基于工作過程的數(shù)控CAD/CAM實(shí)訓(xùn)教學(xué)探討

摘 要：隨著職業(yè)教育教學(xué)改革的不斷深入，對技能人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。以工作過程為導(dǎo)向的職業(yè)教育思想已被我國職業(yè)教育界所接受，并對我國職業(yè)教育課程改革產(chǎn)生了深刻影響。

關(guān)鍵詞：工作過程 CAD/CAM 實(shí)訓(xùn)教學(xué)

一、基于工作過程教學(xué)模式的內(nèi)涵與理念

基于工作過程的課程是通過職業(yè)崗位分析，開發(fā)出一系列典型工作任務(wù)，按照人的職業(yè)能力形成規(guī)律進(jìn)行序列化，最后形成學(xué)習(xí)領(lǐng)域的課程，當(dāng)然其符合教學(xué)規(guī)律和課程規(guī)律。它以崗位（群）涵蓋的典型工作任務(wù)為教學(xué)載體，教學(xué)內(nèi)容指向工作的目標(biāo)、內(nèi)在規(guī)律、前后銜接以及活動所涉及的相關(guān)知識。

基于工作過程理念的課程開發(fā)，是以培養(yǎng)能力為主線，按工作過程的不同工作任務(wù)的相關(guān)性來實(shí)現(xiàn)知識和實(shí)踐技能的整合的“串行”體系。這類課程具有明顯的職業(yè)特點(diǎn)，符合或貼近本專業(yè)畢業(yè)生面對的崗位（群）的能力要求。

二、數(shù)控CAD/CAM教學(xué)中存在的主要問題

1.課程體系問題

數(shù)控CAD/CAM課程是一門動手能力要求非常強(qiáng)的課程，要求學(xué)生能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)獨(dú)立完成零件的CAD/CAM工作，并最終通過數(shù)控機(jī)床完成零件的加工過程。但當(dāng)前許多技工院校只教授學(xué)生CAD/CAM的基本概念、基本原理及一些軟件的操作。理論課與實(shí)訓(xùn)課課時(shí)比例也達(dá)到了1∶1或2∶3，但實(shí)踐課也就是簡單的上機(jī)操作，與CAD/CAM技術(shù)匹配的數(shù)控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床加工操作、數(shù)控加工工藝和數(shù)控刀具等的教學(xué)完全獨(dú)立于CAD/CAM課程之外，在CAD/CAM課程教學(xué)中沒有涉及到這些知識。學(xué)生通過學(xué)習(xí)能夠應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪制零件圖，并根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)生成加工程序，但對于通過CAM生成的加工程序在數(shù)控機(jī)床上是如何應(yīng)用的，加工工藝路線制定得是否合理，工藝參數(shù)的設(shè)置是否合適，生成的加工程序正確與否，能否達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)加工要求，他們并不明白。這樣的課程教育體系不能滿足培養(yǎng)要求。

2.課堂教學(xué)模式問題

隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)在企業(yè)中應(yīng)用也越來越普遍。為適應(yīng)市場需求，技工院校機(jī)械類專業(yè)基本都開設(shè)了數(shù)控CAD/CAM課程，但大多技工院校存在一個(gè)共同的問題，也就是在培養(yǎng)模式上，仍然延續(xù)傳統(tǒng)的教育模式。沒有真正了解企業(yè)對專業(yè)人才具體需求，沒能和企業(yè)建立很好的互利、開放、合作的關(guān)系，沒有針對性地根據(jù)企業(yè)需求來培養(yǎng)學(xué)生的技能。學(xué)生在課程結(jié)束后，能基本掌握有關(guān)基本理論，但真正要實(shí)現(xiàn)零件或產(chǎn)品的CAD/CAM卻無能為力。因此，培養(yǎng)出來的學(xué)生規(guī)格不明確，技術(shù)不實(shí)用，能力不突出，企業(yè)用不上。這種課堂教學(xué)模式顯然不能滿足培養(yǎng)要求。

三、數(shù)控CAD/CAM課程體系結(jié)構(gòu)

CAD/CAM的應(yīng)用應(yīng)包含數(shù)控機(jī)床的原理、結(jié)構(gòu)、操作，數(shù)控加工工藝，公差配合，刀具等知識，而僅僅通過一門CAD/CAM課程來解決，顯然不現(xiàn)實(shí)。所以，這些知識應(yīng)在學(xué)習(xí)CAD/CAM課程前學(xué)習(xí)，而CAD/CAM課程則重點(diǎn)是對這些知識的正確運(yùn)用。

