基于PLM系列軟件的機械類課程教學改革與實踐

韓玉坤，張運真

（安陽工學院機械工程學院，河南安陽455000）

0 前言

目前中國的經濟結構正處在轉型期，經濟增速持續放緩，制造業形勢低迷，我國新增勞動力就業、失業人員再就業和農村富余勞動力轉移等因素使得本來就存在的就業困難問題更為突出[1]。近年來大學生畢業人數持續走高，2014年為727萬[2]，2015將達749萬，再創歷史新高[3]，就業壓力前所未有。大學生“就業難”正在成為一個全社會共同關注的話題，但這遠非問題的全部，嚴峻的現實是盡管很多學生找不到理想的工作，而企業“招工難”和“用工荒”亦呈現常態化的現象，很多企業不光是招聘不到急需的技術人員，也很難招到滿意的技工。“學非所用，用非所學”成了當今高校部分畢業生的真實寫照。學生在校期間因不能掌握用人單位需要的本領和技術，迫使企業不得不花費大量的時間和人力重新培訓。而企業一般不愿意付出額外的培養成本，因此傾向于招聘有一定工作經驗的熟手，從而進一步加劇了“招工難”和“用工荒”程度。

造成這種兩難境地的原因，并不是單純的人才“供過于求”，它反映了深層次的社會問題、人才供需矛盾、高等教育結構矛盾、人才的競爭能力和就業觀念等方面的問題。

1.高校機械類專業教育教學方面存在的具體問題

1.1 師資隊伍

師資隊伍的結構不盡合理，學校引進的青年教師偏多，大部分年輕教師是從學校到學校，缺少教學崗位和工程實踐環節的鍛煉，教學效果不理想；另外，一些老師雖然具備教授、專家、學科帶頭人的頭銜，但也嚴重缺乏社會及企業方面的實戰經驗，因此，無論是知識還是能力，都與應用型人才培養所需的“雙師型”師資要求存在很大差距。

1.2 學生狀況

多數新建本科高校，無論是生源質量、學生水平層次以及社會競爭力和老院校相比都有一定差距，學生的基礎知識和專業水平比較薄弱，工程設計能力和創新能力亟待提高，特別是高年級學生，倍受考研、擇業等問題以及社會不良風氣的影響，專業方面花費的時間和精力較少，對很多課程都是一知半解，不同課程中學到的零散的專業知識不能融會貫通，因此學生面對畢業設計感覺茫然無從下手，更談不上從事本專業工作崗位的能力。

1.3 教材和教學內容

使用的教材缺少學科前沿的最新成果，不能提供本行業解決問題的最新方法，與工程實際和行業的發展水平差距很大；教學實踐往往只注重項目申報，不注重實施和效果，對促進教學沒有任何實際意義；采用的課件、教學錄像、動畫等素材缺少創新，且與當前的工程實際嚴重脫節，難以滿足對學生能力培養的要求，整個課程體系建設跟不上行業的發展。

1.4 實驗和實訓方面

學校實驗設施大多是廠礦企業淘汰的老舊產品，已經嚴重老化，且學校后續資金投入不夠，新增實驗設備少，有些設備功能和性能達不到要求；即使是現有的實驗設備也不能得到充分的利用。學生實踐、實訓環節因條件所限，難以得到真刀真槍的鍛煉，從而流于形式；認知實習和畢業實習囿于實習廠家的生產任務繁重和校企合作的不對等關系，很難深入到工程實際當中，因此學生動手能力及工程實踐能力均達不到崗位要求。

1.5 考試環節

受傳統教學模式的影響，考試中存在較多問題：

（1）理論知識與工程實際結合不緊密。傳統考試只重視理論教學的考試，考試內容中記憶性成分所占比重較大，創新實踐能力考核不足。

（2）考試形式單一，評定方法不合理。傳統考評大多局限于卷面考試這一形式，缺乏多樣性。在成績評定上，以期末的終結性教學測評為主，難以反映學生的實際能力。

（3）作弊現象屢禁不止。目前考試作弊已成高校學風建設中一個突出問題，嚴重削弱了考試紀律的約束力、影響了學風和學生素質，給正常的教學秩序帶來了極壞影響。

1.6 職業規劃和角色定位缺失

現行體制下的中國大學生，職業意識薄弱，很少有人做過專門的就業規劃；近年來因就業帶來的壓力，各高校對職業規劃都有了不同程度的重視，學校也相繼開設了職業規劃方面的相關課程，展開了一些職業培訓活動，不過職業規劃是以專業為基礎的，讓學生死記硬背一些職業規劃的教條，顯然達不到提升就業的目的。而且國內高等教育不重視個性發展，導致部分學生對社會、對自己以及即將進入的行業缺乏實質性了解，不知道自己未來想要干什么和適合干什么。

2.機械類專業人才培養的切入點和突破口

2.1 用人單位對機械類專業學生的具體要求

一般來說，工作經驗、專業知識、綜合能力、敬業精神等會受到企業不同程度的重視。而機械行業特別是學校周邊企業對于畢業生的期許又有所不同，多數企業要求機械類學生具備以下能力：

