基于Mastercam 的计算机辅助制造与应用课程教学改革研究

摘要：摘要：针对普通本科型教育Mastercam课程在实施过程中普遍存在的问题，通过以“应用型”本科教学特色的“教、学、做”合一的教学方式方法改革。介绍了Mastercam软件应用课程的体系结构、考核法等方面的改革情况。

关键词：计算机辅助制造；教学改革；Mastercam ；“教、学、做”合一

在普通本科机械类专业课程体系中，《计算机辅助制造与应用》这门课程课程是利用Mastercam[1]软件集合数控、模具、机造与机电一体化等专业的一门重要的专业课。主要针对于数控技术仿真加工的研究，因数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术等于一体的现代制造业的基础技术[2]。本论文主要是通过对这门课程进行了教学改革，不但从课堂中学生的学习方式进行了改善，而且还对教师的教学方式进行了改善，最后考虑到本课程的学习效果，对本课程的教学安排进行了合理的调整，提高了学生的实动手能力和就业竞争力，为学生就业范围和职业生涯的拓展奠定了一定的基础。

1关于普通高校Mastercam计算机辅助制造与应用课程的教学意义及背景

关于这样的一门实践性很强的专业核心课，本论文是通过教学改革，总结出了适合学生的认知规律、符合“应用型”本科教学学生的多种教学上市方法，是能顾更好地让学生掌握数控机床技术，适应岗位的需求[4]。设计出来了一门具有以“应用型”本科教学特色的“教、学、做”合一的教学方式方法，并且突出以学生为主导、自我优化的思想能够显著提高基础工程课程的教学效果[5]，并且能够深化课程教育的信息化及其现代化发展。

学好Mastercam基本掌握对数控技术的基础，它的广泛应用引起了制造业领域的重大变革。数控技术的水准和普及程度[6]，已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。本科教学不同于高职高专等职业教育，是以培养学术型和工程型人才为目标，既要奠定坚实的理论与学术基础，又要具备一定的应用实践能力。这就要求授课教师能够熟练地运用各种教学方法和手段来激发学生的学习兴趣，提高教学质量[7]。为此，本教学组将对该课程进行了以多种教学方法和手段相结合的教学改革。

2.关于Mastercam该课程的现存问题

该教改内容均根据表格内专业、年级为对象并且展开讨论。

主要采用的是集中授课形式，主要介绍二维绘图、二维加工、三维建模、三维加工命令和操作，传统的数控理论教学是以教师讲授为主要教学手段，即专业任课教师以教学大纲为依据，讲授各个章节的课程内容，授课之后按照传统的方式学生独立上机上手操作，实践应用较少，学生学习的兴趣不高，动手能力较差，不能满足应用型人才培养目标的教学需求。

此外，教师讲授内容主要在机械加工工艺和数控编程等知识点，学生不能很好地兼顾其他知识点的学习。对于数控插补原理及计算机数控装置的内容，学生基础较差，且课程内容比较抽象，学生对知识的掌握效果不好，针对此，教师对于涵盖知识点较多的课本内容必须删减，不然学生很难在短时间内将数控技术的重要内容理解透彻。另外，数控技术课程现有的教材内容更新速度慢，很多新的教材里依旧有一些陈旧的知识点，并且当前新技术知识内容较少。

3.关于Mastercam课程改革的研究思路与实践

本教学改革应用启发式教学法激发学生学习热情，培养自主学习能力，教师在教学过程中依据学习过程的客观规律和学生的认知结构，引导学生积极主动地获取和掌握知识的一种教学方法。在教学目标上，注重知识，但更强调培养思维能力，实现人的全面发展。它不仅是一种教学方法，更是一种教学思想，教学原则和教学观[8]。教师要根据课程教学目标、内容和学生的实际，灵活运用各种教学原则，充分调动学生的学习积极性，启发学生创新思维，引导学生分析问题和解决问题，更好地发挥学生为主体，教师为主导的作用。

（1）教学理论内容改革

数控技术这门课程，主要课程内容以综合实例题目使学生完成零件的结构设计、实体造型、数控编程、后置处理、轨迹仿真、虚拟加工，最后将零件用半成品从数控机床加工出来。随着数控技术的不断发展，教师要时刻关注最新数控技术的前沿知识，在课程讲授中将新的技术知识传递给学生，将数控课程内容重点放在数控技术概论、数控编程以及机床机械结构、数控轨迹控制原理，并着重将教学重点放在实践项目上；现有的《计算机辅助制造与应用》知识较为陈旧，改革后只要用少量课时来概括。根据课时安排方面，学时设置课进行改革，数控技术概论可设置为6学时、数控编程为20学时、以小组为团队完成的实践课时设置为6学时，同时在选用教材方面，教师要选择内容较新的教材，在教学安排上要适当删减或增加课程内容。在教学环节中，教师对于理论性强的数控知识点要注意讲授深度，不能单单通过板书和PPT教学，要增加视频、录像和动画等形式的内容，使教学过程更加生动，同时注意因材施教，引导学生学习。教师可以将理论教学结合仿真软件教学，这样做的好处是理论所学的编程可以通过仿真软件来验证，增加了学生的学习兴趣。

