基于PLM系列软件的机械类课程教学改革与实践

韩玉坤，张运真

（安阳工学院机械工程学院，河南安阳455000）

0 前言

目前中国的经济结构正处在转型期，经济增速持续放缓，制造业形势低迷，我国新增劳动力就业、失业人员再就业和农村富余劳动力转移等因素使得本来就存在的就业困难问题更为突出[1]。近年来大学生毕业人数持续走高，2014年为727万[2]，2015将达749万，再创历史新高[3]，就业压力前所未有。大学生“就业难”正在成为一个全社会共同关注的话题，但这远非问题的全部，严峻的现实是尽管很多学生找不到理想的工作，而企业“招工难”和“用工荒”亦呈现常态化的现象，很多企业不光是招聘不到急需的技术人员，也很难招到满意的技工。“学非所用，用非所学”成了当今高校部分毕业生的真实写照。学生在校期间因不能掌握用人单位需要的本领和技术，迫使企业不得不花费大量的时间和人力重新培训。而企业一般不愿意付出额外的培养成本，因此倾向于招聘有一定工作经验的熟手，从而进一步加剧了“招工难”和“用工荒”程度。

造成这种两难境地的原因，并不是单纯的人才“供过于求”，它反映了深层次的社会问题、人才供需矛盾、高等教育结构矛盾、人才的竞争能力和就业观念等方面的问题。

1.高校机械类专业教育教学方面存在的具体问题

1.1 师资队伍

师资队伍的结构不尽合理，学校引进的青年教师偏多，大部分年轻教师是从学校到学校，缺少教学岗位和工程实践环节的锻炼，教学效果不理想；另外，一些老师虽然具备教授、专家、学科带头人的头衔，但也严重缺乏社会及企业方面的实战经验，因此，无论是知识还是能力，都与应用型人才培养所需的“双师型”师资要求存在很大差距。

1.2 学生状况

多数新建本科高校，无论是生源质量、学生水平层次以及社会竞争力和老院校相比都有一定差距，学生的基础知识和专业水平比较薄弱，工程设计能力和创新能力亟待提高，特别是高年级学生，倍受考研、择业等问题以及社会不良风气的影响，专业方面花费的时间和精力较少，对很多课程都是一知半解，不同课程中学到的零散的专业知识不能融会贯通，因此学生面对毕业设计感觉茫然无从下手，更谈不上从事本专业工作岗位的能力。

1.3 教材和教学内容

使用的教材缺少学科前沿的最新成果，不能提供本行业解决问题的最新方法，与工程实际和行业的发展水平差距很大；教学实践往往只注重项目申报，不注重实施和效果，对促进教学没有任何实际意义；采用的课件、教学录像、动画等素材缺少创新，且与当前的工程实际严重脱节，难以满足对学生能力培养的要求，整个课程体系建设跟不上行业的发展。

1.4 实验和实训方面

学校实验设施大多是厂矿企业淘汰的老旧产品，已经严重老化，且学校后续资金投入不够，新增实验设备少，有些设备功能和性能达不到要求；即使是现有的实验设备也不能得到充分的利用。学生实践、实训环节因条件所限，难以得到真刀真枪的锻炼，从而流于形式；认知实习和毕业实习囿于实习厂家的生产任务繁重和校企合作的不对等关系，很难深入到工程实际当中，因此学生动手能力及工程实践能力均达不到岗位要求。

1.5 考试环节

受传统教学模式的影响，考试中存在较多问题：

（1）理论知识与工程实际结合不紧密。传统考试只重视理论教学的考试，考试内容中记忆性成分所占比重较大，创新实践能力考核不足。

（2）考试形式单一，评定方法不合理。传统考评大多局限于卷面考试这一形式，缺乏多样性。在成绩评定上，以期末的终结性教学测评为主，难以反映学生的实际能力。

（3）作弊现象屡禁不止。目前考试作弊已成高校学风建设中一个突出问题，严重削弱了考试纪律的约束力、影响了学风和学生素质，给正常的教学秩序带来了极坏影响。

1.6 职业规划和角色定位缺失

现行体制下的中国大学生，职业意识薄弱，很少有人做过专门的就业规划；近年来因就业带来的压力，各高校对职业规划都有了不同程度的重视，学校也相继开设了职业规划方面的相关课程，展开了一些职业培训活动，不过职业规划是以专业为基础的，让学生死记硬背一些职业规划的教条，显然达不到提升就业的目的。而且国内高等教育不重视个性发展，导致部分学生对社会、对自己以及即将进入的行业缺乏实质性了解，不知道自己未来想要干什么和适合干什么。

2.机械类专业人才培养的切入点和突破口

2.1 用人单位对机械类专业学生的具体要求

一般来说，工作经验、专业知识、综合能力、敬业精神等会受到企业不同程度的重视。而机械行业特别是学校周边企业对于毕业生的期许又有所不同，多数企业要求机械类学生具备以下能力：

