李佑長(zhǎng)，梁傳建，廉文武，黃榮華

（玉林師范學(xué)院，廣西 玉林 537000）

0 引言

為了主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國(guó)制造2025”等一系列國(guó)家戰(zhàn)略，2017 年2 月以來(lái)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式、中國(guó)經(jīng)驗(yàn)，助力高等教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)，新工科教育指引我國(guó)工程教育的方向[1-3]。智能制造工程專業(yè)是新工科專業(yè)的典型代表，是為培養(yǎng)未來(lái)智能制造領(lǐng)域高素質(zhì)、復(fù)合型人才應(yīng)運(yùn)而生的。

智能制造作為國(guó)家戰(zhàn)略是“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)內(nèi)容，《中國(guó)制造2025》強(qiáng)調(diào)了信息技術(shù)和制造技術(shù)的深度融合是新一輪產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，而智能制造則是搶占這一制高點(diǎn)的主攻方向。數(shù)字制造和智能制造是制造技術(shù)創(chuàng)新的共性使能技術(shù)，也是工業(yè)革命的關(guān)鍵與核心。近幾年，為了提升廣西區(qū)內(nèi)傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平，推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和優(yōu)化發(fā)展，自治區(qū)工業(yè)和信息化廳積極開展廣西智能工廠示范企業(yè)和數(shù)字化車間認(rèn)定工作，獲認(rèn)定企業(yè)分別給予金額不少的獎(jiǎng)勵(lì)，認(rèn)定要求中包含CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM以及ERP 等不少要素，其中處于龍頭地位的三維設(shè)計(jì)CAD 技術(shù)占據(jù)非常重要的位置，這樣也促使中小企業(yè)的數(shù)字制造能力與管理能力上水平成為剛需。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，三維設(shè)計(jì)技術(shù)已成為機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必備基本技能之一，且在應(yīng)用型本科機(jī)械類專業(yè)的教學(xué)起著非常重要的作用[4-5]。因此為了提升教學(xué)效果，培養(yǎng)社會(huì)急需人才，智能制造工程專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)改革與實(shí)踐勢(shì)在必行。

1 課程教學(xué)不足之處

1.1 學(xué)生生源問(wèn)題

玉林師范學(xué)院智能制造系智能制造工程專業(yè)于2019 年申報(bào)并成為廣西首批獲準(zhǔn)招生的幾所高校之一，于2020 年招收首批學(xué)生，可見學(xué)院本身具備較好辦學(xué)實(shí)力。但由于玉林師范學(xué)院作為一所地方性本科院校，而且是師范院校的工科專業(yè)，專業(yè)知名度較低，造成第一志愿報(bào)考本專業(yè)的學(xué)生偏少，部分學(xué)生只是被動(dòng)調(diào)劑過(guò)來(lái)，導(dǎo)致少數(shù)學(xué)生對(duì)智能制造工程這個(gè)專業(yè)興趣不大，從而對(duì)機(jī)械制圖及三維設(shè)計(jì)方面的課程的學(xué)習(xí)效果就會(huì)打些折扣。

1.2 教學(xué)學(xué)時(shí)不足的問(wèn)題

隨著學(xué)校新的培養(yǎng)方案的不斷優(yōu)化，總學(xué)時(shí)縮減，開設(shè)的機(jī)械制圖與CAD 課程理論課32 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課16 學(xué)時(shí)，本課程在大一第一學(xué)期開設(shè)，用于學(xué)習(xí)制圖規(guī)范與CAD 繪圖入門，因此光靠大一這些學(xué)時(shí)的軟件學(xué)習(xí)很難達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。

1.3 畢業(yè)生綜合能力問(wèn)題

智能制造工程專業(yè)面向廣大制造企業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀人才，三維設(shè)計(jì)水平是必備的基本素質(zhì)，到制造企業(yè)就業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生有些存在眼高手低的情況，到了企業(yè)實(shí)習(xí)與就業(yè)無(wú)法快速上手工作，在學(xué)校三維設(shè)計(jì)軟件實(shí)踐鍛煉較少，看圖能力也存在不少問(wèn)題，互換性知識(shí)一知半解，這樣無(wú)法勝任企業(yè)的設(shè)計(jì)工作，這與培養(yǎng)的應(yīng)用型工程師無(wú)法匹配，還需要到企業(yè)跟師再學(xué)習(xí)幾個(gè)月才能逐漸適應(yīng)崗位，這與平時(shí)在學(xué)校實(shí)踐機(jī)會(huì)較少，軟件使用不夠熟練存在較大的關(guān)系。

