淺談基于數字化設計制造能力培養的課程群規劃論文
當代機械工程領(lǐng)域邁進(jìn)了數字化制造的時(shí)代，在產(chǎn)品制造活動(dòng)的全生命過(guò)程中利用數字化的信息實(shí)現產(chǎn)品和制造活動(dòng)的表達、組織和運行，數字化制造大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效率。企業(yè)的數字化制造水平和應用能力已經(jīng)成為企業(yè)的核心競爭力。
應用型本科院校機電專(zhuān)業(yè)的人才培養特色是“工程教育，職業(yè)取向”，培養的學(xué)生是既不同于普通高等教育的研究型人才，也不同于高職高專(zhuān)院校的技能操作型人才，而是具有夠用的機械和電子專(zhuān)業(yè)理論知識，一定的人文、科技和藝術(shù)素質(zhì)，較強創(chuàng )新精神的高等應用型機械工程領(lǐng)域的復合性應用型人才。從就業(yè)反饋來(lái)看，企業(yè)認為學(xué)生的理論泛泛而實(shí)踐技能不足，理論與當代的企業(yè)技術(shù)脫軌，就業(yè)后工作適應能力差，需要經(jīng)過(guò)相當長(cháng)時(shí)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，以數字化設計制造的綜合工程能力為主線(xiàn)、基于企業(yè)實(shí)踐培養人才。
一、以數字化設計制造為主線(xiàn)的培養方案規劃
基于我校機械專(zhuān)業(yè)近幾年的就業(yè)和定向培育就業(yè)客戶(hù)群調研，我院總結形成了企業(yè)的崗位能力需求指標，并分解指標，形成知識體系，根據知識體系修改了培養方案。
沈陽(yáng)工程學(xué)院為以工為主的培養技能應用型人才的地方高校，辦學(xué)戰略依托電力行業(yè)，服務(wù)先進(jìn)裝備制造行業(yè)和現代服務(wù)業(yè)，培養創(chuàng )新應用型人才。機械電子工程專(zhuān)業(yè)主要培養德、智、體、美全面發(fā)展，較系統地掌握機械制造及自動(dòng)化、計算機應用、自動(dòng)控制和電子技術(shù)應用等復合型的專(zhuān)業(yè)知識，以機床數控系統的應用與開(kāi)發(fā)，機電一體化產(chǎn)品的設計、調試和管理等能力為特色的機械電子工程領(lǐng)域高級應用型人才。
課程群規劃遵循“三面向、三服務(wù)”的理念，即面向學(xué)生就業(yè)、面向企業(yè)界、面向未來(lái)，課程改革要服務(wù)于職業(yè)能力需求、服務(wù)于工程實(shí)踐能力培養，理論課程要服務(wù)于實(shí)踐課程。
我院綜合美國ABET 工程專(zhuān)業(yè)認證的標準和企業(yè)需求確定了機電專(zhuān)業(yè)工程素質(zhì)能力的培養包含自然人文能力、工程應用能力、機械產(chǎn)品設計能力、機械產(chǎn)品制造能力、機械設備控制能力和企業(yè)實(shí)踐能力等模塊。課程群體系要體現“理實(shí)交融、分為層遞進(jìn)”的原則，分為基本技能層次、提高應用層次和綜合創(chuàng )新層次三大類(lèi)。
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(xué)科研團隊，爭創(chuàng )精品課程。建立同典型企業(yè)的校企密切合作關(guān)系，按照典型企業(yè)的數字化生產(chǎn)流程規劃工程軟件，軟件分必修和選修兩部分，對于必修課程，學(xué)生必須掌握; 而選修課程，學(xué)生可課后自學(xué)。必修軟件有AUTOCAD、UG、ANSYS 和Matlab，選修軟件有機械工程師、Amesim、VERICUT、CAXA工藝圖表、PC DMIS、VNUC、Autoform、GeomagicQualify 和Imageware 等。在工程軟件課程體系中，AUTOCAD 主要培養學(xué)生的機械和電子平面制圖能力，在機械制圖與CAD 課程中學(xué)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編程能力，在三維設計基礎、CAD/CAE 技術(shù)與應用和數控加工工藝與編程中按模塊講授，在模具設計與制造、數控加工工藝與編程課程設計和機械裝備課程設計中應用; Matlab 主要培養數學(xué)分析和控制系統分析能力，在高等數學(xué)、線(xiàn)性代數和機電工程控制基礎中學(xué)習，在機電一體化系統課程設計、機械工程測試技術(shù)和液壓與氣壓傳動(dòng)課程設計中應用;ANSYS 主要培養有限元分析能力，在工程力學(xué)和CAD/CAE 技術(shù)與應用中學(xué)習，在材料成形技術(shù)和CAD/CAE 實(shí)訓中應用。
