智能制造背景下应用型本科机械专业CAD/CAM教学,本文是机械专业相关硕士论文开题报告范文跟本科和CAM教学研究和机械专业相关硕士论文开题报告范文.
机械专业论文参考文献：
中图分类号：G642
文献标识码：A
DOI:10.16871/j.cnki.kjwhc．2018.03.023
摘 要“CAD/CAM”是机械类专业与智能制造时代对接的重要技术,但其教学存在教材内容与智能制造时代要求脱节、教学方法陈旧、知识点实践关联少等缺点,普遍难以适应时展需要.为此,面向应用型本科机械类专业,本文从教材特点、教学方法、实践方法等方面分析了该技术在智能制造背景下教学过程中出现的一些问题,并提出包括将智能制造的理念及相关必要知识导入到CAD/CAM技术教材,删减教材重复内容,保证知识传授的连贯性,增加CAD/CAM技术实践教学的网络化特征等改革措施.
关键词CAD/CAM教学研究应用型本科智能制造
Research on The CAD/CAM Technology Teaching of the Mechanical Specialty of Applied Undergraduate Universi-ty in the Background of Intelligent Manufacturing／／Wu Weihui,Huang Changzheng Abstract "CAD/CAM" is an important technology for docking the mechanical specialty and the era of intelligent manufacturing,but the teaching situation of this technology cannot meet the needs of the times because that during the teaching process of this technology there are some defects such as the disjunction between the content of the textbook and the requirements of the era of intelligent manufacturing, the outdated teaching methods,the shortage of association in practice teaching among different knowledge points, etc. Therefore, facing to the mechanical spe-cialty of applied undergraduate, this paper analyzed the existing problems in the current teaching process of this technology in the background of intelligent manufacturing form the aspects such as teaching material characteristics, teaching method and practice method, and so on. And then some reform measures were put for-ward. These measures include adding concept of intelligent man-ufacturing and necessary related knowledge to CAD /CAM teach-ing materials, cutting duplicate content in teaching materials, en-surinst knowledste teachinst coherence. increasinst network fea-tures in the CAD/CAM technology practice teaching, etc.Key words CAD/CAM;teaching research;applied undergraduate;intelligent manufacturing
当前,智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)正在深刻地影响着传统制造业[1-2].智能制造是在传统制造技术基础上,随着科技发展而升级换代的新制造技术o].现在,智能制造技术已逐渐渗透到社会生产的各个领域,中国工业正在迈向智能制造时代[4-5].智能制造的核心技术包括：数字化建模技术、计算机网络技术、移动互联网技术、工业机器人技术、智能传感器和物联网技术、数控编程技术、数字化制造技术、虚拟现实与模拟仿真技术等口].
应用型本科专业的共同特点是培养目标都是面向行业,培养有可持续性发展的工程师.其主要特征有：以为行业或地区经济社会发展服务为宗旨,为经济社会生产服务一线培养应用型人才为目标,以技术学科为主要支撑学科【6-8】.
