時間：2023-11-10 11:07:42
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關鍵詞：機械制造基礎 數字化教學資源 素材庫
根據教育部機械基礎課程教學指導分委員會金工課指組的指導精神，機械制造基礎課程是機類、近機類必修的一門專業技術基礎課，是工程訓練課程體系的理論基礎課程和核心課程之一。該課程教學目標為培養學生工程實踐能力，工程技術素質及工程創新能力。
目前機械制造基礎課程教學難點在于以下2點：（1）課程信息量大與教學學時少之間的矛盾。機械制造基礎課程包含材料成形技術基礎和機械制造工藝基礎兩部分內容，知識范圍廣泛，信息量大，理論知識點繁多難懂。在比較少的學時內，學生接受吸收大量的知識信息有一定難度。（2）理論與實踐結合的不夠。機械制造基礎課程是培養學生分析解決工程實際問題能力的重要教學課程，由于課程缺少實踐環節，而低年級大學生缺乏工程實踐能力。缺乏工程背景而使得知識點的學習抽象化，綜合分析問題及工程實踐能力過于低下。
面對以上問題，應深化教學改革，優化教學內容和方法，積極推進數字化教學資源建設，最大限度地滿足教育教學需要，實現教育創新，達到教學目的的總體優化，提高教學效果。
1 機械制造基礎課程數字化資源建設內容
機械制造基礎數字化教學資源包括電子教材及教案、各類型多媒體教學輔助課件、試題庫、工程案例教學素材庫及工藝技術虛擬仿真素材庫等（如圖1所示）。本數字化教學資源是一種綜合性、多層次、立體化的教學資源，能夠促進課程教學內容、教學體系和教學方法及教學手段的改革，優化課程教學結構和教學過程。
1.1 電子教材及教案
機械制造基礎課程理論知識體系龐大，知識點多，由于學時有限，為滿足教學要求，在保持經典的核心教學內容基礎上，須適當精簡優化教學內容。為此，將依托課程教學網站，建設精煉的電子教材及電子教案，進一步優化知識結構和體系。其中，電子教材在紙質版教材的基礎之上，將增加大量的圖片、動畫與視頻，將抽象的理論問題進行直觀解析，使教學內容更加生動形象；引入材料成形技術及機械加工工藝在生產實踐中的應用視頻，不僅提高學生的學習興趣與熱情，而且也增強學生的工程實踐能力。電子教材與教案不僅是一項有利于教師教學的手段，更有助于提高學生學習效果。
1.2 工藝技術虛擬仿真素材庫建設
機械制造基礎課程涉及理論教學內容多，同時又與實踐聯系緊密。因此，要充分利用動畫、仿真等學習方式，達到深入淺出的教學效果。
為此，采用計算機模擬仿真技術，以虛擬仿真、動畫等形式，以先進的教學手段向學生生動、形象、具體地展示各種先進工藝技術的工藝過程，將學生們帶到生動形象的知識世界，鞏固強化材料成形工藝及機械加工工藝方面的知識。利用UG，CATIA，Pro/Engineering，SolidWorks等有限元模擬建模軟件，DEFORM，ANSYS，Pamstamping等材料成形分析軟件，Flash，3DS MAX動畫制作軟件建立鑄造、鍛壓、焊接及機械加工模擬仿真素材資源庫。
如基于Solidworks工程軟件對不同齒輪加工方法加工原理的三維動靜態仿真，在加工直齒圓柱齒輪時，對滾齒、銑齒、插齒3種方法的加工原理進行動態演示，對比展現各方法加工時齒面成形原理的不同。從而讓學習者理解為何滾齒、銑齒不能加工多聯齒輪。直觀的圖片和動畫應用于課程教學中，很大程度上增加了學生的學習熱情，有效提高了教學效果。
1.3 多媒體輔助教學課件建設
多媒體教學課件建設中包含根據不同需求設計制作的不同類型的課件。除包括教學課件以外，還包括咨詢答疑型課件、試題型課件、工藝模擬型課件等，教師或學生都可有針對性地進行選擇。咨詢答疑型課件，是在教學授課中對有代表性的疑難問題進行分析與講解，教師應用這類課件時，可與學生互動討論與交流；學生在應用時，可以對課程學習中的疑難問題尋找答案。試題型課件，是按小節將各種試題進行分類匯編制作課件，題型包括填空、單選與多選、結構工藝性分析及問答題等題型，按各小節的內容歸納題型，極大地方便了學生對所學內容的熟練掌握與應用。工藝模擬型課件，是將課程中的材料成形及機械加工工藝過程進行計算機模擬，將工程實踐性強、抽象難懂的加工工藝問題具體化、直觀化，提高學生對工藝過程的理解。各類型課件制作完成后，將在課程網站上運行，以方便學生應用。
1.4 工程案例教學素材庫的建設