（1）能夠熟練使用行業相關軟件特別是CAD類軟件；

（2）專業基礎要好，即能夠掌握適應崗位變化和專業技術更新的基礎知識；

（3）要有一定的學習能力和創新能力。

2.2 機械行業用人條件分析

機械類企業之所以把學生使用CAD類軟件的能力放在第一位，主要基于以下考慮：

（1）軟件使用水平體現了學生的綜合工程能力，因為軟件的學習離不開行業背景，只有通過大量工程實例的訓練以及相關科研課題、項目的鍛煉，才能熟練使用軟件。

（2）目前CAD業界最新理念和技術PLM[4]—產品全生命周期管理，已對機械行業的發展產生了巨大的推動作用。PLM是對產品從創建到使用，直到最終報廢等全生命周期的產品數據信息進行管理，其核心思想就是創新。PLM對產品開發、制造和管理等環節使用的軟件技術（包括CAD、CAM、CAE、PDM等）進行整合、擴展和延伸，旨在為企業提供一整套解決方案。PLM實施的目的和意義在于控制成本、提高質量、縮短周期、提高服務質量及滿足個性化需求等。它強調人才培養與社會需要的關聯性，專門針對企業人才需求和高校人才培養之間的錯位，以及高校在數字化設計、制造環節的教學空白，提供完整的解決方案，讓學生畢業后能夠快速融入企業的工作中并實現自身價值[5]。

如果專業軟件能夠熟練使用，進入企業后，學生可直接上手工作，參與項目的開發或從事其他技術工作，節約了崗前的培訓成本和時間。

基于上述分析，在機械類專業教學中確立了以軟件的教學為突破口和切入點，帶動相關課程的教學，來彌補師資力量和實驗條件的不足。著力打造以軟件使用水平見長的辦學特色，構建和完善面向社會、面向市場的辦學體系，以提高學生的就業競爭力。

3.機械類專業人才培養的具體措施和途徑

3.1 建立和完善面向社會、面向市場的辦學模式

學生的知識、技能、品質能否適應工作崗位的要求，只能由實踐來檢驗。所以學校教育必須充分把握社會實際，客觀了解崗位需求，建立以市場需求為導向的辦學模式，不然就會陷入“閉門造車”的尷尬境地。因此學校采取各種措施，積極主動地深入社會實際，與企業緊密結合，了解行業發展現狀以及工作崗位對員工創新素質的要求，使學生掌握企業需要的知識、技能和方法，畢業后能快速到位、進入角色。

（1）積極推進卓越工程師計劃

通過“校企合作、工學結合”模式，與企業聯合為學生制定有針對性的實訓方案，為學生量身打造相應的訓練項目，讓學生深入生產一線，融入員工隊伍中，把書本知識付諸實踐。

（2）校企聯合，組建教學和科研團隊

針對學校老師工程背景的不足，學校采取了一系列措施繼續加強校企合作的深度和廣度，著力打造一支能力較強的教學和科研隊伍，以科研推進教學。

例如積極推進“青年教師企業定期培訓項目”，引導青年教師利用課余時間和節假日深入企業一線，不斷積累工程經驗。

另外，充分利用學校現有的教學、實驗、科研設施以及包括教師和學生在內的人力資源，為企業做一些實實在在的工作，比如積極聯合企業，開展相關課題的研究；為企業建立產品的三維數字模型庫；承擔校企合作項目中基礎理論研究、產品驗證的仿真分析等；為企業建立專家系統，幫助企業培訓技術人員等。

（3）加強PLM軟件的教學

PLM理論的發展是以軟件為標志的，鑒于軟件在制造業發展中的巨大作用以及其“好學易用”和“所見即所得”的特點，引入和企業相關PLM系列軟件的教學和訓練，不失為一種提高學生工程實踐能力的有效措施。

3.2 PLM軟件教學及考試方式的改革

（1）立足于工程背景的軟件教學

PLM類系列軟件的教學是綜合性、實戰性極強的課程，必須以工程為背景。因此CAD的學習必須結合典型的工程案例。比如通過零件的結構造型及其數控加工程序的編制，才能理解零件結構的工藝性要求；通過零件的有限元分析，才能理解不同工程材料及其性能參數的意義。通過典型工程案例的設計和分析，就把原來支離破碎的知識有機地聯系在一起，對理論課和專業課起到一個鞏固和提高的作用。

（2）教學方式的改革

具體的PLM類軟件教學中，改變原來的課堂授課為機房或實驗室授課，老師課堂講授，學生同步練習。邊教邊學邊練，根據學生的程度不同進行有針對性的輔導，爭取每個學生都能在課堂上掌握所講內容。

（3）考試方式的改革

PLM軟件的考試方式不再采用傳統的限定時間內的理論考試和上機測試，而是參考《課程設計》的方式根據學生興趣采用自命題或者師生協商共同命題，在一到兩周甚至更長時間內完成。給學生充足的時間以發揮其想象力，充分挖掘其個人潛力。這樣令人乏味的考試就變成了一個訓練、總結和提高的過程，從而杜絕了平時松懈，考前突擊的現象，學生個體潛能才能得到充分的發揮。

