基于工学结合的CAM课程

基于工学结合的CAM课程

 

随着中国制造业的迅速崛起,机电产品设计向高速化、高效化、精密化和智能化的发展,促使数控加工技术的应用日益广泛。在我国制造业发达地区急需大量的数控技术应用型人才,特别是对从事数控编程、数控加工和数控设备维修的高素质人才的需求量很大,这就需要培养大量掌握现代制造技术的应用型人才。CAM技术是现代制造技术的核心,能极大提高企业制造、管理的能力,在机械行业中已经广泛采用。我院于2007年增加了“数控技术应用”专业,同时在我系各专业中开设了“CAM技术”课程。“CAM技术”课程作为机械制造与自动化专业、数控技术专业、计算机辅助设计与制造专业、模具设计与制造专业4个机械类专业的主干专业课,是一门技术性、实践性非常强的课程。该课程综合应用机械制图、计算机绘图、工程力学、机械设计等方面的基本理论和基本技能,与后续课程衔接紧密,是数控加工自动编程建模的基础,也是毕业设计教学环节中必需依托的课程,更是学生就业后岗位必须掌握的重要技能。   近几年来,中职、技校和高校数控专业的招生人数在扩大,大部分高职院校毕业生面临就业难局面,培养和增强高职生的竞争力也就成为高职院校教育工作的出发点和归宿点。以往高职生竞争力定位是:理论水平比中职强,实践能力比本科强。   但事实却表明高职生在求职中陷进了“理论不如本科生,动手能力不如中职生”的尴尬场面。为此从2007年开始,我校以教育部十六号文精神为导向,把高职人才“高素质、高技能、可持续”作为培养目标,确立了“以质量求生存,以特色占市场,以规模求效益,以改革促发展,以服务为宗旨”的办学思路,始终坚持以教学为中心,坚持质量立校的方针,在人才培养模式、课程体系、教学内容与方法、实践教学、教材建设等方面开展了一系列教学改革与探索,对实验(实训)设施进行了大量的投入。在此背景下,我们对“CAM技术”课程教学内容、教学方法、教学手段、教材建设、实践教学体系等进行全面改革,经过这些年的探索与实践,在边改革、边实践、边创新的过程中,逐步形成了一套适应高职高专教育对人才培养目标要求的课程体系。   一、“CAM技术”课程体系构建   按照职业岗位要求,经过多年探索,我们搭建了“零件数控加工CAM技术应用课程”的教学体系:将理论课程(“CAM软件”)和实训课程(“CAM高级编程员强化实训”“数控加工综合实训”“毕业设计”)的内容以MasterCAM、UGCAM软件应用为主线连结起来。在教学体系中,各个阶段侧重点不同,“CAM软件”的重点是熟悉软件命令,以熟练为目标,难点在于软件操作技巧;“CAM高级编程员强化实训”的重点在于掌握工艺参数与刀具路径的关联,难点是融入“数控加工工艺”知识如何解决刀具路径的难题,用考证的方式来评价实训效果;“数控加工综合实训”的重点在于以工作过程为导向,以技能训练为中心,以机械制造企业实际生产项目构建实训课题,引导学生自主完成从加工工艺编制、CAM编程与仿真加工、加工设备的调试到加工出实际产品的全过程工作。即采用企业实际生产项目提出问题→学生利用现有的实训资源设计解决问题的方案→学生进行方案实施→学生在实践过程中发现问题→提出解决问题的方法和思路→教师引导,共同讨论,提出解决方案,及时补充理论知识和实践经验→学生进一步实践,直到彻底解决问题→学生总结实践知识,完成实训报告。难点在于质量控制,用考证的方式来评价实训效果;“毕业设计”的重点在于综合利用所学知识,以任务的形式完成产品的设计、建模、编程和加工并解决加工过程中发生的材料、刀具、夹具等工艺问题,难点在于设计、加工思路以及参数选择要和企业要求吻合,通过以企业真实产品或以与企业合作开发毕业设计内容解决这个问题。   在实施课程教学过程中以“必须、够用”为度,突出实践教学,加大技能训练力度,强调学生现在所学的就是企业以后所用的,努力缩短学生“在学校学”与“在企业做”之间的距离,让学生在学中做,做中学,真正实现了以学生为主,学生由学习的客体转变为学习的主体,充分激发了学生学习的积极性。   