田春艷，姜海

（合肥學(xué)院機械工程系，安徽合肥230601）

裝備人才培養(yǎng)

機械類專業(yè)數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境建設(shè)

田春艷，姜海

（合肥學(xué)院機械工程系，安徽合肥230601）

隨著機械工程領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，機械類專業(yè)人才必須具備相應(yīng)的數(shù)字化設(shè)計制造能力。針對當(dāng)前高校在數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)方面存在的問題和不足，指出了建設(shè)適宜的專用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境的重要性，介紹了我院在這方面的建設(shè)方案和內(nèi)容。初步實踐表明，應(yīng)用專用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化設(shè)計制造能力，具有良好的效果。

數(shù)字化設(shè)計制造；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境；教學(xué)實踐

合肥學(xué)院機械設(shè)類專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)在機械工程及相關(guān)領(lǐng)域生產(chǎn)一線關(guān)鍵核心崗位從事機械設(shè)計、制造、技術(shù)應(yīng)用、生產(chǎn)管理和組織等方面工作的高級工程應(yīng)用型人才。這一人才培養(yǎng)定位在本質(zhì)上對學(xué)生的工程實踐能力和技術(shù)創(chuàng)新能力都提出了較高的要求，而實踐能力是創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)和前提[1]。在與本地區(qū)眾多對口企業(yè)合作的過程中，深切感受到以設(shè)計數(shù)字化、制造裝備數(shù)字化、生產(chǎn)過程數(shù)字化、管理數(shù)字化為主要內(nèi)容的數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)正全面滲透到機械領(lǐng)域的各個方面[2]，采用數(shù)字化技術(shù)完成產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)已成為制造業(yè)發(fā)展的趨勢和潮流；在此背景下，大多數(shù)企業(yè)對此類技術(shù)人才有著非常迫切的需求。因此，掌握相關(guān)數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)應(yīng)是機械類專業(yè)人才必須具備的重要技能之一；要適應(yīng)本地區(qū)機械工程領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的要求，必須在專業(yè)人才培養(yǎng)中重視和強化這方面的教學(xué)研究和投入。

1 數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前包括我院在內(nèi)的許多高校正逐漸認(rèn)識到培養(yǎng)數(shù)字化設(shè)計制造能力的重要性，但在實際教學(xué)中還存在一些問題和不足，不能適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求。主要表現(xiàn)在以下幾方面。

（1）雖然相關(guān)實驗實訓(xùn)設(shè)備條件有改善，但沒有真正建立起符合先進(jìn)制造業(yè)需求、貼近現(xiàn)代企業(yè)實際的專用實驗實訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

近年來很多高校引進(jìn)了一些先進(jìn)數(shù)字化實驗實訓(xùn)設(shè)備，但缺少先進(jìn)的管理手段及方法，特別是沒有進(jìn)行有效統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理和調(diào)度控制，大多數(shù)設(shè)備處于單機分散狀態(tài)；不但設(shè)備的有效利用率較低，難以體現(xiàn)先進(jìn)設(shè)備的特點，而且實驗實訓(xùn)過程中學(xué)生及設(shè)備的安全不易保證。沒有良好的專用實驗實訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，就難以充分發(fā)揮先進(jìn)設(shè)備在教學(xué)中應(yīng)有的作用，無法為學(xué)生順利進(jìn)行相關(guān)的專業(yè)實踐提供必要的條件。

（2）教學(xué)內(nèi)容的專業(yè)針對性不強，缺乏與合作企業(yè)共同開發(fā)課程內(nèi)容。

目前大多數(shù)高校機械類專業(yè)現(xiàn)有課程體系還按“學(xué)科導(dǎo)向”設(shè)置，課程內(nèi)容比較強調(diào)學(xué)科知識的系統(tǒng)性和完整性，在知識點的選擇和安排上沒有針對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)有選擇性地構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容；特別是缺少與合作企業(yè)共同開發(fā)的課程內(nèi)容，教學(xué)中缺乏最新工程實踐和工程設(shè)計的引入，更難以及時吸收行業(yè)前沿技術(shù)成果。這些都影響了“卓越工程師”人才數(shù)字化設(shè)計制造能力的培養(yǎng)。

