田春艳，姜海

（合肥学院机械工程系，安徽合肥230601）

装备人才培养

机械类专业数字化设计制造能力培养的网络教学环境建设

田春艳，姜海

（合肥学院机械工程系，安徽合肥230601）

随着机械工程领域技术的发展，机械类专业人才必须具备相应的数字化设计制造能力。针对当前高校在数字化设计制造能力培养方面存在的问题和不足，指出了建设适宜的专用网络教学环境的重要性，介绍了我院在这方面的建设方案和内容。初步实践表明，应用专用网络教学环境培养学生数字化设计制造能力，具有良好的效果。

数字化设计制造；网络教学环境；教学实践

合肥学院机械设类专业的人才培养目标是：培养在机械工程及相关领域生产一线关键核心岗位从事机械设计、制造、技术应用、生产管理和组织等方面工作的高级工程应用型人才。这一人才培养定位在本质上对学生的工程实践能力和技术创新能力都提出了较高的要求，而实践能力是创新能力的基础和前提[1]。在与本地区众多对口企业合作的过程中，深切感受到以设计数字化、制造装备数字化、生产过程数字化、管理数字化为主要内容的数字化设计与制造技术正全面渗透到机械领域的各个方面[2]，采用数字化技术完成产品设计和生产已成为制造业发展的趋势和潮流；在此背景下，大多数企业对此类技术人才有着非常迫切的需求。因此，掌握相关数字化设计与制造技术应是机械类专业人才必须具备的重要技能之一；要适应本地区机械工程领域经济技术发展的要求，必须在专业人才培养中重视和强化这方面的教学研究和投入。

1 数字化设计制造能力培养现状分析

当前包括我院在内的许多高校正逐渐认识到培养数字化设计制造能力的重要性，但在实际教学中还存在一些问题和不足，不能适应应用型人才培养要求。主要表现在以下几方面。

（1）虽然相关实验实训设备条件有改善，但没有真正建立起符合先进制造业需求、贴近现代企业实际的专用实验实训网络教学平台。

近年来很多高校引进了一些先进数字化实验实训设备，但缺少先进的管理手段及方法，特别是没有进行有效统一的网络管理和调度控制，大多数设备处于单机分散状态；不但设备的有效利用率较低，难以体现先进设备的特点，而且实验实训过程中学生及设备的安全不易保证。没有良好的专用实验实训网络教学平台，就难以充分发挥先进设备在教学中应有的作用，无法为学生顺利进行相关的专业实践提供必要的条件。

（2）教学内容的专业针对性不强，缺乏与合作企业共同开发课程内容。

目前大多数高校机械类专业现有课程体系还按“学科导向”设置，课程内容比较强调学科知识的系统性和完整性，在知识点的选择和安排上没有针对专业培养目标有选择性地构建教学内容；特别是缺少与合作企业共同开发的课程内容，教学中缺乏最新工程实践和工程设计的引入，更难以及时吸收行业前沿技术成果。这些都影响了“卓越工程师”人才数字化设计制造能力的培养。

（3）教学方法与教学手段陈旧，制约了专业人才培养质量的提高

尽管多年来各高校一直在探索教学方法和教学手段的改革，但由于技术条件、运行体制等多种因素的制约，在这些方面还难以有根本性的突破；教学手段单一、教学方法陈旧、理论教学与实践教学分离等情况仍然在一定程度上困扰师生，不利于学生数字化设计制造能力的培养。因此，必须考虑从改善技术条件、改革运行体制等多方面入手，融合各种教学方法、采用各种教学手段，实施以学生为主体、教师为主导、“做中学，学中做”的教学模式，使得理论教学和实践教学高度融合，为“卓越工程师”人才专业综合能力的培养提供有效途径。

2 建设适宜的专用网络教学环境对培养数字化设计制造能力的重要作用

数字化设计制造技术综合了多门相关领域的学科知识，培养学生具备这方面的技能更是一个系统工程，其中涉及到众多相关课程及多个教学环节，不可能完全依靠与对口企业的合作培养来实现。因此结合现代教学理念，通过校企合作，根据现代企业网络制造系统的发展趋势，建设适宜的专用网络教学环境，从而为学生数字化设计制造能力的培养提供良好的硬件条件和软件环境支撑，是十分必要的。该网络教学环境建设涉及两个关键问题，即一方面构建教学实用性和一定先进性兼备的专用实验实训网络教学平台，从而可为模拟现代企业数字化设计制造过程提供必要的条件；另一方面依托该网络教学平台实施配套的教学改革，采用优化的教学内容及合适的教学方法，以建立起与企业工作流程对应的教学环境。如果能很好利用适宜的网络教学环境，则可以让学生经过充分实践，体验现代企业从订单、设计、工艺、加工到生产管理的全过程，得到所需的单元技能训练及综合技能培养，从而理解部门间相互关系和协同工作，培养团队合作精神，激发学习兴趣，获得较好的学习效果，并能在今后快速胜任就业后的工作环境，这对进一步深入落实“卓越计划”，更好培养“卓越工程师”人才，有着积极的作用和重要意义。

3 面向数字化设计制造能力培养的网络教学环境建设主要内容

（1）数字化设计制造网络平台软硬件配置方案设计

为培养机械类人才具备应有的数字化设计制造能力，在分析借鉴国内现有部分高校已开展的一些实践工作基础上[3，4]，根据学院现有实验实训条件，提出如下的数字化设计制造网络平台软硬件配置方案，其总体结构框图如图1所示。