( 二) 貫徹工程軟件培養，注重對必修軟件的系統培訓，安排好自學(xué)選修軟件的知識點(diǎn)，規劃好各課程中軟件的知識點(diǎn)講授和知識的遞進(jìn)，以使學(xué)生掌握數字化設計制造能力。比如: 對于數字化制造能力的培養，重點(diǎn)培養數控機床的加工能力，在三維設計基礎課程中講授UG 軟件的基本操作和三維實(shí)體造型; 在模具設計和制造課程中講授模具的三維設計; 在機械制造裝備設計課程中講授夾具的設計; 在機械制造技術(shù)基礎課程中講授CAXA 工藝圖表軟件編制數控加工工藝規程; 在數控加工工藝與編程課程中講授利用UG 軟件編制數控程序; 在先進(jìn)制造技術(shù)課程中講授利用VERICUT 軟件進(jìn)行數控程序加工仿真，利用PC DMIS 軟件生成數字化測量程序，利用Geomagic Qualify 軟件進(jìn)行檢測結果分析，最后這些技能在獨立實(shí)踐環(huán)節數控加工工藝與編程課程設計中得到全面應用。學(xué)生利用前述這些工程軟件，從產(chǎn)品的圖紙出發(fā)，獨立分析并設計數控加工工藝規程，編寫(xiě)數控加工程序，分組加工零件并檢測。
( 三) 為體現數字化設計和制造能力培養，對課程群的能力體系進(jìn)行分解，得到詳細的能力和目標矩陣。設置40 周的`獨立實(shí)踐環(huán)節，包括課程設計、實(shí)訓、實(shí)習和畢業(yè)設計，側重綜合問(wèn)題的解決，體現工程實(shí)踐性和創(chuàng )新性，培養學(xué)生的企業(yè)實(shí)踐技能，使其能夠綜合應用專(zhuān)業(yè)知識進(jìn)行產(chǎn)品的數字化設計和制造，解決實(shí)際工程問(wèn)題。突出實(shí)踐教學(xué)的地位，實(shí)踐教學(xué)不僅僅是理論教學(xué)的演示、驗證和補充，還是工程能力培養的決定性環(huán)節，培養目標的實(shí)現應以能否從事生產(chǎn)實(shí)踐作為評判基準。加大專(zhuān)業(yè)化、數字化設計制造素質(zhì)教育，對于取得相關(guān)學(xué)科證書(shū)的學(xué)生將給予學(xué)分加分或課程減免的激勵，包括數控車(chē)床和銑床的中級工和高級工操作等級證書(shū)、制圖員證書(shū)、三維設計證書(shū)、數控工藝員證書(shū)、各種省級以上相關(guān)比賽證書(shū)等。此類(lèi)課程也可以幫助學(xué)生考取職業(yè)資格等級證書(shū)，增加就業(yè)資本。
( 四) 加強數字化設計制造教學(xué)資源庫建設，選擇企業(yè)經(jīng)典案例進(jìn)行課件、圖片、動(dòng)畫(huà)等教學(xué)資源的信息化建設; 加強虛擬實(shí)驗室建設，建造虛擬材料成型實(shí)驗室、虛擬數控加工仿真實(shí)驗室和網(wǎng)絡(luò )化制造實(shí)驗室等。在進(jìn)行數字化教學(xué)資源建設和虛擬實(shí)驗室建設中吸收學(xué)生參與，既激發(fā)了其學(xué)習的興趣，又鍛煉了其數字化設計和制造能力。
( 五) 加大教材建設，特別是綜合實(shí)踐類(lèi)教材，編寫(xiě)反映企業(yè)數字化設計制造技術(shù)的教材，對企業(yè)的典型零件和流程進(jìn)行凝練，形成具有代表性的教學(xué)案例。教材應言簡(jiǎn)意賅，圖例形象，還要便于進(jìn)行啟發(fā)性教學(xué)，便于課后思考和進(jìn)一步的知識擴展。
( 六) 開(kāi)放數字化設計制造相關(guān)實(shí)驗室。將數控機床實(shí)驗室、CAD/CAM 實(shí)驗室開(kāi)放，接受課外實(shí)驗和創(chuàng )新制作，提高學(xué)生的學(xué)習能動(dòng)性。利用好教務(wù)網(wǎng)絡(luò )教學(xué)平臺，將數字化設計和制造的教學(xué)資源放到網(wǎng)絡(luò )上，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò )答疑，增加與學(xué)生間的互動(dòng)，利用當代大學(xué)生的信息獲取手段促進(jìn)其學(xué)習興趣的提高。