夠進行CAM的NC加工仿真。

(二)關鍵能力目標

關鍵能力目標包括：(1)獲取信息：能夠從較復雜的任務中獲取關鍵信息，并熟練地應用先進手段獲得解決任務的信息;(2)自主學習：能夠自主學習并掌握新知識、新技術，能獨立制定工作計劃并實施;(3)解決問題：具備整體與創新思維能力，能夠自主正確分析問題，并運用所學知識解決實際問題。

(三)職業素質目標

職業素質目標包括：(1)負責耐勞：具有決策、規劃能力，能夠從工作崗位獲取新的知識，勝任工作崗位，并在一定目標下，負責、踏實、穩定、注重質量地完成工作任務。(2)人際溝通：具有較復雜的書面和口頭表達能力。(3)團隊合作：具有合作精神和管理協調能力，具備優良的職業道德修養，能遵守職業道德規范。

綜上所述，“機械CAD/CAM技術”課程根據高等職業教育的特點，進行了基于項目任務驅動的教學改革，將課程內容從知識體系轉變成能力體系。通過項目任務驅動教學，以具體的工作任務貫穿整個課程教學過程，使課程內容更加科學、合理。采用教學做一體化的教學模式，提高學生的學習興趣，激發其學習主動性和積極性。［3］

［1］普濤．UGS NX CAM Express在模具加工中的運用［J］．新課程研究，2008(5)：142 －147．

［2］崔西武．《CAD/CAM》課程改革的思考［J］．武漢船舶職業技術學院學報，2009(5)：76－81．

［3］朱家梅．面向應用型人才的Auto CAD教學探討［J］．科技創新導報，2010(7)：163．

G712

A

1674－7747(2014)06－0008－03

蘇州經貿職業技術學院2011精品課程建設項目“CAD/CAM一體化課程”

潘秀石，男，蘇州經貿職業技術學院機電系講師，碩士，主要研究方向為CAD/CAM、數控加工技術。

［責任編輯 盛 艷］