图1 数字化设计制造网络平台软硬件配置方案

通过与合肥锻压机床厂、合肥恒丰汽车零部件公司等本地区制造企业的合作，详细考察了企业的组织管理方式、产品设计流程及生产运营模式，抽取各企业所具有的相同关键环节点，并经适当简化，确定典型制造企业的一般工作流程。在此基础上，结合我院实际条件，进行软硬件配置方案设计，以建立一个集成现有各种数字化制造、测量单元设备和各种CAD/CAE/CAM单元软件的数字化设计制造专用实验实训网络教学平台，如图1所示。该网络教学平台能够模拟现代企业数字化设计制造过程，打造真实的企业环境。它一方面可将我院现有数字化实验设备进行联网，实现数控编程代码的统一管理和远距离网络传输，确保交换数据的正确并提高设备利用率；一方面可通过视频监控及联网信息采集，实现对生产现场及设备运行状态的实时监控，以便进行设备的统一调度管理，并提高实验实训的安全性与直观性。该网络平台可按典型制造企业的生产运营模式，提供面向典型产品进行数字化设计、工艺、编程、仿真加工、实际制造、测量及生产管理的软硬件环境，提高学生的工程应用能力。依托该网络平台，我们不断引进企业的典型产品作为教学案例，在相关课程中开展基于企业工作过程的项目式教学；模拟企业工作场景，引入设计、工艺、编程、管理等角色，使学生循序渐进地得到数字化设计制造能力所需的单元技能训练，并进一步面向实际“真刀真枪”地进行专题综合训练乃至毕业设计等。此外，该网络教学平台应与校园现有的毕博网络教学平台连接，拓展网络辅助教学功能，以促进学生有效利用各种教学资源，进行自主学习。

（2）开展与数字化设计制造网络平台相配套的教学改革

数字化设计制造技术实质上是数字化技术与机械设计制造技术的综合，培养应用型本科机制专业学生具备这方面的技能更是一个系统工程，其中涉及到众多相关课程及多个教学环节。因此，只有在建设数字化设计制造网络平台的基础上，进行配套的课程建设和教学方法与手段改革，才能构建完整的数字化设计制造网络教学环境，更好地实现机械类专业人才培养目标的要求。

根据我院机械类专业培养目标对学生的能力要求，将把机械类人才所必备的数字化设计制造能力具体化为各个能力要素；针对每个能力要素确定其对应的支撑知识点；对各个能力要素进行优化组合形成能力单元，然后对能力单元中具有内在逻辑联系的各个知识点及知识应用或实训项目等进行有机组合，形成教学“模块”及“子模块”，即以模块化方式整合相关多门课程，统筹协调，优化课程结构和内容，不过分强调知识体系的完整性、系统性，而是更多强调知识和专业的契合度以及运用知识去发现问题、解决问题的能力[5]。这样可较好保证教学内容安排上的层层递进、环环紧扣、逐步展开。

数字化设计制造网络平台与校园公共网络教学平台的互联，为学生共享和有效利用丰富的教学资源，进行远程自学、在线问答、扩展探索学习内容等形式的自主学习提供了较大的便利。依托专用实验实训网络教学平台，使有条件实现真正意义的实验室开放运行，深化实践教学模式的改革。一方面，对部分相关实验，尤其是综合性、设计性实验，在教学时可采用教师集中指导和分散指导相结合的方式，向学生布置一定的任务及要求、规定完成任务的时间段；而完成实验的具体时间则由学生自己确定，并进行网上预约；实验室在规定的时间内对学生开放，学生完成实验有较大的灵活性，从而为学生创造性思维的发展提供一个宽松的环境。另一方面，学生进行第二课堂科技创新活动、毕业设计等，则可采用教师负责制下学生预约登记与一定程度自行管理相结合的方式，使用网络平台各实验室，努力使各实验室做到在时间和内容上全方位的开放，逐步将以学生为主体、教师为主导的、“做中学，学中做”的教学模式落到实处。实验室的开放运行及教师的充分指导和引领，将给“卓越工程师”人才培养提供良好的实验条件和充足的实验机会，从而真正达到应有的教学效果。

4 结束语

深入开展校企合作，把企业的工作模式抽象为教学要素，从而建立起全方位的专用网络教学环境，增强了学生的学习兴趣和积极性，提高了数字化设备的有效利用率，并体现出先进设备的特点，大大改善了数字化设计制造能力培养效果。近年来我院机械类专业学生依托该网络教学环境，在各类重大专项赛事如“全国机械创新设计大赛”、“挑战杯”课外科技作品竞赛等活动中频频取得优异成绩。这从一个侧面体现了我院在专用网络教学环境建设方面已取得了初步成果，学生的工程实践能力和创新能力得到了明显提升。同时必须看到，数字化设计制造能力的培养是一个系统工程，需要进一步的系统思考和相关实践，特别是必须探索建立校企合作长效运行机制。

[1]杨叔子，张福润．创新之根在实践[J]．高等工程教育研究，2001（2）：9-12．

[2]王孝义，王全先．数字化设计与制造技术教学体系建设的研究[J]．安徽工业大学学报（社会科学版），2011，28（3）：97-98．

[3]范彩霞．机械专业数字化设计制造能力培养的探索—以黄河科技学院为例[J]．中国电力教育，2010，170（19）：32-34．

[4]邓煌，朱民，汪文凌．数字化设计及制造教学平台配置[J]．南昌航空大学学报（自然科学版），2010，24（4）：43-45．

[5]蔡敬民，陈啸．基于能力导向的模块化教学体系构建——以合肥学院为例[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，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

合肥学院教学研究项目（2012jyxm58）

田春艳（1974-），女，河北衡水人，教授，博士，研究方向：材料加工。