以CAD/CAM技術培養機械類人才的信息素養和創新能力

葉建華　曾壽金

摘要：本文提出將CAD/CAM技術作為機械類人才培養的重要手段，進行培養過程的深層次改革，實現人才的信息素養和創新能力的提升。通過CAD/CAM技術與教學環節的融合，構建以CAD/CAM技術軟件為載體，理論與實踐結合、全程培養與階段強化相輔、課內與課外互補的立體化教學模式。通過變革教學方法，引入技術技能認證考試，增強學生的技術技能與就業能力。開拓課外實踐平臺，創建創新協會，融合學科競賽，培養學生創新能力。

關鍵詞：CAD/CAM技術；信息素養；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）17-0124-02

一、引言

隨著我國制造業信息化的不斷發展，已實現了產品設計的數字化和信息交流的網絡化過程，革新了傳統的產品設計方法、制造模式和工作方式，使機械專業的教育生存與發展環境發生了根本變化，對人才能力需求產生重要影響，具備高信息素養的創新型人才受到企業的青睞。CAD/CAM（計算機輔助設計與計算機輔助制造）技術是制造業信息化的核心技術，服務于產品的設計、分析、加工、測量以及數據管理等環節，是先進制造技術的重要組成部分。CAD/CAM應用軟件是CAD/CAM技術發展的集中體現，是高信息素養創新人才培養的重要技術手段。因此本文提出以制造業高信息素養人才的需求為導向，把以CAD/CAM技術為代表的制造業信息化技術作為人才培養的技術支撐，對人才培養的全過程進行深層次的改革，構建基于CAD/CAM技術的信息素養和創新能力培養體系。

二、構建以CAD/CAM技術為支撐的立體化教學模式

緊跟CAD/CAM技術發展步伐，結合行業企業對高信息素養創新人才的需要和機械類專業重產業集合、重實踐應用的特點，以結構主義課程理念為指導，在縱、橫兩個方向上構建以CAD/CAM技術軟件為載體，理論與實踐結合、全程培養與階段強化相輔、課內與課外互補的立體化教學模式。在機械專業基礎課程中，借助CAD/CAM應用軟件實施體驗教學，搭建理論教學與實踐應用的橋梁；在與CAD/CAM技術直接相關的課程中，引入式項目教學法構建專業學習共同體，實現CAD/CAM技術的應用強化和知識的自我建構；在實踐教學環節中，加強CAD/CAM技術的融合應用，培養解決實際工程問題的能力；引入資格認證考試，培養職業技能；通過協會拓展第二課堂發覺潛能，增強創新能力。

三、以CAD/CAM技術塑造高信息素養和創新能力的具體舉措

1.CAD/CAM技術與機械類專業基礎課教學的有機整合。CAD/CAM技術包含計算機輔助設計、計算機輔助工程、計算機輔助工藝設計、計算機輔助制造、計算機輔助檢測、產品數據管理等內容，與機械制圖、機械原理、機械設計、機械工程材料、有限元分析、材料力學、機械制造工藝學、數控技術等專業課程緊密相關。通過調整教學方法、教學手段，進行CAD/CAM技術與具體課程的深層次整合。通過CAD/CAM應用軟件構建體驗式學習方法，使難以掌握、枯燥的知識變得直觀、生動，提高學生學習的積極性、主動性，并通過長期的熏陶培養學生利用CAD/CAM應用軟件解決工程問題的意識。如：利用三維幾何建模和二維工程制圖功能輔助機械制圖，把復雜、抽象的空間轉換變成簡單、具體的關系映射；借助三維設計和動畫仿真技術建立三維虛擬教具，輔助機械原理課程的教學；通過機構的運動學和動力學仿真功能輔助機械設計課程的教學；利用計算機輔助工程技術的工程數值分析能力，輔助機械工程材料、材料力學等課程的教學；利用計算機輔助工藝設計技術解決現代數控工藝教學案例不足的問題；利用計算機輔助制造技術輔助數控技術課程教學，培養學生數控自動化編程的能力；等等。

