论文部分内容阅读
[摘 要]根据现代企业对机械专业人才工作岗位能力要求，提出基于Solidworks工程技术应用能力培养改革思路及实践过程，通过优化整合课程体系、教学内容，将Solidworks三维软件的应用贯穿于整个教学环节，实现产品设计、制造、仿真的有机结合，强化学生工程意识，提高学生工程技术应用能力。
[关键词]Solidworks应用 能力培养 研究与实践
[中图分类号] TP391.72 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）12-0147-02
机械制造业是国民经济的基础产业，其水平与规模是衡量一个国家科技水平与经济实力的主要标志之一。进入21世纪以来，随着计算机技术的快速发展，利用信息化改造传统产业，是中国制造业发展壮大的必由之路。中国制造业的发展壮大需要掌握现代先进工程技术的人才。
作为为制造业培养人才的高校机械类专业，近年来，虽然对课程体系、教学内容、教学手段和教学方法等进行了改革，但仍没有跳出传统技术和传统思维模式，很多高校只是将CAD / CAM作为一门课程讲授，注重讲授原理，而对制造业广泛应用的三维工程应用软件讲得少，致使学生缺乏实际工程技术应用能力。课程体系设置中，没有将产品的设计、制作工艺、管理等环节系统地串联起来，与企业需求脱节。
因此，需要对机械类专业课程体系、教学内容、教学方法和手段进行整合和优化，建立全新的基于Solidworks工程应用能力培养的机械类专业教学改革，培养学生的工程技術应用能力，实现大学教育与企业工作岗位的无缝对接。
武昌工学院是一所新建地方本科高校，近年来，机械类专业坚持“以机、电、计算机技术为平台，以数控技术应用为专业特色”的专业建设思路，进行教学改革与实践，加强课程体系改革和实践教学条件建设，以Solidworks应用（CAD / CAM / CAE）为课程体系主线，将Solidworks的各个模块融入相关课程中，逐步建立基于三维技术的设计、制造工艺、支配、管理的实际工程概念，构建了CAD / CAM / CAE一条龙的教学、实训体系，强化学生工程意识，培养学生工程技术应用能力。
一、工程技术应用能力培养教学平台的选择
三维软件种类很多，我院选择的教学平台是Solidworks三维设计软件，早在2006年就购买，主要基于一是好学、易用，功能强大，产品完全汉化，可以实现二维、三维转化，适合学校教学特点。二是产品实用性广，是国内外中小型企业广泛应用的三维CAD主流产品，学生走向工作岗位后，直接上手应用，缩短了新员工培训周期和企业用人成本。
二、工程技术应用能力构成
根据企业岗位能力要求，必须具备的工程技术应用能力有：
（一）工程图学能力
工程图学能力是以三维建模为主线，培养学生的空间思维能力、表达能力、看图能力、建模能力、创建工程图能力及创新能力，将工程制图的经典内容与计算机绘图（二维、三维）知识有机结合起来，对“机械制图”、“机械设计”、“机械原理”、“机械制造技术”、“机械设计综合课程设计”、“毕业设计”等课程及集中实践教学环节进行重组和优化，重点培养三维零件和装配体设计技能培养。
（二）基于三维技术的机械设计综合设计能力
将“机械原理课程设计”和“机械设计课程设计”整合为“机械设计综合课程设计”，按照机械设计的步骤，从选题、构思、设计、实现、运作开始，使学生初步形成应用专业知识设计产品的能力，加强机械系统创新能力的培养。基于三维技术的机械设计综合设计能力的培养，从零件建模、部件装配到整机的运动仿真（CAE），均以数字化、可视化的形式展示设计过程，为实现机械综合创新设计能力培养打下基础。
（三）基于三维技术的机械制造工艺及夹具设计能力
基于三维技术的机械制造工艺及夹具设计能力的培养包括：一是三维工艺能力（CAM）设计能力，二是夹具设计能力。选定一个机械产品（机械设计综合设计的作品）的零件，进行机械制作工艺设计、夹具设计。
（四）数控加工工艺与编程能力
数控加工工艺与编程能力的培养目标是掌握中等复杂程度零件的数控加工工艺过程，运用CAD / CAM软件进行零件造型、编程和仿真。在教学过程中，引入SolidCAM三维CAM软件，实现CAD / CAM / CAE集成，利用其仿真功能，验证形式的设计成果，强化学生工程意识，激发学生学习兴趣。
（五）计算机辅助制造能力
