劉丹

摘 要 為了提高我校專業(yè)特色課程“PDM/PLM技術及應用”課程的教學質量，對課程的教學模式進行了探索。論文首先提出三維一體的課程改革總體思路，然后根據課程內容詳細介紹了詳細課程教學實施方案。在方案中融合了案例教學人物教學項目教學等教學模式，實踐表明，該課程教學模式不僅得到學生認可，同時教學效果良好。

關鍵詞 PDM/PLM技術 課程考核 探索

0 引言

產品數(shù)據管理（PDM）是一種對制造企業(yè)產品形成過程中有關信息和過程進行統(tǒng)一管理的技術。[1]隨著企業(yè)產品開發(fā)和制造過程數(shù)字化技術應用的深入，各種CAX技術孤島系統(tǒng)需要向集成化和綜合化應用邁進，PDM/PLM平臺正是為滿足這一需求而誕生的重要工具和信息技術平臺。因此，PDM/PLM系統(tǒng)的應用和實施已成為制造企業(yè)信息化管理的迫切需求，PLM技術的應用水平和效果也已成為制造業(yè)兩化融合評估指標的重要考核指標之一。[2]企業(yè)對PDM/PLM人才的需求也日趨迫切。正是在此背景下，我校機械工程專業(yè)增設了“PDM/PLM技術和應用”理論教學課程和相應實踐課程，以應對企業(yè)需求。

“PDM/PLM技術及”課程主要從應用角度介紹產品數(shù)據管理（PDM）的概念及系統(tǒng)的主要功能，結合典型PDM/PLM系統(tǒng)介紹PDM系統(tǒng)的對象模型及軟件的使用和操作；了解PDM的實施方法與應用集成技術。課程學習的目的是使學生掌握PDM/PLM基本理論知識和方法，培養(yǎng)學生產品管理信息表達與交流能力的素養(yǎng)，運用PDM/PLM平臺軟件解決實際實施問題，培養(yǎng)學生掌握先進制造業(yè)流程的能力，培養(yǎng)學生初步的工程意識。為學生將來從事制造業(yè)信息化服務，PDM/PLM軟件實施、維護及開發(fā)，以及從事產品數(shù)字化設計、制造與管理工作打下堅實的理論基礎。通過課程學習，一方面，培養(yǎng)學生PDM/PLM系統(tǒng)應用及實施的能力，另一方面培養(yǎng)學生項目管理以及協(xié)同工作的能力。短期目標是使學生畢業(yè)后能很快融入企業(yè)，參與企業(yè)PDM/PLM平臺的應用和實施。

課程開設之初，沿用傳統(tǒng)的“傳授-接受”教學模式，主要以課堂理論授課+上機實踐的教學方式。實際教學過程中，PLM軟件平臺屬于管理和應用技術融合類軟件，功能比較復雜，與傳統(tǒng)應用型軟件比較，要求學生對企業(yè)的生產管理及產品開發(fā)流程有一定的了解，才能較好的理解軟件各項應用功能的意義和作用。由于缺乏實際的企業(yè)體驗，僅通過文字性的工程實際案例介紹，學生感覺產品數(shù)據管理離自己很遠，在理論學習時，學習枯燥無味，學生往往更傾向于軟件功能學習，達不到課程培養(yǎng)目標。

為了更好的達到教學目標，課題組從2016年開始了課堂教學模式的探索。在教學中，在參考類似課程教學特點的基礎上，[3-5]開展了“以項目為主線、教師為主導、學生為主體”的課堂教學模式改革探索。

1 課堂教學改革基本思路

采用“三維一體”的方式進行教學（圖1）。

課程在基本理論概念的講解方面，采用講練結合的方式，采用基于任務的學習方式，促使學生主動思考，主動學習。在學習系統(tǒng)業(yè)務功能時，采用軟件體驗+項目演練的方式，采用微視頻方式讓學生課前提前學習功能，在基本功能學習的基礎上，基于CDIO工程教育理念，以工程項目形式，將機械制造及自動化專業(yè)的各門前續(xù)課程有機地聯(lián)系起來，實現(xiàn) “做中學”和“基于項目的教和學”。在教學實踐中，模擬企業(yè)產品開發(fā)中的參與角色和設計制造流程，學生組成項目組，協(xié)同完成一個產品的開發(fā)。通過該項目，學生綜合應用已掌握的機械產品設計開發(fā)知識，完成產品數(shù)字化設計、計算機輔助工程分析、工程管理等多個各環(huán)節(jié)。通過基于PLM平臺的項目實踐，使學生深刻理解和體驗企業(yè)數(shù)字化設計和制造過程集成的實現(xiàn)過程和關鍵環(huán)節(jié)。同時培養(yǎng)學生團隊合作精神和學生基于項目的產品開發(fā)能力。在PDM實施部分，采用案例教學+課堂討論方式，使學生對PDM/PLM技術的內涵理解更深入。同時，了解實施一個PDM/PLM的基本步驟和條件。

2 課堂教學改革實施方案

根據教學大綱，該課程的主要教學內容如圖2。

具體改革方案如下（根據課程的具體內容，針對課程教學中擬采用新的教學方式部分進行介紹，沿用傳統(tǒng)教學方式部分不再做介紹）：

任務1 產品數(shù)據管理概述

任務：重點介紹兩個W，即why PDM？ What is PDM？對制造企業(yè)所面臨的市場環(huán)境進行分析，引出產品數(shù)據管理需求、概念和內涵。

教學改革手段：任務驅動與案例教學方式開展：

首先對制造企業(yè)面臨的環(huán)境變化及技術發(fā)展進行介紹。

引入任務（任務單見圖3）：請學生根據前續(xù)所學課程，重點分析計算機技術和網絡技術在企業(yè)中應用帶來的益處以及可能產生的問題。（方式：現(xiàn)場討論），對學生討論結果進行總結，解決概述中第一個“W”。

