機(jī)械行業(yè)相銜接的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造方向課程建設(shè)探索與研究

張 輝，方喜峰，朱成順

(江蘇科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

機(jī)械行業(yè)相銜接的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造方向課程建設(shè)探索與研究

張 輝，方喜峰，朱成順

(江蘇科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

本文從培養(yǎng)方向、企業(yè)需求、學(xué)生興趣等角度進(jìn)行分析，并從資源整合、課程范圍、師資培訓(xùn)、學(xué)生反饋等方面進(jìn)行研究與探討，形成一套合理的針對機(jī)械專業(yè)高年級(jí)學(xué)生開設(shè)的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造方向的課程體系，對于類似方向的課程體系建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。

機(jī)械行業(yè)；數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造；課程建設(shè)；體系建設(shè)；探索與研究

Abstract: This paper analyzes from the aspects of training direction, enterprise demand and student’s interest, and discusses from the aspects of resource integration, curriculum scope, teacher training and student feedback, so as to form a reasonable set of digital design and manufacturing direction of the curriculum system for mechanical major, which has a certain reference value for the similar direction of the curriculum system construction.

Keywords: Machinery industry; Digital design and manufacturing; Curriculum construction; System construction; Exploration and research

1 機(jī)械行業(yè)相銜接的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造課程開展現(xiàn)狀

數(shù)字化設(shè)計(jì)制造在機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)的課程主要體現(xiàn)在三個(gè)層次：第一個(gè)層次，伴隨著行業(yè)“甩圖板”的要求，從平面制圖角度引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，并在工程制圖課程上使用諸如Autocad類的平面畫圖軟件進(jìn)行輔助教學(xué)。第二個(gè)層次，20世紀(jì)90年代末—21世紀(jì)初，隨著三維建模軟件的興起，機(jī)械課程教學(xué)漸漸有了三維建模、計(jì)算機(jī)輔助分析、數(shù)控加工類的課程，將數(shù)字化設(shè)計(jì)制造擴(kuò)展至三維層面，并進(jìn)一步延伸至加工和分析領(lǐng)域。第三個(gè)層次，隨著MBD、PLM等技術(shù)的興起與應(yīng)用，數(shù)字化設(shè)計(jì)制造進(jìn)一步在企業(yè)深入使用，并結(jié)合企業(yè)管理系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)等進(jìn)行集成應(yīng)用，需要配套的教育課程與之呼應(yīng)。但目前普通高校在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化課程設(shè)置中較少開設(shè)此類課程，企業(yè)還需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力對畢業(yè)生進(jìn)行信息化培訓(xùn)，機(jī)械行業(yè)銜接在數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域缺口較大。現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，研究數(shù)字化技術(shù)在各行各業(yè)應(yīng)用的記載較多，但對數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造趨勢下的高等教育課程研究較少。周大農(nóng)等開展了基于校企協(xié)同共建平臺(tái)以培養(yǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造高技能人才的研究，從平臺(tái)建設(shè)角度加強(qiáng)人才培養(yǎng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)；任國棟等從開放式實(shí)踐體系入手開展課程體系及師生角色研究，從先進(jìn)制造技術(shù)的宏觀角度加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)；陳善勇等從“回歸工程”角度開展數(shù)字化制造技術(shù)研究生課程改革研究，整合了“機(jī)床與機(jī)器人數(shù)控技術(shù)”和“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造”兩門課程；袁飛等從基于工作過程導(dǎo)向開展了CAD/CAM精品課程建設(shè)的研究，與之類似從單個(gè)課程進(jìn)行數(shù)字化技術(shù)的微觀研究還有很多，但還未見到面向課程群或課程體系建設(shè)的中觀研究。