（3）教學(xué)方法與教學(xué)手段陳舊，制約了專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高

盡管多年來各高校一直在探索教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革，但由于技術(shù)條件、運行體制等多種因素的制約，在這些方面還難以有根本性的突破；教學(xué)手段單一、教學(xué)方法陳舊、理論教學(xué)與實踐教學(xué)分離等情況仍然在一定程度上困擾師生，不利于學(xué)生數(shù)字化設(shè)計制造能力的培養(yǎng)。因此，必須考慮從改善技術(shù)條件、改革運行體制等多方面入手，融合各種教學(xué)方法、采用各種教學(xué)手段，實施以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)、“做中學(xué)，學(xué)中做”的教學(xué)模式，使得理論教學(xué)和實踐教學(xué)高度融合，為“卓越工程師”人才專業(yè)綜合能力的培養(yǎng)提供有效途徑。

2 建設(shè)適宜的專用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境對培養(yǎng)數(shù)字化設(shè)計制造能力的重要作用

數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)綜合了多門相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)科知識，培養(yǎng)學(xué)生具備這方面的技能更是一個系統(tǒng)工程，其中涉及到眾多相關(guān)課程及多個教學(xué)環(huán)節(jié)，不可能完全依靠與對口企業(yè)的合作培養(yǎng)來實現(xiàn)。因此結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)理念，通過校企合作，根據(jù)現(xiàn)代企業(yè)網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，建設(shè)適宜的專用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，從而為學(xué)生數(shù)字化設(shè)計制造能力的培養(yǎng)提供良好的硬件條件和軟件環(huán)境支撐，是十分必要的。該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境建設(shè)涉及兩個關(guān)鍵問題，即一方面構(gòu)建教學(xué)實用性和一定先進(jìn)性兼?zhèn)涞膶Ｓ脤嶒瀸嵱?xùn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，從而可為模擬現(xiàn)代企業(yè)數(shù)字化設(shè)計制造過程提供必要的條件；另一方面依托該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺實施配套的教學(xué)改革，采用優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容及合適的教學(xué)方法，以建立起與企業(yè)工作流程對應(yīng)的教學(xué)環(huán)境。如果能很好利用適宜的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，則可以讓學(xué)生經(jīng)過充分實踐，體驗現(xiàn)代企業(yè)從訂單、設(shè)計、工藝、加工到生產(chǎn)管理的全過程，得到所需的單元技能訓(xùn)練及綜合技能培養(yǎng)，從而理解部門間相互關(guān)系和協(xié)同工作，培養(yǎng)團(tuán)隊合作精神，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，獲得較好的學(xué)習(xí)效果，并能在今后快速勝任就業(yè)后的工作環(huán)境，這對進(jìn)一步深入落實“卓越計劃”，更好培養(yǎng)“卓越工程師”人才，有著積極的作用和重要意義。

3 面向數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境建設(shè)主要內(nèi)容

（1）數(shù)字化設(shè)計制造網(wǎng)絡(luò)平臺軟硬件配置方案設(shè)計

為培養(yǎng)機械類人才具備應(yīng)有的數(shù)字化設(shè)計制造能力，在分析借鑒國內(nèi)現(xiàn)有部分高校已開展的一些實踐工作基礎(chǔ)上[3，4]，根據(jù)學(xué)院現(xiàn)有實驗實訓(xùn)條件，提出如下的數(shù)字化設(shè)計制造網(wǎng)絡(luò)平臺軟硬件配置方案，其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 數(shù)字化設(shè)計制造網(wǎng)絡(luò)平臺軟硬件配置方案