目前,本课程拥有实训设备包括数控车床、数控铣床、加工中心、线切割、电火花机床和注塑成型机,一个CAD/CAM实验室和一个CAD/CAM实训基地,CAD/CAM正版软件等。另外教材建设、电子课件、视频资料、师资队伍及实验实训条件为构建完善的课程体系打下基础。   本课程自开设以来,受到学生的欢迎,培养的毕业生也受到用人单位的好评。在满足省内企事业单位的专业技能人才需求基础上,面向深圳、广州、上海、温州、宁波、杭州等沿海经济特区,一次性就业率逐年提高。富士康公司、长江电力公司、中广核集团、TCL公司、东方电气集团等每年从我校招收毕业生从事产品设计、开发、数控加工工艺编制、数控编程和数控加工等工作。   二、工学结合的改革措施   “CAM技术”是一门综合性、理论性及实践性很强的课程,应用理论教学与实践教学相结合的模式,加强“工学结合”的教学改革,主要措施是:   1.以职业能力为主线,优化课程内容,典型案例驱动   课程组织以工作岗位应知应会要求和课程目标为出发点,按照能力为主线,所需知识为辅助,素质为保障的原则,同时参照国家制造业信息化数控工艺员、数控机床操作工等职业资格标准,确定课程内容模块,在教学过程中,以学生熟悉的一级齿轮减速器、单缸内燃机、齿轮泵为典型案例,结合实物模型,采用上机讲练的教学形式完成各零部件的实体造型、零部件装配及运动仿真、生成工程图、零件加工工艺编制、数控编程和仿真加工各模块的教学,将分散的知识模块串接起来,使学生掌握产品造型设计及仿真加工的方法和技巧,有利于教学效果的提高。   #p#分页标题#e# 2.以典型产品为载体,改革教学模式,体现工学结合特色   将教学过程分解为“理论→实践→创作”一体化的教学模式。各个模块以典型零件为载体的有机衔接,教学组织过程依次展开,课堂理论教学、上机实际操作、典型零件方案设计讨论、企业项目设计、作业展览与评价都全部贯穿于整个教学活动之中,同时,根据教学内容,选择了灵活的教学方法,如现场教学、案例教学、项目驱动、真题实做等,形成一个“学校→企业→社会”贯通的现代教学链,加强了学生实际动手能力和创新能力的培养。从真正意义上实现了理论与实践互交互融和开放性教学,体现了工学结合特色。   3.以职业鉴定为参照,加强实践教学环节,培养学生的工程应用能力   通过贯穿于整个教学过程的“认识实习→金工实习→综合实训→顶岗实习”实践教学体系,使学生在学习本课程前,了解企业实际生产环境,认识机械的基本构造、原理,了解机械产品的制造过程,并进行“车、铣、刨、焊、钳”的机械加工技能操作。在综合实训中,注重培养学生实际应用能力,以企业真实的产品作为实训课题,让学生进行创新造型设计,将设计出来的模型进行加工工艺编制、数控编程和数控加工,完成从设计到加工出实际产品的全过程。顶岗实战就是让学生在真实工程环境中学习,真枪实战,真正实现了企业与学校的零距离培养。这种循序渐进的能力训练过程,使学生的工程实践能力大为提高,进而为参加省级职业技能鉴定的考证打下坚实基础,每年“数控工艺员”认证考证,通过率均达到95%以上。   4.精选课程练习,考核综合能力   根据本专业对应岗位应知应会及考核准则,归纳和总结教材的要点,精心组织、严格筛选习题,建立了习题库和自测题,各工种岗位应知应会题库、数控加工案例库。学生们通过调查、查阅资料,设计出了多种具有实际价值的作品,如汽车用千斤顶、单一螺旋千斤顶、手动剥壳器、脚踏式拖把拧干器、灭火拖把等。通过各种方案的设计比较,学生不仅掌握了传动方案的设计方法,开阔了眼界,同时熟练掌握了软件应用,培养了创新设计的能力。课程结业时,最后提交的作业是小组集体创作的完整的方案设计书或作品,由教师进行评比和打分。评选方式与国家组织的机械创新大赛和省级数控操作技能大赛相同,要求有:书面的设计计划书,内容涵盖作品的创新点、设计计算说明书、产品市场定位、开发产品的市场前景等;电脑制作的产品仿真动画图;CAD制作装配图;CAM仿真加工;三分钟视频讲解;小组答辩,接受教师和专家的提问等等。最后评出一、二、三等奖,再给出课程学分。