在機械制造基礎課程教學中，建設具有一定的代表性、綜合性、專業性和貼近工程實踐的教學案例及案例分析。將工程大背景引入教學環節，利用取材于實際工況的真實工程案例，為缺乏工程實踐經驗的學生提供真實的工程場景，從而讓學生知道為什么要學這些理論知識，并嘗試運用這些理論知識處理實際問題，極大提高了學生的積極性及主動性，不僅培養了學生的工程思維能力，而且提高了學生的工程實踐能力，還體現了面向卓越工程師培養的教育理念。為此，建立有關鑄造結構工藝性、鍛壓結構工藝性、焊接結構工藝性教學工程案例；建立鑄造工藝設計、自由鍛工藝設計及焊接工藝設計工程應用案例，詳細制訂各案例中零件結構工藝分析及零件工藝規程；建立零件機械加工結構工藝性分析工程案例，建立零件機械加工工藝過程工程案例。所選的工程案例不僅真實而且能揭示所要求掌握的理論知識，能切實提升學生的工程綜合能力。
1.5 試題庫技術平臺的建設
為改變傳統教學方式，充分運用現代化教育技術和手段，將研制出具有隨機抽題和具有記錄反饋信息功能的教學試題庫測試系統。試題類型將更加注重工程實際，設置工程類題目，如：結構工藝性分析、工藝方法選擇、工藝路線擬定和工藝規程設計等，使測試內容更加符合課程要求，貼近工程實際，注重工程實際應用，注重能力和素質的培養。
通過題庫建設，實現教考分離，進一步明確教學基本要求，突出工程特色，注重能力和素質的培養，規范授課過程，提高教學質量。
2 數字化教學資源庫建設途徑
依據網絡教學特點，以機械制造基礎課程網站為依托，建設數字化教學資源庫。
（1）利用現有教材，優化課程知識體系及結構。
利用Authorware7，Dreamweaver，Flash等相關軟件制作機械制造基礎練習題庫及試題庫。按章節進行題庫建設。
（2）利用Authorware，PPT及Flash等相關課件制作軟件，制作各類型課件，精煉素材內容。運用CATIA，Solidworks，Pro/E軟件進行三維實體建模，運用Solidworks的animator插件和cosmonmotion插件，Pro/E的機構運動仿真軟件，對機械加工過程進行模擬及動畫演示。
所建設的電子版教材與教案，工藝技術虛擬仿真素材庫，各類型多媒體教學輔助課件，試題庫以及工程案例教學素材庫等所有資源庫都將鏈接在課程網站上，以方便學生的自主學習與復習檢測。
3 結束語
（1）機械制造基礎數字化教學資源庫為教師教學，學生學習的整個過程提供優質的教學資源；
（2）數字化教學資源構建了多層次、開放式的教學平臺，形成了個性化自主學習的環境；
（3）工藝技術模擬仿真及工程案例素材庫建設了多形式的實踐教學體系，實現了工程實踐能力的培養與強化。
機械制造基礎數字化教學資源不僅為學生學習提供了方便和學習參考，也為授課教師準備了多樣化的教學素材，也將為所有在校學生了解和掌握機械制造基礎課程相關知識提供自學教學載體，最大限度地滿足教育教學需要，實現教育創新，達到教學目的的總體優化，提高教學效果。
參考文獻
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【關鍵詞】高職 數字測圖 課程項目化改造 教學目標
教學實施過程
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2012）02C-0046-02
一、課程項目化改造的必要性
數字測圖是我國目前進行數字地球、數字中國和城市地理信息系統GIS、國家基礎測繪的主要技術手段，是目前各種工程測量中地形圖測繪的重要方法，是高職工程測量技術專業的一門重要的職業核心課程。數字測圖的知識和能力的掌握對學習后續課程起到關鍵性作用，數字測圖也是學生就業中重要的職業崗位之一。
數字測圖的內容主要有數字測圖的基本知識和電子全站儀的應用、數字測圖的外業數據采集和內業用計算機進行數據處理成圖等。教學要求，是培養學生具有數字測圖的基本知識和數字測圖的職業能力。一直以來，在教學上是采用先理論、后實踐的教學方法，理論與實際相脫離，教學效果較差，難以達到課程教學目標的培養要求。學生缺乏觀察能力和空間想象能力，對數字測圖技術的整體過程體會不深，一知半解，實踐能力差，嚴重影響了學生應具有的數字測圖的職業工作能力。
高等職業技術教育以培養生產、建設、服務、管理第一線的高端技能型專門人才為主要任務。如何在教學中進行課程項目化改造，用項目和任務訓練學生，理論與實踐一體化教學，提高學生的數字測圖實踐能力,培養高技能型人才，已經成為高職數字測圖教學改革中急需解決的重要課題。
二、課程項目化改造工作思路
所謂課程項目化改造，是根據職業崗位能力培養的需要，將數字測圖課程教學過程轉化為實踐工作任務，將工作任務貫穿于項目教學的始終，以工作任務為基礎驅動項目教學的整個過程。學生在完成工作任務過程中，學習課程的專業知識。這樣可以利用工作任務，激發學生學習的興趣，實現教學做一體化，理論與實踐一體化。課程緊密結合實際工程項目，可以使學生在完成任務過程中鞏固理論知識，訓練實際工作能力，最終具備職業崗位的工作能力。
