淺談基于數(shù)字化設計制造能力培養(yǎng)的課程群規(guī)劃論文
當代機械工程領域邁進了數(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)字化制造水平和應用能力已經(jīng)成為企業(yè)的核心競爭力。
應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、科技和藝術素質(zhì)，較強創(chuàng)新精神的高等應用型機械工程領域的復合性應用型人才。從就業(yè)反饋來看，企業(yè)認為學生的理論泛泛而實踐技能不足，理論與當代的企業(yè)技術脫軌，就業(yè)后工作適應能力差，需要經(jīng)過相當長時間的培訓和培養(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。
沈陽工程學院為以工為主的培養(yǎng)技能應用型人才的地方高校，辦學戰(zhàn)略依托電力行業(yè)，服務先進裝備制造行業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)，培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才。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、計算機應用、自動控制和電子技術應用等復合型的專業(yè)知識，以機床數(shù)控系統(tǒng)的應用與開發(fā)，機電一體化產(chǎn)品的設計、調(diào)試和管理等能力為特色的機械電子工程領域高級應用型人才。
課程群規(guī)劃遵循“三面向、三服務”的理念，即面向學生就業(yè)、面向企業(yè)界、面向未來，課程改革要服務于職業(yè)能力需求、服務于工程實踐能力培養(yǎng)，理論課程要服務于實踐課程。
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、工程應用能力、機械產(chǎn)品設計能力、機械產(chǎn)品制造能力、機械設備控制能力和企業(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、提高應用層次和綜合創(chuàng)新層次三大類。
二、課程群建設方法
( 一) 以課程群為基礎，結合教師科研，組建教學科研團隊，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，學生必須掌握; 而選修課程，學生可課后自學。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)學生的機械和電子平面制圖能力，在機械制圖與CAD 課程中學習，在機械原理、機械設計、機械測繪、機械原理課程設計和機械設計課程設計中應用; UG 主要培養(yǎng)三維設計和數(shù)控編程能力，在三維設計基礎、CAD/CAE 技術與應用和數(shù)控加工工藝與編程中按模塊講授，在模具設計與制造、數(shù)控加工工藝與編程課程設計和機械裝備課程設計中應用; Matlab 主要培養(yǎng)數(shù)學分析和控制系統(tǒng)分析能力，在高等數(shù)學、線性代數(shù)和機電工程控制基礎中學習，在機電一體化系統(tǒng)課程設計、機械工程測試技術和液壓與氣壓傳動課程設計中應用;ANSYS 主要培養(yǎng)有限元分析能力，在工程力學和CAD/CAE 技術與應用中學習，在材料成形技術和CAD/CAE 實訓中應用。
( 二) 貫徹工程軟件培養(yǎng)，注重對必修軟件的系統(tǒng)培訓，安排好自學選修軟件的知識點，規(guī)劃好各課程中軟件的知識點講授和知識的遞進，以使學生掌握數(shù)字化設計制造能力。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，在三維設計基礎課程中講授UG 軟件的基本操作和三維實體造型; 在模具設計和制造課程中講授模具的三維設計; 在機械制造裝備設計課程中講授夾具的設計; 在機械制造技術基礎課程中講授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計中得到全面應用。學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。設置40 周的`獨立實踐環(huán)節(jié)，包括課程設計、實訓、實習和畢業(yè)設計，側重綜合問題的解決，體現(xiàn)工程實踐性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)學生的企業(yè)實踐技能，使其能夠綜合應用專業(yè)知識進行產(chǎn)品的數(shù)字化設計和制造，解決實際工程問題。突出實踐教學的地位，實踐教學不僅僅是理論教學的演示、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)字化設計制造素質(zhì)教育，對于取得相關學科證書的學生將給予學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、三維設計證書、數(shù)控工藝員證書、各種省級以上相關比賽證書等。此類課程也可以幫助學生考取職業(yè)資格等級證書，增加就業(yè)資本。
( 四) 加強數(shù)字化設計制造教學資源庫建設，選擇企業(yè)經(jīng)典案例進行課件、圖片、動畫等教學資源的信息化建設; 加強虛擬實驗室建設，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)絡化制造實驗室等。在進行數(shù)字化教學資源建設和虛擬實驗室建設中吸收學生參與，既激發(fā)了其學習的興趣，又鍛煉了其數(shù)字化設計和制造能力。
( 五) 加大教材建設，特別是綜合實踐類教材，編寫反映企業(yè)數(shù)字化設計制造技術的教材，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案例。教材應言簡意賅，圖例形象，還要便于進行啟發(fā)性教學，便于課后思考和進一步的知識擴展。
( 六) 開放數(shù)字化設計制造相關實驗室。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，提高學生的學習能動性。利用好教務網(wǎng)絡教學平臺，將數(shù)字化設計和制造的教學資源放到網(wǎng)絡上，開展網(wǎng)絡答疑，增加與學生間的互動，利用當代大學生的信息獲取手段促進其學習興趣的提高。