CAD／CAM ( Computer Aided Design and ComputerAided Manufacturing,CAD／CAM)技术是高等院校应用型机械类本科生必须掌握的专业技术o],它在应用型机械类本科专业课程体系中处于十分重要的地位.该技术是实现机械制造智能化的重要手段,它将传统的机械制图、数控加工过程分析、编程交由电脑,实现零件设计制造过程的自动化、智能化.智能制造的数字化建模技术、数控编程技术、虚拟现实与模拟仿真技术等,都已在当前应用型本科专业的CAD／CAM技术教学中有所体现,但是当前应用型本科专业的CAD／CAM技术教学仍是针对传统机械类专业教学展开的,已不能很好地适应智能制造时代的发展需要.在大力推广实施智能制造的今天,CAD／CAM技术已成为企事业单位及个人提高创新、创业能力,加快产品开发速度、降低生产成本,促进创新创业,提高企事业单位及个人竞争力的一项必不可少的关键技术.为了改善应用型本科院校机械类专业CAD／CAM技术的教学效果,并且使学生所掌握的知识能适应智能制造时代的发展,知识结构能更好地面向智能制造时代应用实际,本文针对应用型本科机械类专业学生,从教材建设、教学方法、实践方法等方面,探讨了智能制造背景下CAD／CAM技术教学过程中遇到的一些问题,并提出了具体的教学改革方法.1CAD/CAM技术教学现状
CAD／CAM技术是应用型机械类本科专业课程体系的重要组成部分,它涵盖了计算机图形学、数字化建模、有限元分析、制造工艺学、数字化虚拟制造等多学科内容,是多学科交叉发展的产物.其在高校机械类专业中一般作为一门专业课程展开教学,但也有较多应用型本科高校采用多个知识点（如CAD、CAM等知识点）分开教学的方法（例如韶关学院）,但总体而言,其包括CAD技术、计算机辅助工程技术、CAM技术等几个部分的内容口.].教学内容的设置是实现培养目标的关键,在智能制造时代到来之际,当前CAD／CAM技术教学还沿用传统的教学模式,已难以适应时展的需求.目前,应用型本科高校在该技术教学过程中,主要存在的问题包括：
1 1教材内容与智能制造时代要求脱节
智能制造时代要求机械制造过程实现多个学科的技术相互融合,当前在高等院校“CAD／CAM”教学中,尽管CAD、CAM,CAE、数控加工仿真等知识都有涉及,但多数知识点之间的有机联系很少,难以体现智能制造时代多领域技术相互交互的特点,知识关联性小,教学内容多且存在知识点重合（例如,在“计算机绘图”课程中已有二维计算机绘图内容了,在后续“机械CAD／CAM”课程中又重复讲授；在“CAM软件技术基础”课程中已有MasterCAM数控自动编程内容,在“数控技术”课程中又反复出现）.同时,传统教材要么理论性太强,大量涉及计算机图形学、数据结构、工程数据库、图形变换等抽象内容,使学生接受困难,不利于让应用型本科学生掌握实用的应用技巧；要么根本没涉及理论教学,仅针对一种或几种专业CAD／CAM软件展开教学,使得本科生理论知识过于薄弱,对CAD／CAM及其相关的智能制造技术概念一知半解,难以应付快速变化的技术、市场及经济环境.
1 2教学方法过于陈旧,难以适应时代变化
总体而言,当前教师往往注重课堂理论教学,仅穿插一定的CAD／CAM技术实验,并且,由于教学内容多、面广,教师难以重点突出地讲授理论知识,很多章节只能蜻蜓点水般地教学,缺少与学生交流讨论、答疑的时间,这明显不利于以应用为导向的应用型本科生的培养；同时,由子高校当前普遍都在压缩各课程的课时量,理论知识讲授太多,学生实训、操作的机会就相应减少,实际应用不够,学生动手能力普遍不强,难以快速适应智能制造时代的工作需求.
此外,如上所述,智能制造领域涉及多个学科的知识,CAD／CAM技术虽然对其中多数学科都有涉及,但其中如CAD、CAM、有限元仿真分析等知识点的讲授多是独立进行的,多学科知识点之间的连通及综合运用讲解太少,这不利于让学生融会贯通各知识点,全面把握CAD／CAM技术,并形成发散思维,拓展思路解决未来的智能制造技术难题.
1 3知识点实践关联不足,实践教学网络化特征少
当前,各高校CAD、CAM等知识的实践,一般是按知识点展开的多,如绘制点、绘制线或绘制面、有限元分析、平面加工、曲面加工等,CAD／CAM多知识点交互实训太少,缺乏针对完整的项目展开的综合实践训练,导致学生实践兴趣不强,学习目标不明确,学习效果不佳.
另外,在智能制造时代,实践教学理应将各种因素相互关联,实现人（教师及学生）、设备（数控机床等）、软件等因素的互联互通,做到网格化教学.但当前CAD／CAM实践教学中,网络化特征很少,例如CAD／CAM软件操作实验室,与数控车间没有网络连接,数据的传输还是采用U盘拷贝读入的模式；数控机床与数控机床之间不能交互,使代码等资源难以共享.
2教学改革
2 1教材改革
针对智能制造时代的特点,当前应加强CAD／CAM技术教学的教材改革.
(1)将智能制造的理念导入到教材绪论中,使学生在展开这门课程学习时,就把握CAD／CAM技术在智能制造时代的作用及地位,增强他们的学习动机,引导他们主动学习智能制造的相关知识.
(2)结合工程实际和智能制造时代特点,在教材正文相关章节中补充智能制造的相关知识,以CAD／CAM基础知识为主线,从理论上理顺CAD、CAE、CAM、计算机网络、数控设备之间的关联,使CAD／CAM技术教学所用的教材真正能面向智能制造时代.
