CBR技術在《模具CAD/CAM》教學中的應用

徐其航，魏協奔

（1.揭陽職業技術學院 機電工程系，廣東 揭陽 522051；2.汕頭職業技術學院 機電工程系，廣東 汕頭 515078）

0 引 言

CAD/CAM 技術在制造業中起著至關重要的作用，模具CAD/CAM 技能型人才是熟練應用先進的CAD/CAM 軟件，掌握數控加工實用技術和模具制造專業知識的綜合型技能人才。

《模具CAD/CAM》是模具專業高年級開設的專業必修課，旨在拓寬學生的知識面，提高學生CAD/CAM 技術應用能力。經過課程學習，學生能將模具設計的專業知識與CAD/CAM 軟件結合，能根據設計任務完成產品的模具設計與核心零件的加工編程。傳統的CAD/CAM 軟件教學往往停留在如何操作軟件命令上，沒有將軟件應用與模具設計結合，缺乏與模具設計專業知識的融會貫通[1]。

針對高職院校學生的實際情況，進行課程教學內容和教學技術的整合，摒棄了傳統理論知識，選取專業技能技術，運用CBR 技術教學法，激發學生的學習興趣，提高學生學習的主動性，促使學生積極投入到課程學習中。

1 整合課程內容

《模具CAD/CAM》是模具專業的專業技能課，在高職高專、大學本科、研究生教育階段均有開設。課程內容包含CAD/CAM 基礎知識、幾何建模、設計方法、計算機圖形學、軟件工程、數據庫等，綜合性和實踐性強，是新技術發展的產物。研究生教育階段主要是學習《模具CAD/CAM》的基礎知識、計算機圖形學、軟件工程和數據庫知識等；大學本科教育階段主要是學習《模具CAD/CAM》的基礎知識、CAD/CAM 軟件等。因此在教學內容上，針對高職高專學生的實際情況，采用少理論多實踐的教學原則，主要教授CAD/CAM 軟件操作技能。在過去的教學活動中，強調CAD/CAM 軟件的命令介紹，缺乏運用軟件建模的方法和思路，不能將專業技術知識和生產活動結合，這種學術型的教學方式無法適應高職教育對高素質技能型人才培養目標的要求[2]。

高職高專以“必須、夠用”為教學原則，考慮學生的實際情況，《模具CAD/CAM》主要通過UG 軟件教學，以實操實訓為主，發揮學生的積極主動性，激發學生自主學習的能力[3]。揭陽職業技術學院的模具設計與制造專業與巨輪智能裝備股份有限公司和廣東大立模具有限公司施行“廠中校”合作辦學模式，采用“2+1”人才培養模式，即2 年在校內學習專業技術知識，1 年到上述公司參加生產實踐教學活動。考慮院校客觀實訓條件和公司對技術人才的需求，結合專業指導委員會意見，《模具CAD/CAM》課程教學過程中主要教授UG10.0軟件。在課程教學中采用項目教學、任務驅動的教學模式，滿足了培養技能型人才的需求，培養了企業和社會所需的合格人才。

2 CBR技術教學法運用

基于實例推理（case based reasoning，CBR）是采用過去求解類似問題的成功經驗和實例獲取當前設計問題的類比推理模式，能提高產品設計成功率，降低成本，縮短開發時間[4]。由于《模具CAD/CAM》是一門實踐性較強的技能課程，將CBR 技術教學法應用到該課程的教學活動中，實施講授案例和上機實踐相結合的教學方式，發揮學生的主體作用，將被動的接受知識改變為主動學習，提高了學生積極性和參與熱情。學生在學習過程中能及時發現問題、解決問題，提高學生解決問題的能力。同時強調學習軟件要多實踐操作，進行總結教學和啟發性思考教學。《模具CAD/CAM》實務性較強，在課程教學活動中注重采用CBR技術完成教學過程。

在“基于實例推理技術”教學模式中[5]，教學實例的選取設計是整個教學環節的關鍵，實例設計的好壞直接影響教學效果。在設計教學實例時，根據實例的難易劃分不同的任務，即將一個綜合實例劃分為若干個相互獨立又相互聯系的子實例。每個子實例都包括教學知識點、重難點，實例推理技術教學流程如圖1所示。

