淺談基于數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)的課程群規(guī)劃論文
當(dāng)代機械工程領(lǐng)域邁進了數(shù)字化制造的時代，在產(chǎn)品制造活動的全生命過程中利用數(shù)字化的信息實現(xiàn)產(chǎn)品和制造活動的表達、組織和運行，數(shù)字化制造大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營效率。企業(yè)的數(shù)字化制造水平和應(yīng)用能力已經(jīng)成為企業(yè)的核心競爭力。
應(yīng)用型本科院校機電專業(yè)的人才培養(yǎng)特色是“工程教育，職業(yè)取向”，培養(yǎng)的學(xué)生是既不同于普通高等教育的研究型人才，也不同于高職高專院校的技能操作型人才，而是具有夠用的機械和電子專業(yè)理論知識，一定的人文、科技和藝術(shù)素質(zhì)，較強創(chuàng)新精神的高等應(yīng)用型機械工程領(lǐng)域的復(fù)合性應(yīng)用型人才。從就業(yè)反饋來看，企業(yè)認為學(xué)生的理論泛泛而實踐技能不足，理論與當(dāng)代的企業(yè)技術(shù)脫軌，就業(yè)后工作適應(yīng)能力差，需要經(jīng)過相當(dāng)長時間的培訓(xùn)和培養(yǎng)才能勝任崗位。因此，需要改革人才培養(yǎng)方案和課程，以數(shù)字化設(shè)計制造的綜合工程能力為主線、基于企業(yè)實踐培養(yǎng)人才。
一、以數(shù)字化設(shè)計制造為主線的培養(yǎng)方案規(guī)劃
基于我校機械專業(yè)近幾年的就業(yè)和定向培育就業(yè)客戶群調(diào)研，我院總結(jié)形成了企業(yè)的崗位能力需求指標，并分解指標，形成知識體系，根據(jù)知識體系修改了培養(yǎng)方案。
沈陽工程學(xué)院為以工為主的培養(yǎng)技能應(yīng)用型人才的地方高校，辦學(xué)戰(zhàn)略依托電力行業(yè)，服務(wù)先進裝備制造行業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才。機械電子工程專業(yè)主要培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，較系統(tǒng)地掌握機械制造及自動化、計算機應(yīng)用、自動控制和電子技術(shù)應(yīng)用等復(fù)合型的專業(yè)知識，以機床數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)，機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計、調(diào)試和管理等能力為特色的機械電子工程領(lǐng)域高級應(yīng)用型人才。
課程群規(guī)劃遵循“三面向、三服務(wù)”的理念，即面向?qū)W生就業(yè)、面向企業(yè)界、面向未來，課程改革要服務(wù)于職業(yè)能力需求、服務(wù)于工程實踐能力培養(yǎng)，理論課程要服務(wù)于實踐課程。
我院綜合美國ABET 工程專業(yè)認證的標準和企業(yè)需求確定了機電專業(yè)工程素質(zhì)能力的培養(yǎng)包含自然人文能力、工程應(yīng)用能力、機械產(chǎn)品設(shè)計能力、機械產(chǎn)品制造能力、機械設(shè)備控制能力和企業(yè)實踐能力等模塊。課程群體系要體現(xiàn)“理實交融、分為層遞進”的原則，分為基本技能層次、提高應(yīng)用層次和綜合創(chuàng)新層次三大類。
二、課程群建設(shè)方法
( 一) 以課程群為基礎(chǔ)，結(jié)合教師科研，組建教學(xué)科研團隊，爭創(chuàng)精品課程。建立同典型企業(yè)的校企密切合作關(guān)系，按照典型企業(yè)的數(shù)字化生產(chǎn)流程規(guī)劃工程軟件，軟件分必修和選修兩部分，對于必修課程，學(xué)生必須掌握; 而選修課程，學(xué)生可課后自學(xué)。必修軟件有AUTOCAD、UG、ANSYS 和Matlab，選修軟件有機械工程師、Amesim、VERICUT、CAXA工藝圖表、PC DMIS、VNUC、Autoform、GeomagicQualify 和Imageware 等。在工程軟件課程體系中，AUTOCAD 主要培養(yǎng)學(xué)生的機械和電子平面制圖能力，在機械制圖與CAD 課程中學(xué)習(xí)，在機械原理、機械設(shè)計、機械測繪、機械原理課程設(shè)計和機械設(shè)計課程設(shè)計中應(yīng)用; UG 主要培養(yǎng)三維設(shè)計和數(shù)控編程能力，在三維設(shè)計基礎(chǔ)、CAD/CAE 技術(shù)與應(yīng)用和數(shù)控加工工藝與編程中按模塊講授，在模具設(shè)計與制造、數(shù)控加工工藝與編程課程設(shè)計和機械裝備課程設(shè)計中應(yīng)用; Matlab 主要培養(yǎng)數(shù)學(xué)分析和控制系統(tǒng)分析能力，在高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和機電工程控制基礎(chǔ)中學(xué)習(xí)，在機電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計、機械工程測試技術(shù)和液壓與氣壓傳動課程設(shè)計中應(yīng)用;ANSYS 主要培養(yǎng)有限元分析能力，在工程力學(xué)和CAD/CAE 技術(shù)與應(yīng)用中學(xué)習(xí)，在材料成形技術(shù)和CAD/CAE 實訓(xùn)中應(yīng)用。