计算机辅助制造能力是基于产品的三维模型，通过定义一系列加工要素和参数，实现加工轨迹的自动生成，特别是对于复杂零件的多轴加工，运用此项技术可以确保工艺规划和加工工序以可视化的方式在实际加工之前得到验证和优化。
三、工程技术应用能力培养措施
机械类专业的专业基础课、专业必修课多，长期以来课程体系松散，内容重复，课程之间缺乏有效链接，没有一个明确的课程主线。而设计以二维为主线，工作量大，复杂曲面难以表达。高校普遍教学手段落后，实验多为验证性，满足不了培养工程技术应用人才的教学要求。因此应对此进行改革。
（一）课程体系和教学内容优化整合
以Solidworks工程技术应用为主线，以设计为中心，对二维模式机械类课程体系和教学内容进行优化和整合，通过Solidworks先进的技术平台，将Solidworks软件的设计（CAD）、制造（CAM）、分析（CAE）各个模块融入机械系列课程中，建立基于Solidworks（CAD / CAM / CAE）工程技术应用的理论课程体系和实践教学课程体系，坚持计算机软件教学四年不断线。
课程举例一：“机械制图”。加大三维绘图能力的训练，利用Solidworks系统的三维实体设计技术，在机械制图课程中加入三维设计的教学内容，注重培养学生的空间思维能力、表达能力、看图能力、建模能力、创建工程图能力及创新能力。举例二：合并“机械原理课程设计”、“机械设计课程设计”为“机械设计综合课程设计”。改变机械原理偏重理论分析推导，机械设计偏重强度计算校核的模式，加强机构与系统设计的教学，突出基本原理、基本方法的掌握，充分利用Solidworks对工程问题的设计、计算、分析和仿真的功能，培养学生的空间思维、设计能力。举例三：“机械制造技术”课程引入SolidCAM三维CAM软件。运用Solidworks系统将虚拟加工引入教学，增加特种加工的教学内容，加强学生对先进制造技术知识的掌握。举例四：利用Solidworks软件的集成性（CAD / CAM / CAE），形成以设计为中心的课程教学体系。这样使学生掌握设计、仿真、分析、制造、装配的整个环节，培养学生的工程技术应用能力。 （二）教学手段和实践环节优化整合
教学手段决定教学质量和效率。传统的教学手段下（模型、挂图、幻灯片），教师工作量大，占用时间多，重难点难以突出，而机械类专业课程实践性强，课堂上难以实现。改革教学手段，强化实践教学十分重要。
1.建设数字化教室、数控加工仿真实验室、机械创新实验室，建立以计算机辅助的综合性、开放性、创新性的现代化实践教学场地，实验室对学生开放，培养学生创新能力、主动解决实际工程问题能力。
2.构建CAD / CAM / CAE一条龙实践教学体系，對课程实验、实践教学环节进行优化整合，打破课程界限，以Solidworks三维设计、制造、仿真为主线，强调机械系统创新能力的培养，将分散的知识点通过机械系统联系起来，将各课程独立的验证性实验通过创新性、综合性实验结合起来，培养学生综合工程技术应用能力，解决实际问题能力、工程实践能力。
3.开展课外实践活动，组织学生参加大学生机械创新设计大赛、大学生工程训练综合能力大赛、三维数字化设计大赛、大学生挑战杯科技创新大赛等项目比赛，取得了较好成绩，提高了学生的学习兴趣，激发了学生的创新热情，提高了学生的工程技术应用能力，增强了学生就业竞争力。
四、结束语
通过几年的教学改革实践，取得了良好的效果：其一，通过改革教学内容、方法和手段，促进了机械学科的发展。机械设计制造及自动化专业是湖北省重点本科专业，是湖北省新兴战略支柱产业本科项目，依托机制专业，成立了湖北省绿色风机制造协同创新中心，反过来这些项目也成为培养学生工程技术应用能力的平台。其二，培养了学生工程技术应用能力，初步具备了与工作岗位要求相适应的知识结构与基本技能，使得学生毕业后与工作岗位实现无缝对接，提高了学生就业率，缩短了企业用人成本，取得了较好的社会效益。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 席平，王晓霞，程伟，等.三维CAD实验课程体系建设[J].工程图学报，2009（2）：133-138.
[2] 章志荣，苏纯.将三维CAD / CAM技术引入应用型本科机械类专业毕业设计的探索[J].江苏技术师范学院学报2008（1）：70-73.
[3] 段红杰，陶浩，樊宁，等.面向现代CAD/CAM技术培养创新人才[J].扬州大学学报（自然科学版），2004（2）：42-43.