通過與合肥鍛壓機床廠、合肥恒豐汽車零部件公司等本地區(qū)制造企業(yè)的合作，詳細(xì)考察了企業(yè)的組織管理方式、產(chǎn)品設(shè)計流程及生產(chǎn)運營模式，抽取各企業(yè)所具有的相同關(guān)鍵環(huán)節(jié)點，并經(jīng)適當(dāng)簡化，確定典型制造企業(yè)的一般工作流程。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我院實際條件，進(jìn)行軟硬件配置方案設(shè)計，以建立一個集成現(xiàn)有各種數(shù)字化制造、測量單元設(shè)備和各種CAD/CAE/CAM單元軟件的數(shù)字化設(shè)計制造專用實驗實訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，如圖1所示。該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺能夠模擬現(xiàn)代企業(yè)數(shù)字化設(shè)計制造過程，打造真實的企業(yè)環(huán)境。它一方面可將我院現(xiàn)有數(shù)字化實驗設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)控編程代碼的統(tǒng)一管理和遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)傳輸，確保交換數(shù)據(jù)的正確并提高設(shè)備利用率；一方面可通過視頻監(jiān)控及聯(lián)網(wǎng)信息采集，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場及設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，以便進(jìn)行設(shè)備的統(tǒng)一調(diào)度管理，并提高實驗實訓(xùn)的安全性與直觀性。該網(wǎng)絡(luò)平臺可按典型制造企業(yè)的生產(chǎn)運營模式，提供面向典型產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計、工藝、編程、仿真加工、實際制造、測量及生產(chǎn)管理的軟硬件環(huán)境，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。依托該網(wǎng)絡(luò)平臺，我們不斷引進(jìn)企業(yè)的典型產(chǎn)品作為教學(xué)案例，在相關(guān)課程中開展基于企業(yè)工作過程的項目式教學(xué)；模擬企業(yè)工作場景，引入設(shè)計、工藝、編程、管理等角色，使學(xué)生循序漸進(jìn)地得到數(shù)字化設(shè)計制造能力所需的單元技能訓(xùn)練，并進(jìn)一步面向?qū)嶋H“真刀真槍”地進(jìn)行專題綜合訓(xùn)練乃至畢業(yè)設(shè)計等。此外，該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺應(yīng)與校園現(xiàn)有的畢博網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺連接，拓展網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)功能，以促進(jìn)學(xué)生有效利用各種教學(xué)資源，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

（2）開展與數(shù)字化設(shè)計制造網(wǎng)絡(luò)平臺相配套的教學(xué)改革

數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)實質(zhì)上是數(shù)字化技術(shù)與機械設(shè)計制造技術(shù)的綜合，培養(yǎng)應(yīng)用型本科機制專業(yè)學(xué)生具備這方面的技能更是一個系統(tǒng)工程，其中涉及到眾多相關(guān)課程及多個教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，只有在建設(shè)數(shù)字化設(shè)計制造網(wǎng)絡(luò)平臺的基礎(chǔ)上，進(jìn)行配套的課程建設(shè)和教學(xué)方法與手段改革，才能構(gòu)建完整的數(shù)字化設(shè)計制造網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，更好地實現(xiàn)機械類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

根據(jù)我院機械類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)對學(xué)生的能力要求，將把機械類人才所必備的數(shù)字化設(shè)計制造能力具體化為各個能力要素；針對每個能力要素確定其對應(yīng)的支撐知識點；對各個能力要素進(jìn)行優(yōu)化組合形成能力單元，然后對能力單元中具有內(nèi)在邏輯聯(lián)系的各個知識點及知識應(yīng)用或?qū)嵱?xùn)項目等進(jìn)行有機組合，形成教學(xué)“模塊”及“子模塊”，即以模塊化方式整合相關(guān)多門課程，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，不過分強調(diào)知識體系的完整性、系統(tǒng)性，而是更多強調(diào)知識和專業(yè)的契合度以及運用知識去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力[5]。這樣可較好保證教學(xué)內(nèi)容安排上的層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)緊扣、逐步展開。