2 課程建設(shè)需求分析

機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化是全國高校普遍開設(shè)的普適性專業(yè)，全國共有300多所高校設(shè)置了該專業(yè)。目前，江蘇科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院該專業(yè)在校人數(shù)約800人，于2011年入選國家“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)高校學(xué)科專業(yè)名單?，F(xiàn)有的課程培養(yǎng)方案中，中低年級(jí)學(xué)生以文化基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)為重點(diǎn)，在三年級(jí)開始進(jìn)行方向選擇，主要分為：先進(jìn)制造方向、船舶與海工裝備方向和數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造方向。先進(jìn)制造方向畢業(yè)生能初步掌握復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品智能制造、精密加工、計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用等先進(jìn)制造技術(shù)，能對機(jī)械制造過程中出現(xiàn)的各類問題進(jìn)行分析并提出解決方案。船舶與海工裝備方向畢業(yè)生初步具備船舶與海工裝備選型或配置的原理與方法，能承擔(dān)船舶與海工裝備設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)和管理等工作。數(shù)字化制造方向畢業(yè)生具備應(yīng)用CAD/CAM/PDM軟件及系統(tǒng)實(shí)施的能力，并初步具備分析、規(guī)劃與實(shí)施企業(yè)信息化的能力。其中，數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造方向是高年級(jí)學(xué)生選擇較多的方向。

數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造方向包括的主要課程有：PDM系統(tǒng)及實(shí)施、CAD/CAM二次開發(fā)技術(shù)、工藝仿真及優(yōu)化技術(shù)，可選修虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用、先進(jìn)制造技術(shù)、UG CAM軟件應(yīng)用、工業(yè)工程技術(shù)與應(yīng)用、模具設(shè)計(jì)、企業(yè)管理概論等。其中的大部分課程都以1種或1類數(shù)字化軟件安排課程內(nèi)容。除此之外，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域類還包含文化基礎(chǔ)課中的數(shù)字化相關(guān)課程，即工程圖學(xué)中常用的AUTOCAD、三維建模軟件、三維分析軟件，等等。在近幾年這些課程的教學(xué)中，教師總結(jié)、學(xué)生反饋的問題或現(xiàn)象主要包括以下幾類：

第一，在PDM系統(tǒng)及實(shí)施、CAD/CAM二次開發(fā)技術(shù)的課程教學(xué)中，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)兩極分化嚴(yán)重，少數(shù)同學(xué)學(xué)得很好，少數(shù)同學(xué)表示教學(xué)內(nèi)容較難理解與接受。經(jīng)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍反映該類課程對計(jì)算機(jī)編程要求較高，需要學(xué)生對于計(jì)算機(jī)理論、編程語言、編譯原理等具有較深的理解，而機(jī)械專業(yè)學(xué)生大部分先導(dǎo)課程僅有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和C語言之類的課程，缺乏銜接課程，而少數(shù)學(xué)得較好的同學(xué)則是對這方面興趣濃厚，愛好計(jì)算機(jī)。

第二，在工藝仿真及優(yōu)化技術(shù)、PDM系統(tǒng)及實(shí)施等課程教學(xué)中，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生較難理解該類課程的目的，或者表示不能理解為何需要學(xué)習(xí)這類課程。學(xué)生常說這樣的課程與之前所學(xué)的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程內(nèi)容相去較遠(yuǎn)，與前述學(xué)習(xí)過的課程基本無交集。加上學(xué)生之前并未接觸過企業(yè)信息化、現(xiàn)代企業(yè)管理等概念，在實(shí)踐環(huán)節(jié)參觀學(xué)習(xí)時(shí)，由于課程時(shí)間安排的關(guān)系，企業(yè)導(dǎo)師也并未介紹這方面的內(nèi)容。所以學(xué)生在學(xué)習(xí)后懵懵懂懂，無法體會(huì)這些內(nèi)容在企業(yè)中的實(shí)際運(yùn)用過程與作用。