[4] 邓春晓，胡德平.Solidworks的工科学校机械类专业教学的重大影响[J].机械，2004（11）：32-37.
[责任编辑：钟 岚]
[关键词]Solidworks应用 能力培养 研究与实践
[中图分类号] TP391.72 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）12-0147-02
机械制造业是国民经济的基础产业，其水平与规模是衡量一个国家科技水平与经济实力的主要标志之一。进入21世纪以来，随着计算机技术的快速发展，利用信息化改造传统产业，是中国制造业发展壮大的必由之路。中国制造业的发展壮大需要掌握现代先进工程技术的人才。
作为为制造业培养人才的高校机械类专业，近年来，虽然对课程体系、教学内容、教学手段和教学方法等进行了改革，但仍没有跳出传统技术和传统思维模式，很多高校只是将CAD / CAM作为一门课程讲授，注重讲授原理，而对制造业广泛应用的三维工程应用软件讲得少，致使学生缺乏实际工程技术应用能力。课程体系设置中，没有将产品的设计、制作工艺、管理等环节系统地串联起来，与企业需求脱节。
因此，需要对机械类专业课程体系、教学内容、教学方法和手段进行整合和优化，建立全新的基于Solidworks工程应用能力培养的机械类专业教学改革，培养学生的工程技術应用能力，实现大学教育与企业工作岗位的无缝对接。
武昌工学院是一所新建地方本科高校，近年来，机械类专业坚持“以机、电、计算机技术为平台，以数控技术应用为专业特色”的专业建设思路，进行教学改革与实践，加强课程体系改革和实践教学条件建设，以Solidworks应用（CAD / CAM / CAE）为课程体系主线，将Solidworks的各个模块融入相关课程中，逐步建立基于三维技术的设计、制造工艺、支配、管理的实际工程概念，构建了CAD / CAM / CAE一条龙的教学、实训体系，强化学生工程意识，培养学生工程技术应用能力。
一、工程技术应用能力培养教学平台的选择
三维软件种类很多，我院选择的教学平台是Solidworks三维设计软件，早在2006年就购买，主要基于一是好学、易用，功能强大，产品完全汉化，可以实现二维、三维转化，适合学校教学特点。二是产品实用性广，是国内外中小型企业广泛应用的三维CAD主流产品，学生走向工作岗位后，直接上手应用，缩短了新员工培训周期和企业用人成本。
二、工程技术应用能力构成
根据企业岗位能力要求，必须具备的工程技术应用能力有：
（一）工程图学能力
工程图学能力是以三维建模为主线，培养学生的空间思维能力、表达能力、看图能力、建模能力、创建工程图能力及创新能力，将工程制图的经典内容与计算机绘图（二维、三维）知识有机结合起来，对“机械制图”、“机械设计”、“机械原理”、“机械制造技术”、“机械设计综合课程设计”、“毕业设计”等课程及集中实践教学环节进行重组和优化，重点培养三维零件和装配体设计技能培养。
（二）基于三维技术的机械设计综合设计能力
将“机械原理课程设计”和“机械设计课程设计”整合为“机械设计综合课程设计”，按照机械设计的步骤，从选题、构思、设计、实现、运作开始，使学生初步形成应用专业知识设计产品的能力，加强机械系统创新能力的培养。基于三维技术的机械设计综合设计能力的培养，从零件建模、部件装配到整机的运动仿真（CAE），均以数字化、可视化的形式展示设计过程，为实现机械综合创新设计能力培养打下基础。
（三）基于三维技术的机械制造工艺及夹具设计能力
基于三维技术的机械制造工艺及夹具设计能力的培养包括：一是三维工艺能力（CAM）设计能力，二是夹具设计能力。选定一个机械产品（机械设计综合设计的作品）的零件，进行机械制作工艺设计、夹具设计。
（四）数控加工工艺与编程能力
数控加工工艺与编程能力的培养目标是掌握中等复杂程度零件的数控加工工艺过程，运用CAD / CAM软件进行零件造型、编程和仿真。在教学过程中，引入SolidCAM三维CAM软件，实现CAD / CAM / CAE集成，利用其仿真功能，验证形式的设计成果，强化学生工程意识，激发学生学习兴趣。
（五）计算机辅助制造能力
计算机辅助制造能力是基于产品的三维模型，通过定义一系列加工要素和参数，实现加工轨迹的自动生成，特别是对于复杂零件的多轴加工，运用此项技术可以确保工艺规划和加工工序以可视化的方式在实际加工之前得到验证和优化。
