淺談基於數字化設計製造能力培養的課程群規劃論文

淺談基於數字化設計製造能力培養的課程群規劃論文

　　當代機械工程領域邁進了數字化製造的時代，在產品製造活動的全生命過程中利用數字化的資訊實現產品和製造活動的表達、組織和執行，數字化製造大大地提高了產品的質量和企業的生產經營效率。企業的數字化製造水平和應用能力已經成為企業的核心競爭力。

　　應用型本科院校機電專業的人才培養特色是“工程教育，職業取向”，培養的學生是既不同於普通高等教育的研究型人才，也不同於高職高專院校的技能操作型人才，而是具有夠用的機械和電子專業理論知識，一定的人文、科技和藝術素質，較強創新精神的高等應用型機械工程領域的複合性應用型人才。從就業反饋來看，企業認為學生的理論泛泛而實踐技能不足，理論與當代的企業技術脫軌，就業後工作適應能力差，需要經過相當長時間的培訓和培養才能勝任崗位。因此，需要改革人才培養方案和課程，以數字化設計製造的綜合工程能力為主線、基於企業實踐培養人才。

　　一、以數字化設計製造為主線的培養方案規劃

　　基於我校機械專業近幾年的就業和定向培育就業客戶群調研，我院總結形成了企業的崗位能力需求指標，並分解指標，形成知識體系，根據知識體系修改了培養方案。

　　瀋陽工程學院為以工為主的培養技能應用型人才的地方高校，辦學戰略依託電力行業，服務先進裝備製造行業和現代服務業，培養創新應用型人才。機械電子工程專業主要培養德、智、體、美全面發展，較系統地掌握機械製造及自動化、計算機應用、自動控制和電子技術應用等複合型的專業知識，以機床數控系統的應用與開發，機電一體化產品的設計、除錯和管理等能力為特色的機械電子工程領域高階應用型人才。

　　課程群規劃遵循“三面向、三服務”的理念，即面向學生就業、面向企業界、面向未來，課程改革要服務於職業能力需求、服務於工程實踐能力培養，理論課程要服務於實踐課程。

　　我院綜合美國ABET 工程專業認證的標準和企業需求確定了機電專業工程素質能力的培養包含自然人文能力、工程應用能力、機械產品設計能力、機械產品製造能力、機械裝置控制能力和企業實踐能力等模組。課程群體系要體現“理實交融、分為層遞進”的原則，分為基本技能層次、提高應用層次和綜合創新層次三大類。

　　二、課程群建設方法

　　( 一) 以課程群為基礎，結合教師科研，組建教學科研團隊，爭創精品課程。建立同典型企業的校企密切合作關係，按照典型企業的數字化生產流程規劃工程軟體，軟體分必修和選修兩部分，對於必修課程，學生必須掌握; 而選修課程，學生可課後自學。必修軟體有AUTOCAD、UG、ANSYS 和Matlab，選修軟體有機械工程師、Amesim、VERICUT、CAXA工藝圖表、PC DMIS、VNUC、Autoform、GeomagicQualify 和Imageware 等。在工程軟體課程體系中，AUTOCAD 主要培養學生的機械和電子平面製圖能力，在機械製圖與CAD 課程中學習，在機械原理、機械設計、機械測繪、機械原理課程設計和機械設計課程設計中應用; UG 主要培養三維設計和數控程式設計能力，在三維設計基礎、CAD/CAE 技術與應用和數控加工工藝與程式設計中按模組講授，在模具設計與製造、數控加工工藝與程式設計課程設計和機械裝備課程設計中應用; Matlab 主要培養數學分析和控制系統分析能力，在高等數學、線性代數和機電工程控制基礎中學習，在機電一體化系統課程設計、機械工程測試技術和液壓與氣壓傳動課程設計中應用;ANSYS 主要培養有限元分析能力，在工程力學和CAD/CAE 技術與應用中學習，在材料成形技術和CAD/CAE 實訓中應用。

　　( 二) 貫徹工程軟體培養，注重對必修軟體的系統培訓，安排好自學選修軟體的知識點，規劃好各課程中軟體的知識點講授和知識的遞進，以使學生掌握數字化設計製造能力。比如: 對於數字化製造能力的培養，重點培養數控機床的加工能力，在三維設計基礎課程中講授UG 軟體的基本操作和三維實體造型; 在模具設計和製造課程中講授模具的三維設計; 在機械製造裝備設計課程中講授夾具的設計; 在機械製造技術基礎課程中講授CAXA 工藝圖表軟體編制數控加工工藝規程; 在數控加工工藝與程式設計課程中講授利用UG 軟體編制數控程式; 在先進製造技術課程中講授利用VERICUT 軟體進行數控程式加工模擬，利用PC DMIS 軟體生成數字化測量程式，利用Geomagic Qualify 軟體進行檢測結果分析，最後這些技能在獨立實踐環節數控加工工藝與程式設計課程設計中得到全面應用。學生利用前述這些工程軟體，從產品的圖紙出發，獨立分析並設計數控加工工藝規程，編寫數控加工程式，分組加工零件並檢測。

　　( 三) 為體現數字化設計和製造能力培養，對課程群的能力體系進行分解，得到詳細的能力和目標矩陣。設定40 周的`獨立實踐環節，包括課程設計、實訓、實習和畢業設計，側重綜合問題的解決，體現工程實踐性和創新性，培養學生的企業實踐技能，使其能夠綜合應用專業知識進行產品的數字化設計和製造，解決實際工程問題。突出實踐教學的地位，實踐教學不僅僅是理論教學的演示、驗證和補充，還是工程能力培養的決定性環節，培養目標的實現應以能否從事生產實踐作為評判基準。加大專業化、數字化設計製造素質教育，對於取得相關學科證書的學生將給予學分加分或課程減免的激勵，包括數控車床和銑床的中級工和高階工操作等級證書、製圖員證書、三維設計證書、數控工藝員證書、各種省級以上相關比賽證書等。此類課程也可以幫助學生考取職業資格等級證書，增加就業資本。

　　( 四) 加強數字化設計製造教學資源庫建設，選擇企業經典案例進行課件、圖片、動畫等教學資源的資訊化建設; 加強虛擬實驗室建設，建造虛擬材料成型實驗室、虛擬數控加工模擬實驗室和網路化製造實驗室等。在進行數字化教學資源建設和虛擬實驗室建設中吸收學生參與，既激發了其學習的興趣，又鍛鍊了其數字化設計和製造能力。

　　( 五) 加大教材建設，特別是綜合實踐類教材，編寫反映企業數字化設計製造技術的教材，對企業的典型零件和流程進行凝練，形成具有代表性的教學案例。教材應言簡意賅，圖例形象，還要便於進行啟發性教學，便於課後思考和進一步的知識擴充套件。

　　( 六) 開放數字化設計製造相關實驗室。將數控機床實驗室、CAD/CAM 實驗室開放，接受課外實驗和創新制作，提高學生的學習能動性。利用好教務網路教學平臺，將數字化設計和製造的教學資源放到網路上，開展網路答疑，增加與學生間的互動，利用當代大學生的資訊獲取手段促進其學習興趣的提高。