基于Solidworks工程技術應用能力培養(yǎng)研究與實踐

李家偉

[摘 要]根據現代企業(yè)對機械專業(yè)人才工作崗位能力要求，提出基于Solidworks工程技術應用能力培養(yǎng)改革思路及實踐過程，通過優(yōu)化整合課程體系、教學內容，將Solidworks三維軟件的應用貫穿于整個教學環(huán)節(jié)，實現產品設計、制造、仿真的有機結合，強化學生工程意識，提高學生工程技術應用能力。

[關鍵詞]Solidworks應用 能力培養(yǎng) 研究與實踐

[中圖分類號] TP391.72[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）12-0147-02

機械制造業(yè)是國民經濟的基礎產業(yè)，其水平與規(guī)模是衡量一個國家科技水平與經濟實力的主要標志之一。進入21世紀以來，隨著計算機技術的快速發(fā)展，利用信息化改造傳統(tǒng)產業(yè)，是中國制造業(yè)發(fā)展壯大的必由之路。中國制造業(yè)的發(fā)展壯大需要掌握現代先進工程技術的人才。

作為為制造業(yè)培養(yǎng)人才的高校機械類專業(yè)，近年來，雖然對課程體系、教學內容、教學手段和教學方法等進行了改革，但仍沒有跳出傳統(tǒng)技術和傳統(tǒng)思維模式，很多高校只是將CAD / CAM作為一門課程講授，注重講授原理，而對制造業(yè)廣泛應用的三維工程應用軟件講得少，致使學生缺乏實際工程技術應用能力。課程體系設置中，沒有將產品的設計、制作工藝、管理等環(huán)節(jié)系統(tǒng)地串聯起來，與企業(yè)需求脫節(jié)。

因此，需要對機械類專業(yè)課程體系、教學內容、教學方法和手段進行整合和優(yōu)化，建立全新的基于Solidworks工程應用能力培養(yǎng)的機械類專業(yè)教學改革，培養(yǎng)學生的工程技術應用能力，實現大學教育與企業(yè)工作崗位的無縫對接。

武昌工學院是一所新建地方本科高校，近年來，機械類專業(yè)堅持“以機、電、計算機技術為平臺，以數控技術應用為專業(yè)特色”的專業(yè)建設思路，進行教學改革與實踐，加強課程體系改革和實踐教學條件建設，以Solidworks應用（CAD / CAM / CAE）為課程體系主線，將Solidworks的各個模塊融入相關課程中，逐步建立基于三維技術的設計、制造工藝、支配、管理的實際工程概念，構建了CAD / CAM / CAE一條龍的教學、實訓體系，強化學生工程意識，培養(yǎng)學生工程技術應用能力。

一、工程技術應用能力培養(yǎng)教學平臺的選擇

三維軟件種類很多，我院選擇的教學平臺是Solidworks三維設計軟件，早在2006年就購買，主要基于一是好學、易用，功能強大，產品完全漢化，可以實現二維、三維轉化，適合學校教學特點。二是產品實用性廣，是國內外中小型企業(yè)廣泛應用的三維CAD主流產品，學生走向工作崗位后，直接上手應用，縮短了新員工培訓周期和企業(yè)用人成本。

二、工程技術應用能力構成

根據企業(yè)崗位能力要求，必須具備的工程技術應用能力有：

（一）工程圖學能力

工程圖學能力是以三維建模為主線，培養(yǎng)學生的空間思維能力、表達能力、看圖能力、建模能力、創(chuàng)建工程圖能力及創(chuàng)新能力，將工程制圖的經典內容與計算機繪圖（二維、三維）知識有機結合起來，對“機械制圖”、“機械設計”、“機械原理”、“機械制造技術”、“機械設計綜合課程設計”、“畢業(yè)設計”等課程及集中實踐教學環(huán)節(jié)進行重組和優(yōu)化，重點培養(yǎng)三維零件和裝配體設計技能培養(yǎng)。

（二）基于三維技術的機械設計綜合設計能力

將“機械原理課程設計”和“機械設計課程設計”整合為“機械設計綜合課程設計”，按照機械設計的步驟，從選題、構思、設計、實現、運作開始，使學生初步形成應用專業(yè)知識設計產品的能力，加強機械系統(tǒng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。基于三維技術的機械設計綜合設計能力的培養(yǎng)，從零件建模、部件裝配到整機的運動仿真（CAE），均以數字化、可視化的形式展示設計過程，為實現機械綜合創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)打下基礎。

（三）基于三維技術的機械制造工藝及夾具設計能力

基于三維技術的機械制造工藝及夾具設計能力的培養(yǎng)包括：一是三維工藝能力（CAM）設計能力，二是夾具設計能力。選定一個機械產品（機械設計綜合設計的作品）的零件，進行機械制作工藝設計、夾具設計。

（四）數控加工工藝與編程能力

數控加工工藝與編程能力的培養(yǎng)目標是掌握中等復雜程度零件的數控加工工藝過程，運用CAD / CAM軟件進行零件造型、編程和仿真。在教學過程中，引入SolidCAM三維CAM軟件，實現CAD / CAM / CAE集成，利用其仿真功能，驗證形式的設計成果，強化學生工程意識，激發(fā)學生學習興趣。