(3)删减过于复杂抽象的计算机图形学、虚拟样机、CAD／CAM集成制造等知识点的部分理论内容,使之与当前应用型机械类专业本科CAD／CAM技术教学的课时适应,同时教材的应用教学部分,应当依托典型的CAD、CAM软件,展开CAD／CAM技术的应用教学,对各软件知识,除简单的衔接知识外,删除重复的内容,避免了不必要的重复与脱节.例如对CAD软件,二维绘图部分可采用AutoCAD,三维制图及仿真分析可采用Solidworks或UG,CAM可采用MaseterCAM软件；同时在学习三维制图时,穿插由三维模型转化为二维工程图的技术；在学CAM软件前,介绍二维图形及三维图形的导入接口.
(4)教材提供综合实践案例,例如从三维建模到二维工程图转化及编程的案例；三维建模到CAM自动编程及刀具路径虚拟仿真、再到生成数控代码及数控代码编辑的案例.
2 2教学方法改革
(1) CAD／CAM技术的教学中教师需要密切配合或采用同一位教师任教,以保证教学内容不重复、知识传授的连贯性.不少应用型本科院校在CAD／CAM技术教学时,采用了多门课程（计算机二维绘图、计算机三维绘图、CAM软件技术基础、数控技术等）、多位教师上课的办法,如果这些课程的教师不密切沟通,往往教学内容易于反复出现、知识传授常常不连贯的现象,为此,各课程教师应在课前及课后加强沟通,从教材选用、教学讲义撰写、课时设置等方面密切配合,做好各课程之间的有效对接.
(2)强化CAD／CAM技术各知识点的联系,从理论上结合智能制造时代需求,融会贯通CAD／CAM技术各知识点,使学生充分认识CAD／CAM技术各知识点之间的联系.并结合多学科知识案例讲解,使学生全面把握CAD／CAM技术各知识点.
(3)平衡好理论教学与实践教学的关系,保证学生有充足的实训机会.理论教学、上机操作、综合实训的学时分配最好为30:30:50[6],真正使学生拥有智能制造所必须的CAD／CAM技术知识.
(4)增加课堂互动环节：通过钻研教材,了解学生,分析学情,结合教学理念等因素后进行课堂教学规划,使学生通过主动实施CAD／CAM项目案例,演示操作过程,回答课堂问题,现场提问等环节,实现教师与学生的教学互动,既活跃了课堂气氛,也增加了学生学习的积极性.
2 3实践方法改革
(1)除针对各知识点展开实践训练外,更要针对智能制造时代需求,设计完整的CAD／CAM技术项目,让学生针对一个完整的项目展开实践训练.例如,通过一个完整的物料传送用链轮零件三维图设计、有限元受力分析、二维图生成及编辑、三维模型的导入及重要加工面MasterCAM数控编程、仿真加工实例,让学生学习到链轮的CAD／CAM过程.
(2)增加CAD／CAM技术教学的交互环节,在学生的实训电脑中,应同时安装有AutoCAD、Solidwroks、MasterCAM、Ansys等CAD／CAM软件,使学生在实践过程中,随时使用CAD／CAM交互功能.如需要进行三维制图时,打开solidwroks软件,编辑转化到二维图时,采用AutoCAD软件；需要对三维模型展开CAE运动分析时,用到Ansys有限元软件,需要三维模型数控加工自动化编程时,采用到MasterCAM.
(3)基于智能制造技术特点,增加CAD／CAM课程实践教学网络化特征,通过计算机网络、视频监控、远程广播等设施,使教师、学生、现场实验员等人员、数控设备、CAD／CAM实验室等相互关联起来（如图1）.使教师能统管全局地展开实践教学,学生能远程交互地进行CAD／CAM实践、多设备间能相互远程共享数据.
3结语
智能制造时代的到来对当前本科院校机械类专业CAD／CAM技术教学提出了严峻的挑战,也注入了新的教学要求.CAD／CAM技术的教学必须适应智能制造时代的需要,为此,本文针对智能制造时代的特征需求,指出了当前本科院校机械类专业CAD／CAM技术教学过程中存在的不足,结合实例,从教材建设、教学方法、实践方法等方面提出了改革方案：包括将智能制造的理念及必要的知识导入到CAD／CAM技术教材,删减教材重复内容,保证知识传授的连贯性,增加CAD／CAM技术实践教学的网络化特征等.上述大部分措施目前已在韶关学院CAD／CAM技术教学中取得了较好的效果,但仍应该继续深入探讨和实践.
参考文献
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编辑张效瑞
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