“PDM/PLM技術及應用”課堂教學模式改革與實踐

劉丹

摘 要 為了提高我校專業特色課程“PDM/PLM技術及應用”課程的教學質量，對課程的教學模式進行了探索。論文首先提出三維一體的課程改革總體思路，然后根據課程內容詳細介紹了詳細課程教學實施方案。在方案中融合了案例教學人物教學項目教學等教學模式，實踐表明，該課程教學模式不僅得到學生認可，同時教學效果良好。

關鍵詞 PDM/PLM技術 課程考核 探索

0 引言

產品數據管理（PDM）是一種對制造企業產品形成過程中有關信息和過程進行統一管理的技術。[1]隨著企業產品開發和制造過程數字化技術應用的深入，各種CAX技術孤島系統需要向集成化和綜合化應用邁進，PDM/PLM平臺正是為滿足這一需求而誕生的重要工具和信息技術平臺。因此，PDM/PLM系統的應用和實施已成為制造企業信息化管理的迫切需求，PLM技術的應用水平和效果也已成為制造業兩化融合評估指標的重要考核指標之一。[2]企業對PDM/PLM人才的需求也日趨迫切。正是在此背景下，我校機械工程專業增設了“PDM/PLM技術和應用”理論教學課程和相應實踐課程，以應對企業需求。

“PDM/PLM技術及”課程主要從應用角度介紹產品數據管理（PDM）的概念及系統的主要功能，結合典型PDM/PLM系統介紹PDM系統的對象模型及軟件的使用和操作；了解PDM的實施方法與應用集成技術。課程學習的目的是使學生掌握PDM/PLM基本理論知識和方法，培養學生產品管理信息表達與交流能力的素養，運用PDM/PLM平臺軟件解決實際實施問題，培養學生掌握先進制造業流程的能力，培養學生初步的工程意識。為學生將來從事制造業信息化服務，PDM/PLM軟件實施、維護及開發，以及從事產品數字化設計、制造與管理工作打下堅實的理論基礎。通過課程學習，一方面，培養學生PDM/PLM系統應用及實施的能力，另一方面培養學生項目管理以及協同工作的能力。短期目標是使學生畢業后能很快融入企業，參與企業PDM/PLM平臺的應用和實施。

課程開設之初，沿用傳統的“傳授-接受”教學模式，主要以課堂理論授課+上機實踐的教學方式。實際教學過程中，PLM軟件平臺屬于管理和應用技術融合類軟件，功能比較復雜，與傳統應用型軟件比較，要求學生對企業的生產管理及產品開發流程有一定的了解，才能較好的理解軟件各項應用功能的意義和作用。由于缺乏實際的企業體驗，僅通過文字性的工程實際案例介紹，學生感覺產品數據管理離自己很遠，在理論學習時，學習枯燥無味，學生往往更傾向于軟件功能學習，達不到課程培養目標。

為了更好的達到教學目標，課題組從2016年開始了課堂教學模式的探索。在教學中，在參考類似課程教學特點的基礎上，[3-5]開展了“以項目為主線、教師為主導、學生為主體”的課堂教學模式改革探索。

1 課堂教學改革基本思路

采用“三維一體”的方式進行教學（圖1）。

課程在基本理論概念的講解方面，采用講練結合的方式，采用基于任務的學習方式，促使學生主動思考，主動學習。在學習系統業務功能時，采用軟件體驗+項目演練的方式，采用微視頻方式讓學生課前提前學習功能，在基本功能學習的基礎上，基于CDIO工程教育理念，以工程項目形式，將機械制造及自動化專業的各門前續課程有機地聯系起來，實現 “做中學”和“基于項目的教和學”。在教學實踐中，模擬企業產品開發中的參與角色和設計制造流程，學生組成項目組，協同完成一個產品的開發。通過該項目，學生綜合應用已掌握的機械產品設計開發知識，完成產品數字化設計、計算機輔助工程分析、工程管理等多個各環節。通過基于PLM平臺的項目實踐，使學生深刻理解和體驗企業數字化設計和制造過程集成的實現過程和關鍵環節。同時培養學生團隊合作精神和學生基于項目的產品開發能力。在PDM實施部分，采用案例教學+課堂討論方式，使學生對PDM/PLM技術的內涵理解更深入。同時，了解實施一個PDM/PLM的基本步驟和條件。

2 課堂教學改革實施方案

根據教學大綱，該課程的主要教學內容如圖2。

具體改革方案如下（根據課程的具體內容，針對課程教學中擬采用新的教學方式部分進行介紹，沿用傳統教學方式部分不再做介紹）：

任務1 產品數據管理概述

任務：重點介紹兩個W，即why PDM？ What is PDM？對制造企業所面臨的市場環境進行分析，引出產品數據管理需求、概念和內涵。

教學改革手段：任務驅動與案例教學方式開展：

首先對制造企業面臨的環境變化及技術發展進行介紹。

引入任務（任務單見圖3）：請學生根據前續所學課程，重點分析計算機技術和網絡技術在企業中應用帶來的益處以及可能產生的問題。（方式：現場討論），對學生討論結果進行總結，解決概述中第一個“W”。