（五）計算機輔助制造能力

計算機輔助制造能力是基于產品的三維模型，通過定義一系列加工要素和參數，實現加工軌跡的自動生成，特別是對于復雜零件的多軸加工，運用此項技術可以確保工藝規(guī)劃和加工工序以可視化的方式在實際加工之前得到驗證和優(yōu)化。

三、工程技術應用能力培養(yǎng)措施

機械類專業(yè)的專業(yè)基礎課、專業(yè)必修課多，長期以來課程體系松散，內容重復，課程之間缺乏有效鏈接，沒有一個明確的課程主線。而設計以二維為主線，工作量大，復雜曲面難以表達。高校普遍教學手段落后，實驗多為驗證性，滿足不了培養(yǎng)工程技術應用人才的教學要求。因此應對此進行改革。

（一）課程體系和教學內容優(yōu)化整合

以Solidworks工程技術應用為主線，以設計為中心，對二維模式機械類課程體系和教學內容進行優(yōu)化和整合，通過Solidworks先進的技術平臺，將Solidworks軟件的設計（CAD）、制造（CAM）、分析（CAE）各個模塊融入機械系列課程中，建立基于Solidworks（CAD / CAM / CAE）工程技術應用的理論課程體系和實踐教學課程體系，堅持計算機軟件教學四年不斷線。

課程舉例一：“機械制圖”。加大三維繪圖能力的訓練，利用Solidworks系統(tǒng)的三維實體設計技術，在機械制圖課程中加入三維設計的教學內容，注重培養(yǎng)學生的空間思維能力、表達能力、看圖能力、建模能力、創(chuàng)建工程圖能力及創(chuàng)新能力。舉例二：合并“機械原理課程設計”、“機械設計課程設計”為“機械設計綜合課程設計”。改變機械原理偏重理論分析推導，機械設計偏重強度計算校核的模式，加強機構與系統(tǒng)設計的教學，突出基本原理、基本方法的掌握，充分利用Solidworks對工程問題的設計、計算、分析和仿真的功能，培養(yǎng)學生的空間思維、設計能力。舉例三：“機械制造技術”課程引入SolidCAM三維CAM軟件。運用Solidworks系統(tǒng)將虛擬加工引入教學，增加特種加工的教學內容，加強學生對先進制造技術知識的掌握。舉例四：利用Solidworks軟件的集成性（CAD / CAM / CAE），形成以設計為中心的課程教學體系。這樣使學生掌握設計、仿真、分析、制造、裝配的整個環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的工程技術應用能力。

（二）教學手段和實踐環(huán)節(jié)優(yōu)化整合

教學手段決定教學質量和效率。傳統(tǒng)的教學手段下（模型、掛圖、幻燈片），教師工作量大，占用時間多，重難點難以突出，而機械類專業(yè)課程實踐性強，課堂上難以實現。改革教學手段，強化實踐教學十分重要。

1.建設數字化教室、數控加工仿真實驗室、機械創(chuàng)新實驗室，建立以計算機輔助的綜合性、開放性、創(chuàng)新性的現代化實踐教學場地，實驗室對學生開放，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、主動解決實際工程問題能力。

2.構建CAD / CAM / CAE一條龍實踐教學體系，對課程實驗、實踐教學環(huán)節(jié)進行優(yōu)化整合，打破課程界限，以Solidworks三維設計、制造、仿真為主線，強調機械系統(tǒng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將分散的知識點通過機械系統(tǒng)聯系起來，將各課程獨立的驗證性實驗通過創(chuàng)新性、綜合性實驗結合起來，培養(yǎng)學生綜合工程技術應用能力，解決實際問題能力、工程實踐能力。

3.開展課外實踐活動，組織學生參加大學生機械創(chuàng)新設計大賽、大學生工程訓練綜合能力大賽、三維數字化設計大賽、大學生挑戰(zhàn)杯科技創(chuàng)新大賽等項目比賽，取得了較好成績，提高了學生的學習興趣，激發(fā)了學生的創(chuàng)新熱情，提高了學生的工程技術應用能力，增強了學生就業(yè)競爭力。

四、結束語

通過幾年的教學改革實踐，取得了良好的效果：其一，通過改革教學內容、方法和手段，促進了機械學科的發(fā)展。機械設計制造及自動化專業(yè)是湖北省重點本科專業(yè)，是湖北省新興戰(zhàn)略支柱產業(yè)本科項目，依托機制專業(yè)，成立了湖北省綠色風機制造協同創(chuàng)新中心，反過來這些項目也成為培養(yǎng)學生工程技術應用能力的平臺。其二，培養(yǎng)了學生工程技術應用能力，初步具備了與工作崗位要求相適應的知識結構與基本技能，使得學生畢業(yè)后與工作崗位實現無縫對接，提高了學生就業(yè)率，縮短了企業(yè)用人成本，取得了較好的社會效益。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 席平，王曉霞，程偉，等.三維CAD實驗課程體系建設[J].工程圖學報，2009（2）：133-138.

[2] 章志榮，蘇純.將三維CAD / CAM技術引入應用型本科機械類專業(yè)畢業(yè)設計的探索[J].江蘇技術師范學院學報2008（1）：70-73.

[3] 段紅杰，陶浩，樊寧，等.面向現代CAD/CAM技術培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].揚州大學學報（自然科學版），2004（2）：42-43.

[4] 鄧春曉，胡德平.Solidworks的工科學校機械類專業(yè)教學的重大影響[J].機械，2004（11）：32-37.

[責任編輯：鐘 嵐]