基于工程项目的机械类专业CAD/CAM课程群的开发研究

摘要：目前，国内大部分高校的机械类专业都开设了CAD/CAM和数控技术相关课程，但是能够根据企业岗位能力需求，把CAD/CAM技术与数控技术形成一个整体，并且按照生产全过程来进行一体化教学的研究相对较少。本文对基于工程项目的机械类专业CAD/CAM课程群的开发过程进行了研究，提出了课程群的开发思路、流程、具体步骤和方法，在提高课程自身教学效果的同时，也为其他课程的改革与建设提供一定理论参考。

关键词：CAD/CAM;数控技术;一体化;课程群

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）20-0061-03

一、引言

随着“中国制造2025”重大发展战略的实施，制造业逐步向着智能化、信息化的方向发展，计算机技术与制造技术被紧密地结合并相互渗透。计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和数控技术（CNC）已成为现代机械制造工业中最具活力的组成部分，并趋向于一体化方向发展。

高等院校为了适应社会对熟练掌握和运用先进设计、制造方法的高素质应用型人才的需求，在机械类专业中大都开设了相应的课程。例如，机械CAD/CAM相关课程，通常围绕如何使用NX、Solidworks、MasterCAM或Pro/E等三维软件进行产品的设计、造型和加工展开教学，主要目的是培养学生的设计、三维造型以及自动编程能力;数控技术相关课程通常包括：数控加工与编程、数控机床的故障诊断与维护、数控机床操作实训等，主要目的是培养学生具备制定数控加工工艺、编写数控程序以及操作、维护数控机床的能力。

目前，绝大部分高校机械类专业的人才培养方案中，CAD/CAM技术和数控技术相关课程通常是各自作为一门独立的专业课程开设的。课程间缺乏一个有效的主线将相关的知识点和技能要求串联起来，课程教学内容缺乏连贯性和系统性，不便于学生对产品完整生产过程的理解，学生也无法真正体会到这些课程在制造业企业整个生产加工过程中的地位和作用，使学生缺乏学习的积极性和主动性，不利于学生综合应用能力和创新能力的提高。

二、课程群的开发思路

基于工程项目的机械类专业CAD/CAM课程群的开发是以专业人才培养目标和规格为出发点，将我院机械设计制造及其自动化专业原本开设的《机械CAD》、《机械CAM》、《数控加工与编程》和《数控车削实训》、《数控铣削实训》等课程进行有机整合，打破原有课程设置的界限。围绕实际工作岗位所需的知识、能力和素质要求，对课程群的教学内容、教学模式和教学方法等进行全面系统的改革，使学生的学习过程与企业的实际生产过程保持一致。充分培养学生对理论知识和实践技能的应用能力，以及发现问题、分析问题、解决问题的能力，重点突出对学生的职业核心能力和创新能力的培养。

具体开发流程如图1所示。

三、课程群开发具体步骤

1.行业企业调研。深入本地区的国有、民营以及个体机械制造业企业进行调研，并与行业企业技术专家进行座谈和研讨。一方面，深入了解制造业企业中与本课程群相关的工作岗位所需要的基本能力、专业知识和实践技能等方面的要求，为确定课程群定位，选取教学内容提供重要的理论依据;另一方面，重点考察制造业企业典型零件的设计、制造过程，为具体工程项目的设计提供优质素材。

2.相关工作岗位分析。通过对调研结果进行整理、总结和分析，确定与课程群相关的主要工作岗位包括数控编程员、数控机床操作员和CAD/CAM工程师，归纳了各岗位所需基本能力、专业知识和实际技能，如图2所示。

3.确定课程群教学目标。通过整理、总结、分析行业企业调研资料，明确课程群在专业人才培养方案中的地位和作用，确定了课程群的教学目标为：培养能够熟练应用某种三维CAD/CAM一体化软件进行零件的设计、建模、加工工艺分析和加工程序编制，能够熟练操作数控机床完成零件的加工，并具备较强工程实践能力和创新能力的高素质应用型人才。

4.课程群教学内容的选取和设计。首先，根据课程群的教学目标和企业相关工作岗位所需的理论知识和实践技能，归纳总结出本课程群的主要教学内容;其次，从数控机床的实际应用出发，以工程实践能力和素质的培养为主线，根据企业典型零件的形状特点以及所采用的数控加工方法将教学内容划分为四个教学模块;在此基础上，遵循由浅入深、由易到难、层层深入的原则，将每个教学模块划分成若干个工程项目，将教学内容合理地融入各个项目中。课程群教学内容的具体选取和设计如图3所示。

5.工程项目的设计。工程项目的设计需以企业中完整的生产加工过程为依据，选择典型零件作为项目载体，以零件从建模、编程到加工的全过程为主线，将所需的理论知识和实践技能合理地融入其中。具体设计内容包括典型零件的选取、具体工作任务分析、所需理论知识和实践技能的归纳、项目实施的具体方法、项目评价方法等。其中，典型零件的选取是工程项目设计的关键，所选取的典型零件既要符合生产实际，又能够较好地体现该项目训练的知识目标和能力目标。

此外，在工程项目设计的过程中还要特别注意学生在校学习与实际工作的一致性，使学生的学习过程犹如置身于企业的真实生产过程中，充分调动学生学习的兴趣，培养学生“会用”专业知识解决实际问题的能力，以及创新意识和创新能力。

6.配套教学资源的开发及教学模式和教学方法改革。在课程群建设的过程中，需同步开发与各工程项目配套的多媒体课件、教案、微课视频、仿真视频等教学资源，以满足教学需要。同时，积极搭建优质的互动教学平台，将线上线下混合式教学模式引入课程群教学，为学生提供个性化的学习时间、空间和多种学习渠道，充分提高教师的工作效率和学生的学习效率。

线下的课堂教学可结合讨论式教学、案例教学、分组教学等多种教学方法对学生进行工程项目的训练，强化“教、学、做”一体的教学过程。

四、总结

1.根据机械制造业智能化、集成化的发展趋势，本课程群打破原有课程间的界线，使数控技术与CAD/CAM技术的相关理论知识和实践技能相互渗透，并融入学生独立完成产品建模、编程、加工的生产全过程中，在保证教学内容连贯的同时，加强了知识的综合性与整体性。

2.学生的在校学习过程与企业实际生产过程保持高度一致，以学生为主体开展教学活动，充分激发学生的学习兴趣，提高学生对所学知识和技能的实际应用能力，为学生后续的课程设计、毕业设计、科技创新大赛以及毕业后迅速进入工作状态打下良好的基础。

3.本课程群的开发还可以为高等院校机械类专业其他课程的改革与建设提供一定理論参考。

参考文献：

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