數控加工與手工皮具深度融合課程開發探索

井平安 邢小穎 楊建新 張余益 陳遠洋

摘?要：傳統數控加工技術課程主要面向理工科，尤其是機械類學生，學生受眾面較小，教學內容、題材上較為專業，較難吸引非本專業學生的興趣。因此我們開發了一種將數控技術與手工皮具深度融合的課程，利用皮帶作為課程載體，使得學生在較短的時間內能夠學習了解到三維建模、編程仿真、加工裝配、手工皮具等內容，讓學生能夠在較輕松的過程中學習到專業的數控技術，為同類后續數控課程開發提供了一些思路。

關鍵詞：數控技術;皮具開發;深度融合

Exploration?on?Curriculum?Development

of?Deep?Integration?of?NC?Machining?and?Manual?Leather?Goods

Jing?Ping’an?Xing?Xiaoying?Yang?Jianxin?Zhang?Yuyi?Chen?Yuanyang

Fundamental?Industry?Training?Center，Tsinghua?University?Beijing?100084

Abstract：The?traditional?NC?machining?technology?course?is?mainly?for?science?and?engineering?students，especially?mechanical?students.The?audience?of?students?is?small，especially?the?teaching?content?and?theme?are?more?professional，which?is?difficult?to?attract?the?interest?of?non?professional?students.Therefore，we?have?developed?a?course?that?deeply?integrates?numerical?control?technology?and?manual?leather?goods.Using?the?belt?as?the?course?carrier，students?can?learn?3D?modeling，programming?simulation，processing?and?assembly，manual?leather?goods?and?other?contents?in?a?short?time，so?that?students?can?learn?professional?numerical?control?technology?in?a?relatively?easy?process，It?provides?some?ideas?for?the?development?of?similar?followup?NC?courses.

Keywords：Numerical?control?technology;Leather?goods?development;Deep?fusion

1?概述

隨著現代高新技術的發展，傳統數控加工技術[1]課程由于其本身的特點，受學生歡迎度在逐漸地下降。尤其是對非機械類或非理工科的學生，他們本身對數控加工技術了解較少，同時存在著部分誤解，導致這些學生不愿意嘗試或選擇數控加工技術課程;機械類的學生傳統學習數控知識的課堂，也是直接進入數控基礎知識的學習中，而后直接過渡，以典型零件為例進行講解，很難吸引學生的興趣，讓學生去主動學習數控知識。為了解決這個問題，我們結合數控加工技術與手工皮具制作的技術特點，以皮帶作為課堂教學中課程的載體，通過將數控加工技術、增材制造技術、手工皮具制作等專業知識融入課程，使學生能夠在比較活潑輕松的氛圍下，了解、入門數控加工知識、增材制造知識與手工皮具知識，為后期同學們對感興趣課程深入學習打下基礎，同時為國內數控技術新課程開發提供參考。

2?課程開發需求分析

2.1?傳統數控加工課程分析

傳統數控加工技術課程[2]，通常設置為機械類專業必修課或其他工科類專業選修課，課程設置時間較長，專業性較高。通常是在學生學習過相關機械類課程，例如機械原理、機械制圖、互換性測量等基礎性課程后才進行開設。在課程教學設置上，通常遵循從基礎原理到手工編程到自動編程的設置模式，循序漸進，因此導致學時過長。在教學載體上，一般設置為單純的典型數控零部件的加工，對非工科類學生來說，較難理解，沒有相關吸引力，同時因為主要教學目的為數控加工技術，重視典型零件加工，忽視學生個性化設計方面的需求。因此通常數控加工技術課程對文科生，甚至理科生開放較少，甚至是沒有。同時對于機械類的學生，因為課程專業的關系，也只能去被動地接受知識，當前的課程模式很難主動吸引學生去探索學習數控加工技術，不利于數控技術的傳播和推廣。

2.2?新課程需求分析

通過校內調研分析，在非工科學生中數控加工技術課程也有廣泛的需求，只是這種需求和傳統的數控加工技術課程是有區別的。傳統數控加工課程課時較長，專業性較強，較難理解，這與學生們需求有一定差異。非工科學生如果只是為了了解或短期使用而去選擇相應課程，學習難度較大，同時又有些過多耗費精力。因此我們設計開發了一門將數控加工技術利用皮帶作為載體，將數控課程與增材制造、個性化設計、手工皮具相融合的課程[3]。在本課程中，改變了原有的數控加工技術課堂模式，不是從頭開始就引入數控加工技術，忽略了單純的數控加工技術，而是通過不同專業背景的融合，設置了全新的數控加工技術課程導入模式，通過實物載體皮帶和皮帶扣這種模式，讓很多具有非工科背景的學生能夠以自己專業背景去融入課程，去感受課程，提高學生學習的積極性，從而使學生在潛移默化過程中，能夠利用自己的專業背景去理解、融入數控加工技術課程[4]，使得數控加工技術的課程覆蓋面更廣，同時調動學生的積極性，讓學生去主動探索，學習更多的知識，當然也包括其中的數控加工知識。