2 以學(xué)生綜合能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)實(shí)踐

針對(duì)以上存在的不足之處，三維設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)需要以學(xué)生綜合能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，進(jìn)行一系列綜合改革，才能取得較好的學(xué)習(xí)效果。

2.1 掌握三維設(shè)計(jì)軟件學(xué)習(xí)的規(guī)律

當(dāng)前三維設(shè)計(jì)軟件已相當(dāng)普及，而且種類非常多，學(xué)習(xí)資源也非常多，但根本無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)全部學(xué)習(xí)，這就必須在學(xué)軟件之前告訴學(xué)生需要掌握好軟件學(xué)習(xí)的規(guī)律。

總體來(lái)說(shuō)，主流CAD 軟件有高端的曲面功能相對(duì)更強(qiáng)大的西門子公司UG、法國(guó)達(dá)索CATIA、美國(guó)PTC 公司Pro/E（現(xiàn)改為Creo 軟件），也有中檔的西門子公司Solidedge、達(dá)索公司Solidworks、美國(guó)AutoDesk公司Inventor 以及中國(guó)的CAXA、中望CAD、浩辰CAD 等軟件。各種軟件的特點(diǎn)不一，其中國(guó)產(chǎn)軟件性價(jià)比高，比如北京數(shù)碼大方的CAXA 軟件，學(xué)習(xí)資料齊全，標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)豐富，三維球的功能非常有特色，二維出圖標(biāo)注非常方便，與Autocad 習(xí)慣基本一致，而且一些尺寸公差與形位公差不用另外查資料，可直接在軟件中選擇標(biāo)注，特別是出裝配圖非常方便，如圖1 所示，一鍵就可以生成明細(xì)欄，而且裝配零件更改與增減也可自動(dòng)更新內(nèi)容，自動(dòng)計(jì)算重量，給廣大工程師節(jié)省了非常寶貴的時(shí)間，大大提升了設(shè)計(jì)的效率。

圖1 CAXA 裝配示意圖

三維軟件學(xué)習(xí)一般均包括草圖、曲面、零件設(shè)計(jì)、裝配、鈑金、工程圖等功能，只是不同軟件有不同操作特點(diǎn)，因此首先掌握好一個(gè)軟件的使用，其他軟件熟悉一個(gè)星期左右基本可以建好一個(gè)簡(jiǎn)單模型，這樣學(xué)習(xí)效率大大提升。

此外，學(xué)好三維軟件一定要弄清楚各軟件文件的后綴是什么，搞清楚各三維軟件之間的接口格式，普遍使用的三維接口為STP 格式、parasolid 格式（后綴*.x_t）、STL 格式、DWG 格式、PDF 格式等，當(dāng)然有些軟件可以直接打開另一軟件的模型，帶來(lái)了不少的便利。通過(guò)不同軟件接口格式的實(shí)踐，讓學(xué)生用實(shí)例驗(yàn)證并掌握好，水平就會(huì)有實(shí)質(zhì)性提升，而且在大學(xué)期間就至少學(xué)會(huì)三種以上軟件，將來(lái)到企業(yè)就業(yè)可以很快適應(yīng)工作崗位。

2.2 教學(xué)內(nèi)容改進(jìn)