（1）能够熟练使用行业相关软件特别是CAD类软件；

（2）专业基础要好，即能够掌握适应岗位变化和专业技术更新的基础知识；

（3）要有一定的学习能力和创新能力。

2.2 机械行业用人条件分析

机械类企业之所以把学生使用CAD类软件的能力放在第一位，主要基于以下考虑：

（1）软件使用水平体现了学生的综合工程能力，因为软件的学习离不开行业背景，只有通过大量工程实例的训练以及相关科研课题、项目的锻炼，才能熟练使用软件。

（2）目前CAD业界最新理念和技术PLM[4]—产品全生命周期管理，已对机械行业的发展产生了巨大的推动作用。PLM是对产品从创建到使用，直到最终报废等全生命周期的产品数据信息进行管理，其核心思想就是创新。PLM对产品开发、制造和管理等环节使用的软件技术（包括CAD、CAM、CAE、PDM等）进行整合、扩展和延伸，旨在为企业提供一整套解决方案。PLM实施的目的和意义在于控制成本、提高质量、缩短周期、提高服务质量及满足个性化需求等。它强调人才培养与社会需要的关联性，专门针对企业人才需求和高校人才培养之间的错位，以及高校在数字化设计、制造环节的教学空白，提供完整的解决方案，让学生毕业后能够快速融入企业的工作中并实现自身价值[5]。

如果专业软件能够熟练使用，进入企业后，学生可直接上手工作，参与项目的开发或从事其他技术工作，节约了岗前的培训成本和时间。

基于上述分析，在机械类专业教学中确立了以软件的教学为突破口和切入点，带动相关课程的教学，来弥补师资力量和实验条件的不足。着力打造以软件使用水平见长的办学特色，构建和完善面向社会、面向市场的办学体系，以提高学生的就业竞争力。

3.机械类专业人才培养的具体措施和途径

3.1 建立和完善面向社会、面向市场的办学模式

学生的知识、技能、品质能否适应工作岗位的要求，只能由实践来检验。所以学校教育必须充分把握社会实际，客观了解岗位需求，建立以市场需求为导向的办学模式，不然就会陷入“闭门造车”的尴尬境地。因此学校采取各种措施，积极主动地深入社会实际，与企业紧密结合，了解行业发展现状以及工作岗位对员工创新素质的要求，使学生掌握企业需要的知识、技能和方法，毕业后能快速到位、进入角色。

（1）积极推进卓越工程师计划

通过“校企合作、工学结合”模式，与企业联合为学生制定有针对性的实训方案，为学生量身打造相应的训练项目，让学生深入生产一线，融入员工队伍中，把书本知识付诸实践。

（2）校企联合，组建教学和科研团队

针对学校老师工程背景的不足，学校采取了一系列措施继续加强校企合作的深度和广度，着力打造一支能力较强的教学和科研队伍，以科研推进教学。

例如积极推进“青年教师企业定期培训项目”，引导青年教师利用课余时间和节假日深入企业一线，不断积累工程经验。

另外，充分利用学校现有的教学、实验、科研设施以及包括教师和学生在内的人力资源，为企业做一些实实在在的工作，比如积极联合企业，开展相关课题的研究；为企业建立产品的三维数字模型库；承担校企合作项目中基础理论研究、产品验证的仿真分析等；为企业建立专家系统，帮助企业培训技术人员等。

（3）加强PLM软件的教学

PLM理论的发展是以软件为标志的，鉴于软件在制造业发展中的巨大作用以及其“好学易用”和“所见即所得”的特点，引入和企业相关PLM系列软件的教学和训练，不失为一种提高学生工程实践能力的有效措施。

3.2 PLM软件教学及考试方式的改革

（1）立足于工程背景的软件教学

PLM类系列软件的教学是综合性、实战性极强的课程，必须以工程为背景。因此CAD的学习必须结合典型的工程案例。比如通过零件的结构造型及其数控加工程序的编制，才能理解零件结构的工艺性要求；通过零件的有限元分析，才能理解不同工程材料及其性能参数的意义。通过典型工程案例的设计和分析，就把原来支离破碎的知识有机地联系在一起，对理论课和专业课起到一个巩固和提高的作用。

（2）教学方式的改革

具体的PLM类软件教学中，改变原来的课堂授课为机房或实验室授课，老师课堂讲授，学生同步练习。边教边学边练，根据学生的程度不同进行有针对性的辅导，争取每个学生都能在课堂上掌握所讲内容。

（3）考试方式的改革

PLM软件的考试方式不再采用传统的限定时间内的理论考试和上机测试，而是参考《课程设计》的方式根据学生兴趣采用自命题或者师生协商共同命题，在一到两周甚至更长时间内完成。给学生充足的时间以发挥其想象力，充分挖掘其个人潜力。这样令人乏味的考试就变成了一个训练、总结和提高的过程，从而杜绝了平时松懈，考前突击的现象，学生个体潜能才能得到充分的发挥。