學(xué)校對CAD/CAM課程設(shè)計(jì)的運(yùn)用知識技能機(jī)構(gòu)包括機(jī)械CAD技術(shù)和機(jī)械CAM技術(shù)。機(jī)械CAD技術(shù)包括CAD/CAM二維繪圖、CAD/CAM三維實(shí)體造型、曲面及三維曲線繪制。機(jī)械CAM技術(shù)有基于CAD/CAM軟件的數(shù)控編程和數(shù)控加工工藝規(guī)程編制。此外還涉及數(shù)控機(jī)床加工及仿真技術(shù)，主要有CAM生成程序在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用、數(shù)控機(jī)床的基本操作與編程、機(jī)械零件檢測、刀具、使用機(jī)床進(jìn)行零件加工。

1.數(shù)控CAD/CAM課程知識目標(biāo)

（1）學(xué)生知道《機(jī)械CAD/CAM》這門課程的性質(zhì)、地位和獨(dú)立價(jià)值。并且要知道這門課程的知識范圍、基本框架、學(xué)習(xí)方法和未來的發(fā)展方向。

（2）理解這門課程的主要概念、基本原理和方法。

（3）掌握CAD/CAM系統(tǒng)的軟硬件組成、功能和配置原則，具有一定的選擇合適CAD/CAM系統(tǒng)的能力。

（4）熟練掌握計(jì)算機(jī)繪圖及圖形處理、三維幾何建模技術(shù)的原理和方法。

（5）熟練掌握CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用，理解CAE、CAPP、CAM的基本原理及方法，掌握CAD/CAM集成與計(jì)算機(jī)集成制造的概念及關(guān)鍵技術(shù)，具有進(jìn)行CAD/CAM系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)施的初步能力。

（6）知道CAD/CAM相關(guān)新概念和新技術(shù)的發(fā)展。

2.數(shù)控CAD/CAM課程能力目標(biāo)

（1）專業(yè)能力。本課程定位于為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的專業(yè)骨干課程，學(xué)完本課程后學(xué)生應(yīng)達(dá)到下述目標(biāo)。

一是具備一般復(fù)雜程度零件的造型能力，使得學(xué)生的讀圖能力在學(xué)完機(jī)械制圖的基礎(chǔ)上有進(jìn)一步的提高。

二是在熟練操作計(jì)算機(jī)繪圖（AutoCAD）的基礎(chǔ)上擁有更為嫻熟的工程制圖能力。在掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，具備簡單機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力。

三是在懂得機(jī)械零件制造工藝的基礎(chǔ)上能夠進(jìn)行CAM的NC加工仿真能力。

四是通過了解實(shí)際機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造及裝配過程，逐步使學(xué)生具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、熟練的操作技能、大膽的創(chuàng)新思路、肯奉獻(xiàn)的企業(yè)精神等綜合人文素質(zhì)。

（2）關(guān)鍵能力。

一是獲取信息能力。能夠從較復(fù)雜的任務(wù)中獲取關(guān)鍵信息，并熟練地應(yīng)用先進(jìn)手段獲得解決任務(wù)的信息。

二是自主學(xué)習(xí)能力。能夠自主學(xué)習(xí)并掌握新知識、新技術(shù)，能獨(dú)立制訂工作計(jì)劃并進(jìn)行實(shí)施。

三是解決問題能力。具備整體與創(chuàng)新思維能力，能夠自主正確分析問題，并運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。

四是努力完成任務(wù)的能力。具有決策、規(guī)劃能力，能夠從工作崗位獲取新的知識，勝任工作崗位，并在一定目標(biāo)下，負(fù)責(zé)、踏實(shí)、穩(wěn)定、注重質(zhì)量地完成比較困難的工作任務(wù)。

五是人際溝通能力。具有較復(fù)雜的書面和口頭表達(dá)能力。

六是團(tuán)隊(duì)合作能力。具有合作精神和管理協(xié)調(diào)能力，具備優(yōu)良的職業(yè)道德修養(yǎng)，能遵守職業(yè)道德規(guī)范。

四、基于工作過程的數(shù)控CAD/CAM實(shí)訓(xùn)教學(xué)案例

1.典型工作任務(wù)背景

香皂是我們每個(gè)家庭日常使用的必需生活用品，那么各種形狀的香皂是如何加工出來的呢？

2.實(shí)訓(xùn)目的

（1）通過零件幾何造型的實(shí)例，掌握正確的方法和步驟繪制零件的幾何造型。培養(yǎng)學(xué)生通過軟件進(jìn)行三維造型的能力。

（2）重點(diǎn)。三維幾何造型的方法和步驟。

（3）難點(diǎn)。進(jìn)行三維幾何造型的思路與方法以及加工切削參數(shù)的合理選擇。

3.實(shí)訓(xùn)任務(wù)