3 體系建設(shè)研究與探討

第一，數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造課程體系主次不分明，層次不清晰。由于目前數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造課程群建設(shè)處于探索階段，還未有可參考的成功經(jīng)驗(yàn)，教研室和實(shí)驗(yàn)室在課程體系建設(shè)中發(fā)揮的作用不積極等多方面原因，此類課程體系建設(shè)還未有明確思路與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。這也造成了現(xiàn)有的課程建設(shè)中主次不分明，建設(shè)的層次脈絡(luò)不清晰。同時(shí)，文化基礎(chǔ)課、方向必選課與選修課之間劃分不合理，必修課與選修課之間無合理的區(qū)分與設(shè)置原則，這在一定程度上造成或引起了其他課程設(shè)置的問題。學(xué)生在選課時(shí)無清晰的思路，教師在授課時(shí)也很難深入開展教學(xué)活動(dòng)。

第二，相關(guān)先導(dǎo)課程或引論類課程設(shè)置不足，課程間銜接不充分且不合理。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，由于沒有引論類課程的概述性介紹，不能對各門課程間的關(guān)系有明確的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)過程中，各門課程的教學(xué)內(nèi)容不能融會(huì)貫通，形成“信息孤島”。先導(dǎo)類課程的基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，尤其是軟件類課程基礎(chǔ)知識(shí)較少，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)概念時(shí)，沒有合適的信息化理念，陷于軟件的手工操作，變成了簡單的點(diǎn)鼠標(biāo)、按按鈕，無法有深入的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。課程間順序設(shè)置不合理，同樣也導(dǎo)致了學(xué)生在還未具備相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的情況下，就要先學(xué)一些相對來說與企業(yè)實(shí)踐更加緊密的課程，違背了因勢利導(dǎo)的教學(xué)原則。

第三，課程設(shè)置缺乏與機(jī)械行業(yè)現(xiàn)有主流企業(yè)信息化實(shí)施情況的銜接，課程內(nèi)容不能切合實(shí)際。由于現(xiàn)有的授課教師師資隊(duì)伍有限，熟悉數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域及方向的教師人數(shù)不足，具有工程經(jīng)驗(yàn)與企業(yè)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的授課教師更加缺乏，導(dǎo)致大部分的數(shù)字化課程教學(xué)都稍顯空洞，課程內(nèi)容大部分按照教材上的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容開展，缺乏新意，不能引發(fā)學(xué)生的興趣。課程內(nèi)容落后于現(xiàn)有的最新技術(shù)，有的甚至根本無法介紹與展現(xiàn)出數(shù)字化領(lǐng)域最新的研究成果，知識(shí)陳舊。據(jù)企業(yè)反饋，畢業(yè)生仍需要較長時(shí)間的企業(yè)信息化培訓(xùn)。

4 結(jié)語

本文提出的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造方向課程體系，具有層次清晰、內(nèi)容明確等特點(diǎn)，學(xué)生選課容易，教師授課方便，并且切合了數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造方向企業(yè)的需求。對于現(xiàn)有的課程改動(dòng)不大，對于智能制造大背景下的機(jī)械專業(yè)課程的高等教育具有參考意義。

[1] 中國教育科學(xué)研究院課題組.完善先進(jìn)制造重點(diǎn)領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系[J].教育研究，2016，(01):4-16.

[2] 吳勝強(qiáng).“中國制造2025”下高職機(jī)械制造類專業(yè)的教學(xué)改革思考[J].邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，(02):5-7.

[3] 陳善勇，戴一帆，彭小強(qiáng)，等.“回歸工程”背景下的《數(shù)字化制造技術(shù)》研究生課程改革探索[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2009，(32):37-45.

Explorationandresearchontheconstructionofdigitaldesignandmanufacturingdirectionintheconnectionofmechanicalindustry

ZHANG Hui, FANG Xi-feng, ZHU Cheng-shun

(School of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China)

TH12-4

B

1674-8646(2017)17-0158-02

2017-06-11

本文受江蘇科技大學(xué)人文社會(huì)科學(xué)基金資助項(xiàng)目(1022921505)和院教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目支持

張輝(1981-)，男，工學(xué)博士，碩士研究生導(dǎo)師，講師；方喜峰(1971-)，男，博士，碩士研究生導(dǎo)師，教授；朱成順(1975-)，男，碩士，副教授。