（2）教学实践内容改革

实践教学是数控技术课程非常重要的一个环节，可以增强学生的学习效果，培养学生动手能力、处理实际问题的能力。实践教学的内容应包括数控软件仿真及实际机床操作。教师可以让学生在机房通过数控仿真软件掌握机床的操作，并验证数控编程的正确性，最后，在实习工厂进行实践，实际操作机床的课时安排上，总课时安排要不少于4周、数控编程课时可设置1周、数控仿真软件可设置0.5周、数控机床实际操作可设置2.5周。通过数控仿真软件学习，学生对数控机床的操作面板上各个按键都有了初步的认识，能更有效地吸收数控技术知识，教学效果得到了较大的改善。

（3）教学方法的改革

为了完成应用型人才培养目标，传统的教学方式已不能满足当前应用型本科人才培养的要求，因此，进行数控技术课程教学方法改革是培养数控技术人才的重要举措，教师要结合数控技术课程的特点，发挥学生主观能动性，充分利用互联网及多媒体教学模式，如应用MOOC教学资源和仿真软件，改变现有的考核方式，对数控技术课程进行改革，可运用互联网、多媒体技术教学。应用型本科院校主要是为地方培养应用型人才，教师在设计课程教学方案时，应该着重学生创新能力的培养，利用MOOC或其他互联网教学平台，把数控技术的知识点分模块做成教学视频，上传至网络教学平台，学生利用课前课余时间自学，教师充分利用课堂讲授时间，解答学生学习时遇到的问题，同时也可以补充一些实际生产过程中的应用性知识，帮助学生提升学习能力，从而为成为应用型人才奠定基础。

利用仿真软件与理论教学、实践教学相结合的方式。在数控编程知识讲解环节，教师可通过理论教学、机房数控仿真软件相结合的方式进行教学。首先，学生通过自己学习完成制定零件加工工艺、编制零件的加工程序；其次，在机房或利用电脑上的仿真软件完成数控程序的加工验证，找出编程时出现的问题，最终修改成准确无误的加工程序；最后，把经过仿真软件验证的程序输入到数控机床，完成零件的加工操作。经过这样一系列的教学方式，充分培养学生理论知识与动手操作的技能，学生不仅加深了对理论知识的领悟，同时训练了动手实践技能，达到了应用型人才培养的目标。

（4）采用多元化的考核方式

新型的考核评价体系注重考核、评价学生的职业素养和实践能力，主要包括过程考核和技能考核。过程考核主要评价学生的职业行动能力，技能考核重在强化学生的编程能力和实际动手操作能力。本课程以培养学生的数控车削零件加工技能为核心，以国家职业标准中、高级数控车工考核要求为基本依据，不仅注重加工过程的精准，更加突出零件加工质量和效率的考核。教师根据学生的完成情况，根据国家职业标准的评分标准确定成绩。通过教学方式方法的改革，能够使数控专业的学生既掌握理论知识，又具有实践能力。同时，在整个教学环节中，有利于培养学生养成良好的学习习惯，即：善于总结经验，正视问题的态度，用实践验证理论的能力，与人协作的能力等。这样，既提高了学生综合素质，又满足了用人单位对人才岗位适应能力的要求。

4.总结：本项目对促进教学工作，提高教学质量的作用和意义

我国在2015年提出为期10年的《中国制造2025》计划，开启了我国智能制造时代的序幕，旨在促进我国从制造业大国向制造业强国转变。数控技术在未来智能制造系统中扮演着重要角色，智能化装置的应用将会越来越普及，需求量将会越来越大。任何技术都离不开人[5]，应用型本科高校应将计算机辅助制造与应用在实践教学中促进仿真软件课程教学工作并且提高教学质量[6]，是能够为我国的现代化建设培养现代化应用人才提供重大的意义。

教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》（教高字[2006]16号）提出：改革教学方法和手段融“教学做”为一体强化学生能力的培养[9]。“教学做一体化”是陶行知的“行是知之始知是行之成”的唯物主义认识论在教学上的运用其核心是将理论学习和实践学习有机的结为一体是改革传统教学方法、教学内容的伟大创新。本文以《计算机辅助制造与应用》课程的教学方法改革为例就如何实施“教学做一体化教学模式作一些初步的探索，开展教学改革是促进并且加强学生能力的培养[11]。本项目研究前后预计发生的变化是巨大的，关于本课程教学改革将极大地促进了我国高校由以教为中心的传统教学模式向以学为中心的创新性教学模式转变。

参考文献：

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[11]唐细永，申耀武，卢小燕.数控技术专业“MasterCAM软件应用”课程整体设计[J].无线互联科技，2019，16（10）：35-36+41.