2.引入式項目教學法構建專業學習共同體，形成特色鮮明的“CAD/CAM技術”課程體系。“CAD/CAM技術”課程體系是融合CAD/CAM技術培養高信息素養創新人才的核心環節，是現代設計制造工具應用能力和創新觀念集中培養的強化階段，涉及CAD/CAM的基礎原理和CAD/CAM工具軟件的應用。提出以市場需求為導向、以知識結構為框架、以職業能力為主線、以學習共同體為支持進行課程的總體設計。緊跟前沿技術不斷更新課程內容，響應行業現狀及時更新所教軟件的版本。以引入式項目教學法開展教學，采用實際案例，以項目的開展、實施為主線組織教學內容，為學生搭建知識的框架。在工具軟件教學中注重方法和流程的教學。在學習過程中注重培養信息化思維能力和自主學習能力，構建學習共同體，教師充當引導的角色，學生互助、自發學習。

3.以CAD/CAM技術軟件為工具開展實踐教學環節，增強學生工程實際應用能力。實踐教學環節是培養學生解決不確定實際問題能力的關鍵，也是培養學生的信息敏感度、信息技術綜合利用能力的核心，提出把CAD/CAM技術貫穿于機械專業各教學實踐環節中。在變速箱設計、工藝設計、工裝設計、加工實訓、綜合實訓等各教學環節中，以主流的CAD/CAM應用軟件作為工具，通過軟件的支撐完成實踐環節，從而培養學生靈活應用現代的信息化工具解決工程問題的能力。如在變速箱的設計中，利用Pro/E軟件作為設計工具，利用參數化建模化快速建立不同規格的齒輪，利用裝配模塊建立產品的裝配模型，利用運動模塊仿真變速箱的機構運動，運用分析模塊進行變速箱的受力分析，并基于分析結果進行結構的輕量化優化。把Pro/E軟件設計的三維模型轉換成二維工程圖，并借助AutoCAD軟件進行工程圖的完善。通過在不同階段的課程設計中應用相應的主流CAD/CAM技術軟件，并建構不同形式的實踐學習共同體，通過同學間的相互協作、共同學習，完成知識能力的自我建構、吸收和綜合應用。

4.引入資格認證考試，培養學生的職業技能，提高就業能力。以“機械制圖”、“CAD/CAM應用軟件”等課程為依托，引入國家三維CAD應用工程師認證考試。制定以證代考、以證換學分等多種方式、鼓勵學生參加權威性的資格認證考試。一方面利用認證考試體系的規范性、權威性指導人才培養方案的制定，提升教學層次體系。另一方面可以提高學生的工具軟件的使用技能和就業的認可度。

5.通過第二課堂教學，發掘學生潛能。通過組建三維創新設計協會、組織興趣小組，構建第二課堂教學平臺，廣泛吸收、接納對制造業信息化技術感興趣的學生。召集、組建不同形式的學習興趣小組，通過三維創新協會以傳、幫、帶的方式，不斷地培養以CAD/CAM技術解決工程實際問題的能力，發揮學生潛能，提升學生的自主創新能力。組織、鼓勵學生參加各種賽事，指導學生參與教師的課題項目，通過校企合作平臺讓學生入住企業參與企業的技改項目等，不斷發掘、培養學生的共同協作能力、信息化處理與應用能力、以及自主創新能力。

四、結束語

立足于教學模式改革，形成以CAD/CAM技術為支撐的立體化教學模式，以潛移默化的方式全面培養學生的信息素養和創新能力，解決理論教學脫離企業需求、工程實際應用的問題。通過CAD/CAM技術為代表的現代信息技術與機械類專業教學的有機整合，使課堂教學信息化、工程化。通過建構不同形式的學習共同體，培養學生知識的自我建構能力；融合職業技能認證與學科競賽，并通過第二課程平臺，培養學生的職業技能、團隊合作精神和創新能力，解決應用型本科培養出的人才與企業崗位需求不一致的問題。經過近三年的教學實踐，取得了顯著的效果，培養的學生頗受企業歡迎，機械類專業的就業率保持在98%以上。

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