題目完成后經老師審核，然后上機測試以檢查所做題目是否是學生獨立完成，根據題目的難度和水平以及學生的熟練程度給出成績。

3.3 建立、完善數字化教學資源庫

在整個教學活動中，團隊老師精心收集并制作了機械類課程三維模型數字化教學資源庫，包括典型工程案例的三維模型、圖片、視頻和錄像等，分別來自于學校產學研合作中的典型機械產品、教師的科研項目以及學生在挑戰杯比賽、三維設計大賽和畢業設計中的作品。作品涵蓋機械設計制造、材料成型、工業設計等專業，通過分門別類，可用于相關專業的教學。

（1）機械設計制造類

①攪面機機構設計

②牛頭刨主運動機構

（2）材料成型類

①下拉式快鍛液壓機主機

②鋼球鍛造生產線仿真

（3）工業設計類

①Jeep牧馬人汽車造型

②米老鼠造型

3.4 培養學生興趣，強化職業意識

興趣只有和職業結合在一起，人的創造力才能激發出來。在興趣形成的過程中，不斷強化職業意識。因此教學中采取多種措施以培養學生的興趣。

（1）在課堂上、在實驗中以及實習活動中注重引導和培養學生的興趣；

（2）利用學術報告和專業講座把行業前沿的成就及其對生活的改變介紹給學生，以激發其學習的熱情和動力；

（3）教學中引入產業界以及教師近期產學研合作中典型的工程案例，以培養學生的興趣；

（4）利用學科競賽，如學校定期舉辦三維創新設計大賽并指導學生參與國家級和省級的相關比賽，創造良好的學習氛圍，以榮譽感和成就感強化學生的興趣。

職業規劃不是一蹴而就的事情。因此在教學活動中，要靠老師的言傳身教，通過有意識的引導，讓職業規劃成為一種潛移默化的自覺行為；引導學生通過各種實踐活動，不斷積累相關的專業經驗，以便更清楚地意識到自己的興趣點、專長以及薄弱環節，從而在今后的學習中彌補缺陷，充分發揮自己的優勢，進一步結合自己的興趣和能力以及現實和機遇制定出可行的擇業規劃。

4.教學改革效果

團隊圍繞PLM系列軟件教學以及動手能力的培養，展開了一系列的教學、科研活動，目前已取得初步的成效：

（1）目前PLM系列軟件的教學，已經形成相對成熟的教學團隊和教學模式。

（2）通過項目組老師的努力，現已建立了包括典型機械零件庫，典型機械產品和典型機構動畫的機械類課程數字化資源，并逐步在不同的專業教學中應用推廣。

（3）通過舉辦相關的學術報告，定期組織學生參加國家級的賽事，營造了良好的學習氛圍，激發了學生的學習熱情和動力，目前學生在省級和國家級的創新設計大賽中多次獲得大獎。

（4）積極推進“產學研用”一體化教學模式的深化工作。通過項目合作，讓學生參與其間，使學生在學習階段就能接觸到本行業的新知識、新技能，培養了學生的工程能力和創新能力。對教師而言，通過項目的開發，實踐技能和科研水平都取得了長足的進步，對理論教學和實踐教學均有良好的促進作用。在此過程中老師和學生都得到鍛煉，相關的工作成果又轉化成了教學資源，達到了教學相長的目的。

通過最近兩年本科生的畢業設計和就業情況可以看出，學生的創新能力、工程設計能力以及獨立工作能力都有很大提高，學生的就業渠道進一步拓寬。

5 結論語

教學團隊從高等教育人才培養問題著手，針對機械類專業學生的就業問題以及課堂教學中理論與實際脫節的問題，對機械類相關課程進行教學改革，以PLM類軟件教學為主線，以實際工程案例為素材，以提高學生的工程設計能力和創新能力為目標，形成了PLM軟件教學體系，積累了豐富的教學資源，并反哺到相關課程的教學當中，形成一種良性循環，取得了事半功倍的效果，達到了教學相長的目的。學生獨立從事機械專業工作的能力得到進一步提高，就業率呈現逐年上升的趨勢，基本實現了教學改革的目標。

[1]民生之本系安危[EB/OL].光明日報http://www.gmw.cn/01gmrb/2004-10/21/content_117641.htm.

[2]教育部.教育部關于做好2013年全國普通高等學校畢業生就業工作的通知——教學[2012]11號[EB/OL].教育部官網 http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7020/201211/144771.html.

[3]2015全國高校畢業生人數將達749萬[EB/OL].EOL中國教育在線http://career.eol.cn/kuai_xun_4343/20141205/t20141205_1209689.shtml.

[4]PLM[EB/OL]，百度百科 http://baike.baidu.com/link?url=VGu7We7StgRdxSjGiuk00J2cq9vsSGNNJ4jiqXdaszlp5hTF -Wt3H1RVQcs_GjeD8.

[5]江彥，GO PLM投資未來人才[J]《中國制造業信息化》2006.7（14）.