圖1 實例教學流程

現以游戲機手柄上蓋模具CAD/CAM 實訓為例，介紹基于實例推理教學活動的全過程。

（1）明確實例目標并制定教學實例方案。教師設計教學實例后分發給學生，然后學生確定該實例目標，分析完成實例所需要的基本知識。學生自愿選擇組員，每組施行組長負責制，以3～5 名學生為1組為宜，以團隊的形式完成實例實訓，根據實例的難易程度和組員的知識儲備情況進行分工，最后協調完成該實例實訓。

（2）教學實例的實施。根據實例難易程度，該項目可以分為3 個子實例，可以由組內幾名學生協調完成。第一個子實例是游戲機手柄上蓋的實體造型，可由1名學生完成。運用UG軟件完成游戲機手柄上蓋三維模型，如圖2所示。

第二個子實例為游戲機手柄上蓋模具設計，如圖3所示。完成游戲機手柄上蓋建模后，進入UG的Mold Wizard 模塊，通過加載模型、定義成型鑲件、型腔布局、模具分型、裝載模架、加入標準件、建立澆注系統、建立冷卻系統等，完成了游戲機手柄上蓋的模具設計。該子實例較復雜，需要2 名學生協調完成。

第三個子實例為游戲機手柄上蓋模具的型芯和型腔板設計，如圖4 所示，運用UG 的制造模塊進行數控加工編程，定義加工環境和初始化加工設置，創建4 個父節點組（刀具、方法、幾何體、程序），再創建操作，生產刀具軌跡、模擬刀具軌跡和后處理生產NC代碼等，由1名學生完成。

圖2 游戲機手柄上蓋

圖3 游戲機手柄上蓋模具

圖4 游戲機手柄上蓋的型芯和型腔板

型芯及型腔板的數控加工模擬過程，主要培養學生運用UG 制造模塊完成實例數控編程。組內成員完成實例說明書和二維圖、三維實體建模，設計該零件的模具，分別對型芯、型腔板進行數控編程，并進行模擬加工[6]。說明書包含實例設計、制造、編程等過程。圖5 所示為型芯的數控編程，圖6 所示為型腔板的數控編程。

圖5 游戲機上蓋型芯數控編程

圖6 游戲機上蓋型腔板數控編程

（3）實例評價。完成該實例后，每名組員對自己所做的工作進行總結，同時組內成員對每名組員完成的工作進行評價，分析優缺點；然后組內成員修改已完成實例說明書，并制作PPT課件進行答辯。答辯時由多位專業指導教師和全班學生參與，答辯過程中學生和教師都可以提問，要求該組學生回答，最后教師對該組完成項目的結果和過程進行評價，指出創新點和不足，提出需要改進的地方。通過多組學生的總結來看，學生生產實踐經驗欠缺。在實例實施過程中應鼓勵學生去參與合作企業實際產品的開發、生產過程。高職高專學生大多覺得理論教學枯燥無味，缺乏對理論學習興趣，而對實踐實訓的學習積極性較高，指導教師應多帶領學生去參觀校企合作的企業，鼓勵學生多與企業技術人員接觸和探討，以提高學生的學習積極性，激發學生對專業的興趣，培養對專業學習的信心[7]。

（4）實例推理。通過上述實例教學，在《模具CAD/CAM》教學活動中劃分成多個實例教學，使學生通過完成實例學習就能掌握UG 軟件的草圖、實體建模、模具設計、數控編程模塊等知識，同時學生學習完成后都有自己的學習成果，獲得了滿足感，促使其學習塑料模設計的知識，為從事模具設計工作奠定了基礎。

3 結束語

通過實踐證明，將CBR 技術應用到《模具CAD/CAM》課程教學中，采用CBR 技術教學的課堂教學模式，提高了學生的學習積極性，激發了學生的學習的興趣，為學生就業奠定了基礎。

運用基于案例推理技術的教學活動過程，要求學生在完成實例過程中綜合運用多方面的專業技術知識，促使學生主動學習相關的內容，為學生綜合掌握專業技能和專業知識儲備提供了切入點，提高了學生掌握專業領域的知識技能要求。

基于實例推理技術在課程教學中的應用，畢業生完成了實例教學活動后，在用人單位獲得了肯定，得到了社會的認可，服務了當地經濟。