三、工程技术应用能力培养措施
机械类专业的专业基础课、专业必修课多，长期以来课程体系松散，内容重复，课程之间缺乏有效链接，没有一个明确的课程主线。而设计以二维为主线，工作量大，复杂曲面难以表达。高校普遍教学手段落后，实验多为验证性，满足不了培养工程技术应用人才的教学要求。因此应对此进行改革。
（一）课程体系和教学内容优化整合
以Solidworks工程技术应用为主线，以设计为中心，对二维模式机械类课程体系和教学内容进行优化和整合，通过Solidworks先进的技术平台，将Solidworks软件的设计（CAD）、制造（CAM）、分析（CAE）各个模块融入机械系列课程中，建立基于Solidworks（CAD / CAM / CAE）工程技术应用的理论课程体系和实践教学课程体系，坚持计算机软件教学四年不断线。
课程举例一：“机械制图”。加大三维绘图能力的训练，利用Solidworks系统的三维实体设计技术，在机械制图课程中加入三维设计的教学内容，注重培养学生的空间思维能力、表达能力、看图能力、建模能力、创建工程图能力及创新能力。举例二：合并“机械原理课程设计”、“机械设计课程设计”为“机械设计综合课程设计”。改变机械原理偏重理论分析推导，机械设计偏重强度计算校核的模式，加强机构与系统设计的教学，突出基本原理、基本方法的掌握，充分利用Solidworks对工程问题的设计、计算、分析和仿真的功能，培养学生的空间思维、设计能力。举例三：“机械制造技术”课程引入SolidCAM三维CAM软件。运用Solidworks系统将虚拟加工引入教学，增加特种加工的教学内容，加强学生对先进制造技术知识的掌握。举例四：利用Solidworks软件的集成性（CAD / CAM / CAE），形成以设计为中心的课程教学体系。这样使学生掌握设计、仿真、分析、制造、装配的整个环节，培养学生的工程技术应用能力。 （二）教学手段和实践环节优化整合
教学手段决定教学质量和效率。传统的教学手段下（模型、挂图、幻灯片），教师工作量大，占用时间多，重难点难以突出，而机械类专业课程实践性强，课堂上难以实现。改革教学手段，强化实践教学十分重要。
1.建设数字化教室、数控加工仿真实验室、机械创新实验室，建立以计算机辅助的综合性、开放性、创新性的现代化实践教学场地，实验室对学生开放，培养学生创新能力、主动解决实际工程问题能力。
2.构建CAD / CAM / CAE一条龙实践教学体系，對课程实验、实践教学环节进行优化整合，打破课程界限，以Solidworks三维设计、制造、仿真为主线，强调机械系统创新能力的培养，将分散的知识点通过机械系统联系起来，将各课程独立的验证性实验通过创新性、综合性实验结合起来，培养学生综合工程技术应用能力，解决实际问题能力、工程实践能力。
3.开展课外实践活动，组织学生参加大学生机械创新设计大赛、大学生工程训练综合能力大赛、三维数字化设计大赛、大学生挑战杯科技创新大赛等项目比赛，取得了较好成绩，提高了学生的学习兴趣，激发了学生的创新热情，提高了学生的工程技术应用能力，增强了学生就业竞争力。
四、结束语
通过几年的教学改革实践，取得了良好的效果：其一，通过改革教学内容、方法和手段，促进了机械学科的发展。机械设计制造及自动化专业是湖北省重点本科专业，是湖北省新兴战略支柱产业本科项目，依托机制专业，成立了湖北省绿色风机制造协同创新中心，反过来这些项目也成为培养学生工程技术应用能力的平台。其二，培养了学生工程技术应用能力，初步具备了与工作岗位要求相适应的知识结构与基本技能，使得学生毕业后与工作岗位实现无缝对接，提高了学生就业率，缩短了企业用人成本，取得了较好的社会效益。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 席平，王晓霞，程伟，等.三维CAD实验课程体系建设[J].工程图学报，2009（2）：133-138.
[2] 章志荣，苏纯.将三维CAD / CAM技术引入应用型本科机械类专业毕业设计的探索[J].江苏技术师范学院学报2008（1）：70-73.
[3] 段红杰，陶浩，樊宁，等.面向现代CAD/CAM技术培养创新人才[J].扬州大学学报（自然科学版），2004（2）：42-43.
[4] 邓春晓，胡德平.Solidworks的工科学校机械类专业教学的重大影响[J].机械，2004（11）：32-37.
[责任编辑：钟 岚]