香皂模具的設(shè)計(jì)和加工：

（1）所需設(shè)備。計(jì)算機(jī)、CAD/CAM軟件、加工中心、通信傳輸軟件及設(shè)備。

（2）項(xiàng)目組的產(chǎn)生。由教師幫助學(xué)生分組，要求能力強(qiáng)學(xué)生和能力弱的學(xué)生合理地搭配，男女生盡量搭配，不熟悉的學(xué)生盡可能在一個(gè)組，性格不同的盡可能分到一個(gè)組。整個(gè)班級擬分成6個(gè)項(xiàng)目組，讓每個(gè)項(xiàng)目組產(chǎn)生一位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，該負(fù)責(zé)人要負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目，從項(xiàng)目規(guī)劃，人員分工，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測，最后總結(jié)匯報(bào)。

4.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

（1）實(shí)訓(xùn)方案的確定。一是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織項(xiàng)目組成員集體討論，分析實(shí)驗(yàn)要求，初步確定實(shí)驗(yàn)整體方案。同時(shí)負(fù)責(zé)整理大家意見，共同制定出整體實(shí)驗(yàn)方案。

二是小組集體討論加工方案，制定出本組的加工工藝。

三是由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人向指導(dǎo)教師匯報(bào)實(shí)施方案，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師同意后可以開始實(shí)施。

（2）實(shí)訓(xùn)任務(wù)分工。一是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人向項(xiàng)目組成員講清實(shí)驗(yàn)方案，統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)思想。

二是在所有人員對實(shí)訓(xùn)任務(wù)都比較清楚的基礎(chǔ)上進(jìn)行分工。

（3）項(xiàng)目實(shí)施步驟。討論根據(jù)項(xiàng)目要求，制定實(shí)訓(xùn)方案、產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、工藝方案、材料、刀具的采購、動用設(shè)備加工產(chǎn)品、加工產(chǎn)品的檢測、項(xiàng)目組進(jìn)行總結(jié)、寫出實(shí)訓(xùn)報(bào)告、由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行匯報(bào)、各項(xiàng)目組進(jìn)行總結(jié)評比。

第一步，實(shí)訓(xùn)規(guī)劃——制定方案

根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)確定加工方案，大家集體討論，這是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。根據(jù)客戶來圖進(jìn)行分析，材料、精度、數(shù)量、加工時(shí)間，結(jié)合這些問題和項(xiàng)目要求來確定實(shí)施方案。

第二步，產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。要求不同層次采用不同顏色，以便區(qū)別。

第三步，加工工藝方案確定。加工工裝的確定，切削參數(shù)的確定。

第四步，材料、刀具采購的經(jīng)濟(jì)性。

第五步，產(chǎn)品加工。對切削參數(shù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

第六步，產(chǎn)品檢測。量具的正確使用，在線和離線檢測相結(jié)合。

（4）出現(xiàn)的問題及解決方案。要求寫出自己所完成的那部分遇到的問題，分析出現(xiàn)問題的原因，是如何解決的，把判斷、分析以及解決過程要記錄下來。

（5）實(shí)訓(xùn)總結(jié)。實(shí)訓(xùn)有哪些收獲，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)阏莆樟四男┲R和技能，另外指出你還有哪些地方不明白，有哪些疑問等等。

（6）根據(jù)以上情況寫出實(shí)訓(xùn)報(bào)告。實(shí)訓(xùn)報(bào)告可以一組一份，也可以每人把自己做的寫出來，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人最后整理，形成一個(gè)比較完善的實(shí)訓(xùn)報(bào)告。

（7）各項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人進(jìn)行匯報(bào)。由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行匯報(bào)，全班同學(xué)邊聽邊提問題，各組學(xué)生打一個(gè)分，教師打一個(gè)分。評選出優(yōu)秀的項(xiàng)目組進(jìn)行表揚(yáng)。

（8）教師總結(jié)。根據(jù)各項(xiàng)目組完成過程的具體情況，指出做得好的地方，同時(shí)還要指出問題所在，通過提問了解學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況，另外還要對學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)進(jìn)行講評，包括：語言表達(dá)能力、回答問題的能力、組織協(xié)調(diào)能力、總結(jié)能力等。

五、結(jié)束語

數(shù)控CAD/CAM課程是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的主要專業(yè)課，CAD/CAM技術(shù)的不斷發(fā)展和各行業(yè)產(chǎn)品技術(shù)含量的不斷提高，對我國職業(yè)教育的CAD/CAM課程提出了更高、更新的要求。通過基于工作過程的課程教學(xué)改革，學(xué)生能帶著任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高了獨(dú)立思考、分析問題、解決問題的能力。

（作者單位：廣東省南方高級技工學(xué)校）