CAPP-计算机辅助工艺设计课程教学改革探讨

居志兰 龚晓燕 花国然

（南通大学机械工程学院，江苏 南通 226019）

1 引言

CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺设计）是利用计算机将产品设计信息转变成制造加工和生产管理信息、利用计算机来进行零件加工工艺过程的制定，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件[1]。这是当前先进制造业的一项重要技术，是未来各企业实现先进生产管理的一种重要手段。

计算机集成制造系统（CIMS）作为工业企业全面自动化的发展方向，已经引起了国内外工业界和研究部门的广泛重视。由于计算机集成制造系统CIMS的出现，计算机辅助工艺设计上与计算机辅助设计CAD相接，下与计算机辅助制造CAM相连，是连接设计与制造的桥梁，设计信息只能通过工艺设计才能生成制造信息[2]。CAPP是联系CAD和CAM的纽带，也是实现CIMS的重要环节，CAPP已经成为机械制造行业的重要发展方向之一。由此可见，CAPP在实现生产自动化过程中起着承上启下的重要作用。

2 CAPP课程性质

由于CAPP在企业生产中具有重要地位，计算机辅助工艺设计（CAPP）则成为机械制造专业的一门新兴的专业技术主干课。本课程主要配合机械制造专业的专业课内容，贯穿机械制造技术基础的四大方面--刀具、机床、夹具和机械加工工艺[3]。计算机辅助工艺设计（CAPP）课程主要介绍了计算机辅助工艺设计的基本方法体系，以及现有计算机工艺设计方面的软件和使用方法。CAPP课程理论性与实践性均相对较强，教材中的内容多显得枯燥乏味，因此在CAPP理论教学中出现了“难懂、难学、难教”的问题。

针对上述问题，需在CAPP课程的教学改革与创新方面做出一些有益的探索和实践，提出了案例教学、实践教学等既有利于激发学生学习兴趣、又有利于提高学生实践能力的教学方式。

3 目前教学存在主要问题

机械工程学院的CAPP教学工作已有近十年的历史，但CAPP实践教学的开展还未进行。在过去相当长的时间里，和国内其它高校的做法一样，我们对于CAPP的教学主要以理论教学的方式来进行，很难使学生达到身临其境的感觉，使他们对整个CAPP流程的具体运作仍难有非常整体的把握和形象的认识。从这个角度来看，理论教学的效果仍然是十分有限的，如果有好的实践教学模式相配合，CAPP课程的教学工作将日臻完善。

目前的CAPP教学虽然注重了内容上的完整性和系统性，但教学方法呆板。据调查，目前许多高等学校教学方法也存在着许多弊端，其中之一就是大多数院校还普遍沿袭了传统的“灌输式”[4]教学方法，我校也不例外。传统的教学方法往往只注重知识的传授，习惯于用注入式、满堂灌的方式增加学生的知识，其结果使学生思路闭塞、缺乏独立思考和创造性，限制了学生智能的发展。

4 教学目标

CAPP课程的主要任务是使学生了解计算机在机械加工工艺设计方面的应用概况，熟悉CAPP系统的体系结构，掌握CAPP的基本技术，掌握计算机辅助工艺设计的基本理论和基本技术。掌握计算机辅助工艺设计的原理和方法，具有使用计算机进行系统设计的初步能力，为开阔学生的视野解决机械制造中的问题打下初步基础。并初步具备开发CAPP应用软件的能力。

CAPP是一项应用技术，教学过程必须与实际应用相结合，在充分讲授CAPP的基本原理和系统开发方法的基础上，配合相应的实践课程，使学生对CAPP技术的实际应用及CAPP的系统结构有直接的认识。树立多学科融合的综合系统分析，系统设计和使用能力。为从事CAD/CAM、FMS、CIMS等技术工作打下基础[5]。

基本目标。在学习CAPP理论的基础上，使学生进一步加深对CAPP基本概念和原理的认识，领会CAPP的管理思想。

突出工学结合和能力培养。使学生充分认识和理解CAPP系统，并初步掌握具体的操作流程和操作方法，在模拟的实践环境中，完成计算机辅助工艺设计。

理论与实践相结合。通过理论学习和实践模拟操作，帮助学生根据具体情况，选择不同的CAPP系统，并成功地运用于实践中去。

5 教学方法探讨

针对CAPP教学中的上述问题，基于自身的教学实践，从充分发挥调动学生学习的积极性和主动性的角度出发，拟对CAPP课程的教学改革与创新做以下四个方面的尝试与探索:

在网络、多媒体资源、实践基地等学习环境支撑下，建立以教师导学为前提，以学生学习为中心，构建“导-学-环境”三维互动教学模式。

三维、二维产品CAD/CAE/CAM及编制的数控编程等内容无法在黑板上进行演示，也很难向学生讲清楚时，可采用多媒体教学手段，制作集图像、文字、动画视频等形式于一体的CAI课件，通过屏幕演示，将教学内容进行图文并茂地分析和讲解，可望能取得很好的教学效果。

由于采用了多媒体教学手段（必要时还需加以板书），改变了过去黑板加挂图的课堂教学手段；多媒体课件的教学内容直观实际，便于学生理解和掌握，使课堂教学的效率和教学质量大大提高，也加大了教学内容的信息量。

引入“主题式讨论教学法”于CAPP案例教学中，从而使得CAPP案例教学成为“基于能力本位”的知识传授和能力培养的教学模式。

在课程讲授过程中，针对教学内容的重点、难点和学生作业中出现的问题，划出习题课的时间，并设计课堂讨论主题，使学生对其主题提出的问题有所思考。通过课堂讨论教学法，使学生更加扎实、深刻地理解和掌握所学的理论知识，并学会融会贯通、举一反三的学习方法。

案例和科研教学，充实更新教学内容和教学案例，从而实现科研教学相得益彰。

CAPP的理论通常是比较枯燥，在教学过程中穿插一些典型的工程案例（这些案例可来源于科研、也可以来源于企业），就能明显提高课程的吸引力，加上精心组织的实训环节，就能使学生变消极接受知识为积极吸收知识。

联系科研课题，利用案例的方式，将教学内容与科研成果有机地结合起来，使学生在学习本课程的过程中，对理论知识的应用、科学研究方法与手段、本学科的前沿研究成果有所了解和掌握，从而启发学生主动性的思考；同时也能更好地提高教师教学水平和“产-学-研”科研能力。

结合课程教学内容，基于CAPP典型零件工艺文件模拟训练，为教学方式改革与创新开启实践通道。

随着CAD/CAPP/CAM技术的普及，CAD/CAPP/CAM软件的使用已成为工科学生学习机械类专业必须掌握的一种学习工具[5]。进行CAPP软件实验课程教学模式和实践研究，增强学生应用新软件、新技术、新工艺解决实际问题的能力，适当增加上机实验是行之有效的措施，让学生实实在在地锻炼解决工程实际问题的能力。

工艺设计是优化配置工艺资源，合理编排工艺过程的一门艺术。它是生产准备工作的第一步，也是连接产品设计与产品制造的桥梁。在CAPP课程教学内容完成后，可安排一周教学时间进行实践练习，探索研究在工艺课程设计教学中应用计算机辅助技术（CAD/CAE/CAPP/CAM）进行零件工艺设计的方法；具体实践环节可选择典型零件，拟定并实施加工工艺规程或根据学校实际情况进行实践操作训练。以CAPP软件为设计平台，编制典型零件加工工艺卡片、工序卡片等内容，并将其补充到机械制造工艺学精品课程网站，辅助完善工艺学课程建设。培养学生综合运用课程所学的理论知识、拟定加工工艺规程的实施能力；培养学生严谨的工作作风和创新精神。以培养学生创新能力、工程实践应用为重点，提高学生的工程实践能力。

6 总结

CAPP课程是一门实践性较强的课程之一，在加强基础理论教学的同时，尤其注重对学生基本工程能力的培养，并构建形成较完善的教学－实践－实习的链式教学模式；以计算机辅助技术的综合应用为基础，开发以数字化设计为平台的工艺课程设计教学系统，同时实现对课程设计内容、设计程序及设计过程管理各环节的对接与规范化。从而实现课程教学方式和教学内容的改革和创新，为高校“宽口径、模块化、大专业、小分流”人才培养模式提供崭新的思路。

[1]胡昊《.计算机辅助工艺设计》课程的设置与改革 [J].职业技术教育研究.2005年第1期，42-43.

[2]杨亚楠，史明华，肖新华.CAPP的研究现状及其发展趋势[J].机械设计与制造.2008年第7期:223-225.

[3]栾梅，管俊杰.高职计算机工艺设计课程的设置与改革[J].辽宁高职学报.2004，6(4):71-72.

[4]袁新芳，刘极峰.应用型本科CAD/CAM课程教学改革之初探 [J].江苏技术师范学院学报.2004，10(2):94-96.

[5]张长英，张云玲，高梅.CAPP课程教学模式初探 [J].机械制造与研究.2008，37(4):108-109.