在學生討論的基礎上，引入案例：引入企業(yè)應用PDM系統(tǒng)前后的工廠實際案例對比，引導學生總結第二個“W”。給出PDM和PLM的概念和內涵。

任務2 PDM/PLM的原理（教學難點）

根據對產品數(shù)據管理的對象分析的基礎上，重點介紹PDM的三個關鍵模型即產品模型、過程模型及項目模型，以及三個模型中的主要對象及關鍵屬性。

教學改革手段： 采用任務驅動與案例教學結合方式開展，其中任務按每組3-4人，分組完成任務的方式進行。以課程核心內容 PDM的關鍵模型為例：

引入任務：提出要求，請學生結合已有知識，設計如何對產品數(shù)據資源進行管理的方案。對方案進行評述，總結，引入面向對象的技術。

引入案例，通過面向對象的技術案例及相關知識的介紹，使學生理解面向對象技術及為什么PDM系統(tǒng)要采用這一技術。

任務3 PDM的主要功能+任務4 PDM的集成

在任務三學習過程中，結合教學軟件和實例，使學生深入理解PDM的核心功能。任務四（PDM的集成與應用）后，學生了解PDM如何與企業(yè)其它應用系統(tǒng)進行集成設計。

教學改革手段：改變原有分功能模塊介紹的方式，采用項目主導，任務驅動的教學方式開展。

（1）引入企業(yè)實際案例，通過案例說明，使學生理解為什么PDM系統(tǒng)要具有文檔管理、產品結構與配置管理、項目管理、權限管理、流程管理等功能模塊。

（2） 改變原有教學順序，首先對教學實踐中需要應用的PLM平臺的管理功能進行介紹。對于系統(tǒng)功能使用方面，提供一個簡單的具體操作實例，采用錄制操作過程視頻方式，由學生課后自行學習和熟悉系統(tǒng)的各項功能。

（3）將原課程內容的PDM的集成與任務3進行融合。以簡單產品為案例，訓練學生熟悉文檔管理、零部件信息管理和產品結構管理。

（4）在此基礎上采用基于情景的方式，引入虛擬企業(yè)情景，包括虛擬企業(yè)的組織架構，崗位設置及企業(yè)項目管理模式，設計3個不同流程的項目型任務，組織學生按照真實的角色進行工作：把學生分為5人/組，使學生體驗：①項目管理的流程：從項目啟動開始，按照工廠產品開發(fā)方式，建立項目組，自主進行分工，制定項目進度；②產品設計流程：通過設計主管、項目經理、設計人員的角色分工以及設計、校對、審核、批準直至歸檔的流程管理，體現(xiàn)出產品從概念設計、三維建模、運動仿真、二維工程圖出圖等各個環(huán)節(jié)；通過以上項目案例的進行，把PLM功能平臺中關鍵功能：項目管理、任務管理、產品結構管理、零部件管理、組織管理的關鍵功能進行完整體驗和學習。同時使學生學會在生產流程中如何相互溝通和相互協(xié)作，提升自身工程技術應用能力。

任務4 PDM/PLM系統(tǒng)實施方法

任務4的學習中，要求了解PDM的實施目標與內容、PDM的選型、PDM成功實施的關鍵要素；掌握PDM的實施特點與基本步驟、PDM實施中的信息建模。

教學改革手段：

按每組5人左右，分組引入任務和項目。

引入任務：以已實施PDM系統(tǒng)的具體企業(yè)案例為資料，請學生根據案例，從案例中總結：（1）企業(yè)實施PDM所做的基礎工作 ；（2）PDM系統(tǒng)實施的步驟；（3）PDM系統(tǒng)實施中的關鍵要素。

引入項目：模擬企業(yè)實際情況，引入5個左右模擬企業(yè)項目，學生制定PDM選型和PDM實施策略，并由各小組分別做出評價。在過程中，教師擔任引導和實施需求方角色。

任務5 綜合訓練：

在課程最后，為了對學習成果進行綜合考核，采用綜合項目考核方式進行。項目模擬構建一個中小型的企業(yè)PDM 項目。每個項目組中都存在諸多角色，主管工程師、主任工程師、設計人員等，各個角色要團結協(xié)作才能保證整個項目成功完成。項目要滿足以下要求：①使學生理解客戶需求是企業(yè)及應用項目的關鍵所在；②使學生能在項目中學到完整的 PDM 項目開發(fā)實施流程；③使學生充分體驗項目團隊的工作方式，明確自身應該具備的能力。項目由學生按5人一組，自由組合，項目擬選擇學生較為熟悉的，已在機械設計課程設計過程中接觸的減速器的開發(fā)設計，通過項目使學生全面體驗PLM平臺在企業(yè)產品的設計、工藝、生產一體化流程的組織分工和協(xié)同管理的功能和作用。

3 課堂改革取得的教學效果及其評價

通過在教學中采用以上課堂改革思路，從學生的課堂討論、課后作業(yè)、實驗報告及考試成績等作業(yè)以及學生的教學反饋中，可以看出實際的教學效果還是有取得較大成效的（表1、表2）：

從對比可看出，改革后學生的平均成績有了較大提升。教學改革中采用課前任務及微視頻等方式，使學生在學習過程中養(yǎng)成了課前自覺預習，使學生在課堂授課過程中學會更有針對性的思考，對課堂授課重點更加清楚。而且學生普遍反應通過項目的方式，有了對PDM平臺的功能和作用有了更深入理解。使他們工程實踐能力有了較大提升。項目改革過程和結果得到了學生的認可和支持。

參考文獻

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