數(shù)字化設(shè)計制造網(wǎng)絡(luò)平臺與校園公共網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的互聯(lián)，為學(xué)生共享和有效利用豐富的教學(xué)資源，進(jìn)行遠(yuǎn)程自學(xué)、在線問答、擴(kuò)展探索學(xué)習(xí)內(nèi)容等形式的自主學(xué)習(xí)提供了較大的便利。依托專用實驗實訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，使有條件實現(xiàn)真正意義的實驗室開放運行，深化實踐教學(xué)模式的改革。一方面，對部分相關(guān)實驗，尤其是綜合性、設(shè)計性實驗，在教學(xué)時可采用教師集中指導(dǎo)和分散指導(dǎo)相結(jié)合的方式，向?qū)W生布置一定的任務(wù)及要求、規(guī)定完成任務(wù)的時間段；而完成實驗的具體時間則由學(xué)生自己確定，并進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約；實驗室在規(guī)定的時間內(nèi)對學(xué)生開放，學(xué)生完成實驗有較大的靈活性，從而為學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展提供一個寬松的環(huán)境。另一方面，學(xué)生進(jìn)行第二課堂科技創(chuàng)新活動、畢業(yè)設(shè)計等，則可采用教師負(fù)責(zé)制下學(xué)生預(yù)約登記與一定程度自行管理相結(jié)合的方式，使用網(wǎng)絡(luò)平臺各實驗室，努力使各實驗室做到在時間和內(nèi)容上全方位的開放，逐步將以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的、“做中學(xué)，學(xué)中做”的教學(xué)模式落到實處。實驗室的開放運行及教師的充分指導(dǎo)和引領(lǐng)，將給“卓越工程師”人才培養(yǎng)提供良好的實驗條件和充足的實驗機會，從而真正達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)效果。

4 結(jié)束語

深入開展校企合作，把企業(yè)的工作模式抽象為教學(xué)要素，從而建立起全方位的專用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高了數(shù)字化設(shè)備的有效利用率，并體現(xiàn)出先進(jìn)設(shè)備的特點，大大改善了數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)效果。近年來我院機械類專業(yè)學(xué)生依托該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，在各類重大專項賽事如“全國機械創(chuàng)新設(shè)計大賽”、“挑戰(zhàn)杯”課外科技作品競賽等活動中頻頻取得優(yōu)異成績。這從一個側(cè)面體現(xiàn)了我院在專用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境建設(shè)方面已取得了初步成果，學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力得到了明顯提升。同時必須看到，數(shù)字化設(shè)計制造能力的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程，需要進(jìn)一步的系統(tǒng)思考和相關(guān)實踐，特別是必須探索建立校企合作長效運行機制。

[1]楊叔子，張福潤．創(chuàng)新之根在實踐[J]．高等工程教育研究，2001（2）：9-12．

[2]王孝義，王全先．?dāng)?shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)教學(xué)體系建設(shè)的研究[J]．安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2011，28（3）：97-98．

[3]范彩霞．機械專業(yè)數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)的探索—以黃河科技學(xué)院為例[J]．中國電力教育，2010，170（19）：32-34．

[4]鄧煌，朱民，汪文凌．?dāng)?shù)字化設(shè)計及制造教學(xué)平臺配置[J]．南昌航空大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，24（4）：43-45．

[5]蔡敬民，陳嘯．基于能力導(dǎo)向的模塊化教學(xué)體系構(gòu)建——以合肥學(xué)院為例[M]．合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2012：1-15．

Constructing Network Teaching Environment to Cultivate the Ability of Digital Design and Manufacture for Mechanical Specialty

TIAN Chun-yan，JIANG Hai
（Deparment of Mechnical Engineering，Hefei University，Hefei Anhui 230601，China）

With the technology development in the field of mechanical engineering，the mechanical specialty talents of machinery majors should have the ability of digital design and manufacture.In view of the problem and inadequate existing in the ability cultivation of digital design and manufacture in current universities，the importance of constructing the appropriate special network teaching environment is pointed out.Construction scheme and content of our university in this respect is introduced in detail.Initial exploration shows that a good teaching effect is obtained by using the special network teaching enviroment to foster the ability of digital design and manufacture.

digital design and manufacture；network teaching environment；teaching practi

G642.0

：A

：1672-545X（2017）01-0195-03

2016-10-20

合肥學(xué)院教學(xué)研究項目（2012jyxm58）

田春艷（1974-），女，河北衡水人，教授，博士，研究方向：材料加工。