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生，學(xué)校在新專業(yè)建設(shè)過(guò)程中專門投入資金購(gòu)買了CAXA 軟件用于教學(xué)與科研，包含了CAD/CAPP/PLM 模塊，充分利用軟件公司的培訓(xùn)資源，除了在“機(jī)械制圖與CAD”課程中利用CAXA 軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課三維建模與二維出圖外，充分利用物理與電信工程學(xué)院科技活動(dòng)月的契機(jī)，在北京數(shù)碼大方公司的大力協(xié)助下，成功舉辦首屆“北京數(shù)碼大方杯”三維建模比賽，極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與使用水平，取得了非常好的效果。此外，在“互換性與測(cè)量技術(shù)”課程學(xué)習(xí)中，也鼓勵(lì)學(xué)生使用CAXA 軟件進(jìn)行尺寸公差與形位公差、粗糙度的標(biāo)注，讓學(xué)生更好地理解精度設(shè)計(jì)理論，與實(shí)踐相結(jié)合，知識(shí)點(diǎn)掌握更加牢靠。在大二的“機(jī)械原理”與“機(jī)械設(shè)計(jì)”以及課程設(shè)計(jì)等課程中所用的模型鼓勵(lì)學(xué)生用CAXA 軟件或其他軟件來(lái)建，從而達(dá)到進(jìn)一步提升看圖與創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。此外，積極利用新購(gòu)買的VisuaOne 全方位智能工廠虛擬仿真系統(tǒng)軟件，如圖2 所示，該軟件可用于智能制造生產(chǎn)線規(guī)劃和數(shù)字化車間布局設(shè)計(jì)，進(jìn)行智能制造過(guò)程仿真和數(shù)據(jù)收集與分析，除利用已有的大量模型外，也可以利用好自己構(gòu)建的三維模型融入其中進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，從而拓展新的應(yīng)用場(chǎng)景。上課過(guò)程中，結(jié)合企業(yè)實(shí)際設(shè)計(jì)案例融入課程思政元素對(duì)重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行講解，培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的責(zé)任心與認(rèn)真態(tài)度。

圖2 VisualOne 虛擬智能工廠

2.3 項(xiàng)目式教學(xué)模式[6]

為了進(jìn)一步鞏固軟件使用水平，與CAXA 軟件公司緊密合作，開發(fā)一系列小項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)，用一個(gè)個(gè)項(xiàng)目問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)與熟練掌握三維設(shè)計(jì)軟件的技巧。比如對(duì)一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)，掌握裝配功能，學(xué)習(xí)自上而下或者自下而上的設(shè)計(jì)思路，體會(huì)創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中的細(xì)節(jié)。通過(guò)布置動(dòng)畫任務(wù)，讓學(xué)生去進(jìn)行動(dòng)畫制作學(xué)習(xí)，從而熟悉產(chǎn)品的功能與特點(diǎn)，用于制作宣傳視頻或者用于溝通，達(dá)到非常好的效果。通過(guò)生成爆炸圖，讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用三維設(shè)計(jì)軟件編寫說(shuō)明書或零件圖冊(cè)，更加理解作為機(jī)械類專業(yè)學(xué)生掌握三維設(shè)計(jì)軟件的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。

2.4 利用卓越班進(jìn)行教學(xué)改革

為樹立“面向工業(yè)、面向世界、面向未來(lái)”的工程教育理念，遵循“三創(chuàng)”教育的辦學(xué)思想，以社會(huì)需求為導(dǎo)向，以實(shí)際工程為背景，以工程實(shí)踐為主線，改革和創(chuàng)新遞進(jìn)式工程教育人才培養(yǎng)模式，物理與電信工程學(xué)院面向全校相關(guān)專業(yè)在大二學(xué)生中招聘卓越工程師班（智能制造方向），學(xué)員30 人，其中融合了智能制造、機(jī)械電子、電子信息、光電等不同專業(yè)的特點(diǎn)，以結(jié)果為導(dǎo)向進(jìn)行三維設(shè)計(jì)軟件培訓(xùn)，特別是聘請(qǐng)玉柴主持建設(shè)智能制造產(chǎn)線中的高級(jí)別人才以及其他企業(yè)高級(jí)技術(shù)人才為企業(yè)導(dǎo)師，讓企業(yè)導(dǎo)師發(fā)揮其自身專業(yè)優(yōu)勢(shì)，以企業(yè)的實(shí)際問(wèn)題來(lái)指導(dǎo)學(xué)生，從而可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。經(jīng)過(guò)大學(xué)幾年的學(xué)習(xí)，圍繞三維設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)不斷發(fā)力，逐步提升水平。

2.5 利用現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院優(yōu)勢(shì)資源培養(yǎng)人才