在學生討論的基礎上，引入案例：引入企業應用PDM系統前后的工廠實際案例對比，引導學生總結第二個“W”。給出PDM和PLM的概念和內涵。

任務2 PDM/PLM的原理（教學難點）

根據對產品數據管理的對象分析的基礎上，重點介紹PDM的三個關鍵模型即產品模型、過程模型及項目模型，以及三個模型中的主要對象及關鍵屬性。

教學改革手段： 采用任務驅動與案例教學結合方式開展，其中任務按每組3-4人，分組完成任務的方式進行。以課程核心內容 PDM的關鍵模型為例：

引入任務：提出要求，請學生結合已有知識，設計如何對產品數據資源進行管理的方案。對方案進行評述，總結，引入面向對象的技術。

引入案例，通過面向對象的技術案例及相關知識的介紹，使學生理解面向對象技術及為什么PDM系統要采用這一技術。

任務3 PDM的主要功能+任務4 PDM的集成

在任務三學習過程中，結合教學軟件和實例，使學生深入理解PDM的核心功能。任務四（PDM的集成與應用）后，學生了解PDM如何與企業其它應用系統進行集成設計。

教學改革手段：改變原有分功能模塊介紹的方式，采用項目主導，任務驅動的教學方式開展。

（1）引入企業實際案例，通過案例說明，使學生理解為什么PDM系統要具有文檔管理、產品結構與配置管理、項目管理、權限管理、流程管理等功能模塊。

（2） 改變原有教學順序，首先對教學實踐中需要應用的PLM平臺的管理功能進行介紹。對于系統功能使用方面，提供一個簡單的具體操作實例，采用錄制操作過程視頻方式，由學生課后自行學習和熟悉系統的各項功能。

（3）將原課程內容的PDM的集成與任務3進行融合。以簡單產品為案例，訓練學生熟悉文檔管理、零部件信息管理和產品結構管理。

（4）在此基礎上采用基于情景的方式，引入虛擬企業情景，包括虛擬企業的組織架構，崗位設置及企業項目管理模式，設計3個不同流程的項目型任務，組織學生按照真實的角色進行工作：把學生分為5人/組，使學生體驗：①項目管理的流程：從項目啟動開始，按照工廠產品開發方式，建立項目組，自主進行分工，制定項目進度；②產品設計流程：通過設計主管、項目經理、設計人員的角色分工以及設計、校對、審核、批準直至歸檔的流程管理，體現出產品從概念設計、三維建模、運動仿真、二維工程圖出圖等各個環節；通過以上項目案例的進行，把PLM功能平臺中關鍵功能：項目管理、任務管理、產品結構管理、零部件管理、組織管理的關鍵功能進行完整體驗和學習。同時使學生學會在生產流程中如何相互溝通和相互協作，提升自身工程技術應用能力。

任務4 PDM/PLM系統實施方法

任務4的學習中，要求了解PDM的實施目標與內容、PDM的選型、PDM成功實施的關鍵要素；掌握PDM的實施特點與基本步驟、PDM實施中的信息建模。

教學改革手段：

按每組5人左右，分組引入任務和項目。

引入任務：以已實施PDM系統的具體企業案例為資料，請學生根據案例，從案例中總結：（1）企業實施PDM所做的基礎工作 ；（2）PDM系統實施的步驟；（3）PDM系統實施中的關鍵要素。

引入項目：模擬企業實際情況，引入5個左右模擬企業項目，學生制定PDM選型和PDM實施策略，并由各小組分別做出評價。在過程中，教師擔任引導和實施需求方角色。

任務5 綜合訓練：

在課程最后，為了對學習成果進行綜合考核，采用綜合項目考核方式進行。項目模擬構建一個中小型的企業PDM 項目。每個項目組中都存在諸多角色，主管工程師、主任工程師、設計人員等，各個角色要團結協作才能保證整個項目成功完成。項目要滿足以下要求：①使學生理解客戶需求是企業及應用項目的關鍵所在；②使學生能在項目中學到完整的 PDM 項目開發實施流程；③使學生充分體驗項目團隊的工作方式，明確自身應該具備的能力。項目由學生按5人一組，自由組合，項目擬選擇學生較為熟悉的，已在機械設計課程設計過程中接觸的減速器的開發設計，通過項目使學生全面體驗PLM平臺在企業產品的設計、工藝、生產一體化流程的組織分工和協同管理的功能和作用。

3 課堂改革取得的教學效果及其評價

通過在教學中采用以上課堂改革思路，從學生的課堂討論、課后作業、實驗報告及考試成績等作業以及學生的教學反饋中，可以看出實際的教學效果還是有取得較大成效的（表1、表2）：

從對比可看出，改革后學生的平均成績有了較大提升。教學改革中采用課前任務及微視頻等方式，使學生在學習過程中養成了課前自覺預習，使學生在課堂授課過程中學會更有針對性的思考，對課堂授課重點更加清楚。而且學生普遍反應通過項目的方式，有了對PDM平臺的功能和作用有了更深入理解。使他們工程實踐能力有了較大提升。項目改革過程和結果得到了學生的認可和支持。

參考文獻

[1] 安晶，王偉，黃曙榮."卓越工程師"背景下具有行業特色的PDM精品課程建設[J].教育教學論壇，2015（49）：135-136.

[2] 安晶，花鋒，黃曙榮.PDM課程翻轉課堂有效實施探析[J].教育教學論壇，2018（10）.

[3] 崔曉華，王晶，孫芳.管理信息系統課程中案例實驗教學的研究[J].農業網絡信息，2015（2）：106-107.

[4] 張海濤.“產品導向，任務驅動式”教學模式的探索與實踐[J].遼寧農業職業技術學院學報，2011.13（6）：22-24.

[5] 巫華芳，曾祥光.基于項目的翻轉課堂教學模式的研究與實踐——以《大學信息技術基礎》為例[J].贛南師范學院學報，2015.36（3）：90-93.