不对学生进行传统的书面考试,而是采取让学生以组为单位交一份“作业”,内容是学生自主设计或制作一件作品,既让学生在轻松的气氛中学习,又启发和调动了学生主动学习的积极性,锻炼他们的动手能力,提高他们的创新意识和创新能力。同时结合网络技术的应用,设置在线解题指导、在线答疑、自我检测等环节,使学生及时掌握各知识点,提高了学生分析、解决问题的能力。   5.以赛促学,培养优秀应用型人才   职业技能大赛是对职业教育深化改革、加快改革所取得成果的检阅平台。通过设置这样一扇改革的窗口,可以积极推动职业教育改革发展的新路子和职业院校技能竞赛的制度化建设,从而促进职业教育“以服务为宗旨、以就业为导向”办学方针的进一步落实,推动“工学结合、校企合作、顶岗实习”人才培养模式的不断完善。既然职业教育是一种不同类型的教育,那么它的人才培养目标和培养模式就与学术型人才培养有所不同,而有着自己的独特体系和评价标准。职业技能大赛是选拔技能型人才并使之脱颖而出的重要途径,它不仅为技能型人才提供了展示不同风采与才艺的舞台,同时也能帮助那些因社会偏见、制度缺陷一度陷于自卑的年轻人找到自信和未来事业的发展方向。职业教育已经从培养学生动手操作能力、拥有一技之长,转为设计操作兼备、手脑并重,培养高素质、复合型技能人才。鉴于此述,将“CAM技术”课程以“岗位能力要求”为目标,优化整合课程体系,将“知识点、能力点、素质点”三点连成一线。把大赛作为对日常培训、教学工作和实践水平的检阅,把培训和应用作为大赛的前期准备和根本目标,工作重点落在人才培训、教学改革、课程建设和实践应用上,以大赛牵引人才培训、培养工作和技术创新实践不断提升。从课程知识的概念、思路、技术、技巧等方面拓展学生的机械专业知识,通过课堂教学、实践教学和科技活动,培养学生科技能力,实践能力和创新精神,并以此能力为核心,积极组织并鼓励学生参加相关的职业技能大赛和职业资格认证考试,以进一步提高学生的职业技能,增加学生的就业竞争力。从而推动校企合作、工学结合,引领职业院校进一步深化教育教学改革。这样培养的“高端人才”,更能适应市场和企业的需求,当然也会获得更高的收入。因此参加职业院校技能大赛,是培养、选拔技能型人才并使之脱颖而出的重要途径。   三、工学结合的实际效果   湖北省数控技能大赛是由省人力资源和社会保障厅、省教育厅、省科技厅、省经济和信息化委员会、省总工会、省机械机车行业协会联合举办的一项重大赛事,目的是为了积极实施“国家技能人才培养培训工程”,围绕“技能创新、人才强省”的主题,引导企业加强职工培训,推动职业院校深化教育改革。该项赛事每两年举办一次,参赛选手来自全省各地企业、院校。2010年10月,我系派出六名学生代表我校参加湖北省第四届“华中数控杯”数控技能大赛竞赛,我院参赛队伍克服人员紧张、时间短任务重、软件版本和设备型号不匹配等困难,完成了紧张的赛前集训。通过比赛软件上机考试、理论笔试和机床加工实操三轮竞技,在有28所高职院校179名选手参赛中,获数控铣工第四名、五名、七名、数控车工第七名和第八名好成绩。实现了我院在该项赛事上学生参赛成绩的突破,同时也体现出学院大力推进教学改革所取得的效果。   2010年6月由我系学生组成的三个参赛队代表我校参加“博亚杯”2010湖北省机械创新设计大赛,参赛院校共44所,参赛作品有266项之多。在此次大赛中,我院学生精诚团结,配合默契,能学以致用大胆设计,勇于创新,不断进取,其参赛项目的设计创新点和作品制作特色、选手演示作品时默契的配合均给评委专家留下了深刻印象,得到了专家们的一致好评,取得一等奖2项、二等奖1项的并获组织奖好成绩。#p#分页标题#e#   综上所述,以工作任务为导向,根据岗位的职业能力及工作流程组织教学内容,对学生产品造型设计、分析、装配、生成工程图以及零件的数控加工工艺编制、数控编程、数控加工的综合能力的培养有积极作用;同时结合企业产品实例,采用“多媒体演示→上机讲练→实际操作”一体化的教学模式,体现了工学结合特色,促进课程教学与职业资格考证和职业技能大赛相结合,以赛促学,为学生就业上岗创造良好的条件,拓宽了就业渠道。