题目完成后经老师审核，然后上机测试以检查所做题目是否是学生独立完成，根据题目的难度和水平以及学生的熟练程度给出成绩。

3.3 建立、完善数字化教学资源库

在整个教学活动中，团队老师精心收集并制作了机械类课程三维模型数字化教学资源库，包括典型工程案例的三维模型、图片、视频和录像等，分别来自于学校产学研合作中的典型机械产品、教师的科研项目以及学生在挑战杯比赛、三维设计大赛和毕业设计中的作品。作品涵盖机械设计制造、材料成型、工业设计等专业，通过分门别类，可用于相关专业的教学。

（1）机械设计制造类

①搅面机机构设计

②牛头刨主运动机构

（2）材料成型类

①下拉式快锻液压机主机

②钢球锻造生产线仿真

（3）工业设计类

①Jeep牧马人汽车造型

②米老鼠造型

3.4 培养学生兴趣，强化职业意识

兴趣只有和职业结合在一起，人的创造力才能激发出来。在兴趣形成的过程中，不断强化职业意识。因此教学中采取多种措施以培养学生的兴趣。

（1）在课堂上、在实验中以及实习活动中注重引导和培养学生的兴趣；

（2）利用学术报告和专业讲座把行业前沿的成就及其对生活的改变介绍给学生，以激发其学习的热情和动力；

（3）教学中引入产业界以及教师近期产学研合作中典型的工程案例，以培养学生的兴趣；

（4）利用学科竞赛，如学校定期举办三维创新设计大赛并指导学生参与国家级和省级的相关比赛，创造良好的学习氛围，以荣誉感和成就感强化学生的兴趣。

职业规划不是一蹴而就的事情。因此在教学活动中，要靠老师的言传身教，通过有意识的引导，让职业规划成为一种潜移默化的自觉行为；引导学生通过各种实践活动，不断积累相关的专业经验，以便更清楚地意识到自己的兴趣点、专长以及薄弱环节，从而在今后的学习中弥补缺陷，充分发挥自己的优势，进一步结合自己的兴趣和能力以及现实和机遇制定出可行的择业规划。

4.教学改革效果

团队围绕PLM系列软件教学以及动手能力的培养，展开了一系列的教学、科研活动，目前已取得初步的成效：

（1）目前PLM系列软件的教学，已经形成相对成熟的教学团队和教学模式。

（2）通过项目组老师的努力，现已建立了包括典型机械零件库，典型机械产品和典型机构动画的机械类课程数字化资源，并逐步在不同的专业教学中应用推广。

（3）通过举办相关的学术报告，定期组织学生参加国家级的赛事，营造了良好的学习氛围，激发了学生的学习热情和动力，目前学生在省级和国家级的创新设计大赛中多次获得大奖。

（4）积极推进“产学研用”一体化教学模式的深化工作。通过项目合作，让学生参与其间，使学生在学习阶段就能接触到本行业的新知识、新技能，培养了学生的工程能力和创新能力。对教师而言，通过项目的开发，实践技能和科研水平都取得了长足的进步，对理论教学和实践教学均有良好的促进作用。在此过程中老师和学生都得到锻炼，相关的工作成果又转化成了教学资源，达到了教学相长的目的。

通过最近两年本科生的毕业设计和就业情况可以看出，学生的创新能力、工程设计能力以及独立工作能力都有很大提高，学生的就业渠道进一步拓宽。

5 结论语

教学团队从高等教育人才培养问题着手，针对机械类专业学生的就业问题以及课堂教学中理论与实际脱节的问题，对机械类相关课程进行教学改革，以PLM类软件教学为主线，以实际工程案例为素材，以提高学生的工程设计能力和创新能力为目标，形成了PLM软件教学体系，积累了丰富的教学资源，并反哺到相关课程的教学当中，形成一种良性循环，取得了事半功倍的效果，达到了教学相长的目的。学生独立从事机械专业工作的能力得到进一步提高，就业率呈现逐年上升的趋势，基本实现了教学改革的目标。

[1]民生之本系安危[EB/OL].光明日报http://www.gmw.cn/01gmrb/2004-10/21/content_117641.htm.

[2]教育部.教育部关于做好2013年全国普通高等学校毕业生就业工作的通知——教学[2012]11号[EB/OL].教育部官网 http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7020/201211/144771.html.

[3]2015全国高校毕业生人数将达749万[EB/OL].EOL中国教育在线http://career.eol.cn/kuai_xun_4343/20141205/t20141205_1209689.shtml.

[4]PLM[EB/OL]，百度百科 http://baike.baidu.com/link?url=VGu7We7StgRdxSjGiuk00J2cq9vsSGNNJ4jiqXdaszlp5hTF -Wt3H1RVQcs_GjeD8.

[5]江彦，GO PLM投资未来人才[J]《中国制造业信息化》2006.7（14）.