( 二) 貫徹工程軟件培養(yǎng)，注重對必修軟件的系統(tǒng)培訓(xùn)，安排好自學(xué)選修軟件的知識點，規(guī)劃好各課程中軟件的知識點講授和知識的遞進，以使學(xué)生掌握數(shù)字化設(shè)計制造能力。比如: 對于數(shù)字化制造能力的培養(yǎng)，重點培養(yǎng)數(shù)控機床的加工能力，在三維設(shè)計基礎(chǔ)課程中講授UG 軟件的基本操作和三維實體造型; 在模具設(shè)計和制造課程中講授模具的三維設(shè)計; 在機械制造裝備設(shè)計課程中講授夾具的設(shè)計; 在機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中講授CAXA 工藝圖表軟件編制數(shù)控加工工藝規(guī)程; 在數(shù)控加工工藝與編程課程中講授利用UG 軟件編制數(shù)控程序; 在先進制造技術(shù)課程中講授利用VERICUT 軟件進行數(shù)控程序加工仿真，利用PC DMIS 軟件生成數(shù)字化測量程序，利用Geomagic Qualify 軟件進行檢測結(jié)果分析，最后這些技能在獨立實踐環(huán)節(jié)數(shù)控加工工藝與編程課程設(shè)計中得到全面應(yīng)用。學(xué)生利用前述這些工程軟件，從產(chǎn)品的圖紙出發(fā)，獨立分析并設(shè)計數(shù)控加工工藝規(guī)程，編寫數(shù)控加工程序，分組加工零件并檢測。
( 三) 為體現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計和制造能力培養(yǎng)，對課程群的能力體系進行分解，得到詳細的能力和目標矩陣。設(shè)置40 周的`獨立實踐環(huán)節(jié)，包括課程設(shè)計、實訓(xùn)、實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計，側(cè)重綜合問題的解決，體現(xiàn)工程實踐性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)學(xué)生的企業(yè)實踐技能，使其能夠綜合應(yīng)用專業(yè)知識進行產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計和制造，解決實際工程問題。突出實踐教學(xué)的地位，實踐教學(xué)不僅僅是理論教學(xué)的演示、驗證和補充，還是工程能力培養(yǎng)的決定性環(huán)節(jié)，培養(yǎng)目標的實現(xiàn)應(yīng)以能否從事生產(chǎn)實踐作為評判基準。加大專業(yè)化、數(shù)字化設(shè)計制造素質(zhì)教育，對于取得相關(guān)學(xué)科證書的學(xué)生將給予學(xué)分加分或課程減免的激勵，包括數(shù)控車床和銑床的中級工和高級工操作等級證書、制圖員證書、三維設(shè)計證書、數(shù)控工藝員證書、各種省級以上相關(guān)比賽證書等。此類課程也可以幫助學(xué)生考取職業(yè)資格等級證書，增加就業(yè)資本。
( 四) 加強數(shù)字化設(shè)計制造教學(xué)資源庫建設(shè)，選擇企業(yè)經(jīng)典案例進行課件、圖片、動畫等教學(xué)資源的信息化建設(shè); 加強虛擬實驗室建設(shè)，建造虛擬材料成型實驗室、虛擬數(shù)控加工仿真實驗室和網(wǎng)絡(luò)化制造實驗室等。在進行數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)和虛擬實驗室建設(shè)中吸收學(xué)生參與，既激發(fā)了其學(xué)習(xí)的興趣，又鍛煉了其數(shù)字化設(shè)計和制造能力。
( 五) 加大教材建設(shè)，特別是綜合實踐類教材，編寫反映企業(yè)數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的教材，對企業(yè)的典型零件和流程進行凝練，形成具有代表性的教學(xué)案例。教材應(yīng)言簡意賅，圖例形象，還要便于進行啟發(fā)性教學(xué)，便于課后思考和進一步的知識擴展。
( 六) 開放數(shù)字化設(shè)計制造相關(guān)實驗室。將數(shù)控機床實驗室、CAD/CAM 實驗室開放，接受課外實驗和創(chuàng)新制作，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性。利用好教務(wù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，將數(shù)字化設(shè)計和制造的教學(xué)資源放到網(wǎng)絡(luò)上，開展網(wǎng)絡(luò)答疑，增加與學(xué)生間的互動，利用當(dāng)代大學(xué)生的信息獲取手段促進其學(xué)習(xí)興趣的提高。