《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》先后指出，改革任務(wù)中，要構(gòu)建社會(huì)參與機(jī)制，加快完善與行業(yè)企業(yè)密切合作的模式，推進(jìn)與科研院所、社會(huì)團(tuán)體等資源共享，形成協(xié)調(diào)合作的有效機(jī)制。因此，校企共建產(chǎn)業(yè)學(xué)院成為當(dāng)今教育改革的趨勢(shì)。

物理與電信工程學(xué)院于2021 年聯(lián)合了區(qū)內(nèi)外幾家企業(yè)成立了智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院（校級(jí)），以培養(yǎng)優(yōu)秀工程師人才為目的，共同建設(shè)產(chǎn)業(yè)學(xué)院，開展了一系列內(nèi)涵建設(shè)的工作，包括校企雙方人才交流、CAD 設(shè)計(jì)軟件1+X 證書、CAPP 工藝1+X 證書等證書的頒發(fā)，項(xiàng)目式教學(xué)的改革與訂單式人才的培養(yǎng)，倒逼人才培養(yǎng)方案的修訂與完善，一切為了圍繞培養(yǎng)學(xué)生而服務(wù)，通過(guò)一系列改革方案的實(shí)施，有效利用企業(yè)與學(xué)校的優(yōu)勢(shì)資源指導(dǎo)學(xué)生利用三維設(shè)計(jì)軟件完成各個(gè)項(xiàng)目。

2.6 學(xué)科競(jìng)賽促學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)軟件關(guān)鍵要?jiǎng)?chuàng)造良好的氛圍，從大一第一個(gè)學(xué)期就著手組建三維建模興趣小組，取得了較好的效果。通過(guò)創(chuàng)新性地讓學(xué)生在講臺(tái)自己講解思路，其余同學(xué)在臺(tái)下共同討論，或者通過(guò)小組形式學(xué)習(xí)，分別學(xué)習(xí)不同的模塊，然后再交叉相互學(xué)習(xí)，從而大大提升學(xué)習(xí)效率。此外利用3D 模型進(jìn)行3D 打印，對(duì)三維模型會(huì)有更深的理解，特別是針對(duì)物理與電信工程學(xué)院在學(xué)?；@球、排球比賽中歷年獲得多項(xiàng)冠軍進(jìn)行冠軍杯設(shè)計(jì)、北京冬奧火爆的冰墩墩三維建模打印出來(lái)檢驗(yàn)三維建模水平，積累寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取得了非常不錯(cuò)的效果。

有了平時(shí)的軟件使用經(jīng)驗(yàn)的積累，具體到全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等各參賽平臺(tái)，積極報(bào)名參加各項(xiàng)比賽的培訓(xùn)與比賽，通過(guò)比賽不斷完善方案，水平就在不斷改進(jìn)方案中逐步提升，以賽促學(xué)，以賽促改，以賽促教，通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽幾年的積累，在本專業(yè)的建設(shè)中形成了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境與培養(yǎng)模式，也為企業(yè)、社會(huì)培養(yǎng)急需的智能制造高端人才，從而逐步解決周濟(jì)院士提出的“智能制造作為第四次工業(yè)革命的核心技術(shù)需要培養(yǎng)三類人才三支隊(duì)伍”的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件在機(jī)械類專業(yè)中特殊地位，讓學(xué)生從大一就認(rèn)識(shí)到三維軟件學(xué)習(xí)的重要性，探討了智能制造工程專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件學(xué)習(xí)的一些方法與經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合“全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模大賽”、“全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”等學(xué)科競(jìng)賽，利用好物理與電信工程學(xué)院歷年來(lái)參加各種學(xué)科競(jìng)賽積累的好經(jīng)驗(yàn)，以小組形式學(xué)習(xí)相互促進(jìn)，結(jié)合卓越班、智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院的各項(xiàng)資源，以及玉林周邊制造企業(yè)較多的優(yōu)勢(shì)，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以小批優(yōu)秀學(xué)生帶動(dòng)一大批同學(xué)進(jìn)入到自覺學(xué)習(xí)的氛圍中。經(jīng)過(guò)幾年的努力，一定能培養(yǎng)出企業(yè)急需的應(yīng)用型研發(fā)人才，為國(guó)家、廣西制造業(yè)做出玉林師范學(xué)院應(yīng)有的貢獻(xiàn)，辦出玉林師范學(xué)院的“應(yīng)用型”典型特色。