3?課程建設內容

通過充分調研，明確了數控技術新課程開發思路和課程課程內容的選取依據[5]，最終決定以生活中常見的皮帶和皮帶扣作為載體開設相關的課程。在課程開發過程中，遵循將理論與實踐結合，將生活實際與課程知識點相結合，個性化設計與手工制作相結合的原則[6]，將整個皮帶分為三大塊內容。皮帶扣部分，主要了解、學習識圖、三維建模、數字化裝配、個性化設計、數控編程、數控模擬仿真、數控加工知識、機械裝配知識;在整個皮帶扣三維模型建模過程中關注的重點不是在于學生是否完全學會三維建模軟件的使用，而是重視學生建模思維和建模方式的培養，讓學生掌握了解三維模型建立的設計思想;在數控編程加工方面，讓學生了解數控機床的結構原理，同時讓學生實際操作實踐普銑和數銑，了解先進的數控加工技術;皮帶扣圖標部分，皮帶扣圖標部分主要讓學生了解增材制造基礎知識，讓學生了解減材制造（數控加工）與增材制造（3D打印）技術的區別，同時讓學生了解不同材料（從樹脂到金屬）的3D打印技術;皮帶部分，主要讓學生體驗手工皮具制作的整個過程，通過體驗裁切整張牛皮、打磨修邊、打孔切角，手工完成皮帶制作過程，讓學生了解傳統皮具制作手藝。

同時在皮帶扣主體上，為學生預留出皮帶扣整個表面，供學生進行個性化設計，同時在授課內容上，針對每個同學不同的個性化設計內容，對學生進行個性化圖案設計輔導、個性化編程輔導，通過個性化設計內容，讓不同專業背景的學生能夠充分發揮自己的主觀能動性，以學生自己的喜好去積極參與課程;同時在個性化時，讓各位有后期需求的同學提前留好后續完善預留空間，例如部分學生在皮帶扣加工完畢后，在其上表面預留孔位裝飾上琺瑯彩，這些教學內容滿足了不同專業背景學生的需求。課程設置內容如下表。

結語

數控加工技術與皮具深度融合課程的開發，是在深入調研了解學生心理對數控技術課程的接受度基礎上開發的一門有別于傳統的數控加工技術的課程。本課程的開發改變了以往出現在大眾視野內的傳統數控課程的形式，更利于學生對課程本身的理解和接受。利用本課程能使得數控加工工藝課程受眾面更廣，更加能夠吸引非機械類學生尤其是文科類學生體驗學習[7]。同時在本課程中三維建模的應用主要培養學生建模思維方式，而不是學會三維軟件使用;利用皮帶扣個性化設計部分，充分調動學生學習設計積極性，使學生對后期學習編程仿真加工產生期待。本課程建設目的為體驗式課程，為后期對相關領域感興趣從而想進行深入研究的部分學生打下基礎。本課程建設為后期國內同類高校數控加工技術體驗課程建設方向提供部分參考。

參考文獻：

[1]翟艷青.關于高職數控加工課程一體化教學模式構建探討[J].現代職業教育，2021（10）：150151.

[2]韓鴻鸞.數控加工工藝[M].人民郵電出版社，2010.

[3]陳興云.數控機床編程與加工[M].機械工業出版社，2009.

[4]王柱.“教、學、做”理實一體化教學模式在數控加工課程教學中的應用探究[J].中外企業家，2019（36）：175.

[5]陳美婷.基于崗位能力需求的“工業機器人編程與調試”課程開發探索[J].教師，2021（21）：121122.

[6]郝小禮，王海橋，鄒聲華，劉何清，劉榮華.論高校特色專業建設過程中的專業特色定位原則與過程[J].當代教育理論與實踐，2012，4（07）：8284.

[7]陳偉中，賀利軍，黃義，周前能，楊虹.《CMOS數字集成電路：分析與設計》課程教學探索[J].科技創新導報，2018，15（25）：229230.

基金項目：清華大學本科教學改革項目（項目編號2020?ZY01_02）;清華大學第五屆實驗室創新基金項目

作者簡介：井平安（1990—?），男，山東棗莊人，碩士，工程師，研究方向：非標機械設計及數控加工技術。