為了進一步開展各項工作，應確定數字測圖課程項目化改造工作思路：深入各行業和基層進行行業調研與分析；確定數字測圖職業崗位能力目標、職業素質目標和職業知識目標；根據數字測圖崗位的工作過程的不同環節和具體任務，進行課程教學設計；按照課程項目化實施教學。數字測圖課程項目化改造工作思路如圖1所示。
三、課程項目化教學目標
數字測圖是高職工程測量技術專業的一門核心課程，在教學體系中占有著非常重要位置。數字測圖針對于國家基礎測繪、水利水電工程測繪、交通工程測繪、城市建設工程測繪等崗位要求，培養能在生產、建設、服務、管理第一線的從事數字測圖的、具有系統的應用知識和良好的職業素質，并具有可持續發展能力的高素質、高技能型人才。通過行業調研與分析歸納，得出數字測圖課程項目化教學目標見表1所示。
四、課程項目化教學設計
數字測圖項目化改造，是以數字測圖的職業能力目標為核心，以數字測圖過程為主線，通過設計工作任務，構建學習情境，建設仿真和真實的學習場景，讓學生在職業活動中獲取知識、鍛煉職業技能，通過完成系列工作任務來培養學生具有職業能力。根據數字測圖的工作內容和真實工作過程來設計課程的教學內容和順序，每一個教學單元就是一項工作任務，對應一項具體的能力訓練目標。數字測圖為一個貫穿性綜合項目，有4個子項目，見表2所示。
五、課程項目化教學實施
數字測圖課程項目化教學實施是以項目為載體、任務驅動，學生為主體開展教學活動。采用分小組作業的形式各自獨立地完成4個具體的項目工作任務。具體教學實施過程如下：
第一，收集資料。學生根據完成項目任務內容、要求，收集各種必要的資料。主要有原項目已有的各種比例尺地形圖，有關數字測圖測量規范和地形圖圖式，控制測量的成果以及數字測圖技術設計書等。
第二，學生分組。將學生分為若干個小組，每組4～6人，選出組長。組長工作能力直接影響到該組任務的完成，在分組中要注意組長的選定，應選擇具有一定的組織能力、工作能力，責任心較強的學生擔任。
第三，實施方案。各小組根據項目任務的要求和有關行業規范，制訂出項目實施方案。方案的主要內容有數字測圖項目任務內容、相應的實施步驟、測量的方法、時間安排及要求和注意事項等。
第四，實施項目。各小組按實施方案實施項目，各小組依據規范要求協作完成項目任務。主要內容有各組根據實施方案，按規范要求完成數字測圖各項目任務。
第五，教師指導。教師跟蹤檢查和指導學生實施項目任務情況，回答學生提出的問題，對學生進行啟發和及時指導。
第六，任務評價。學生完成各項目任務后，安排學生分組討論總結完成項目任務過程，各小組數字測圖項目成果進行總結和互相交流，每小組派代表匯報完成項目情況，教師進行點評和知識歸納。
第七，成績考核。學生課程成績考核分為4個方面。一是過程考核，主要考核學生在完成各個項目過程中的成果；二是實踐能力考核，主要考核學生的儀器操作能力、繪圖能力；三是知識考核，主要考核學生的數字測圖課程的應用知識；四是考核學生的工作態度，主要考核學生的團隊精神、工作態度、出勤、安全等方面情況。根據學生以上四個方面及小組互評、組內互評和指導教師評價綜合評定學生的成績。
職業教育課程目標的最終目標，就是具有實戰能力――解決問題的綜合能力。數字測圖項目化改造與教學實踐證明，以職業活動為導向，以素質為基礎，突出能力目標，以學生為主體，以項目為載體，以實訓為手段，設計出知識、理論、實踐一體化的課程，教學目標明確，學生在學中做，做中學，邊學邊做。教師在做中教，邊做邊教。教、學、做一體化，理論與實踐一體化，這種課程項目化教學方法，符合高職學生的學習規律，學生學習積極性高，鞏固了理論知識，提高了實踐能力，教學效果良好。
【參考文獻】
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【基金項目】廣西“十一五”教改科研項目（2009C134）
[關鍵詞] 數字化設計制造綜合實訓；CAD/CAM；逆向工程；教學改革與創新
[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2017） 03-0092-02
隨著全球經濟的迅猛發展，消費者的消費觀念發生了結構性變化，要求產品更新換代的速度加快，產品設計制造周期縮短，產品質量還必須要好。數字化設計制造技術是一項綜合性、集成性很高的高新技術，是先進制造技術的重要組成部分，也是提高設計水平、縮短產品開發周期、增強企業競爭力的一項關鍵技術。全面、熟悉地掌握數字化設計制造技術已成為工程技術人員適應新形勢、新要求的重要任務，也成為應用型大學本科生實踐教學改革的新方向。
一 應用型大學本科數字化設計制造綜合實訓課程現狀
數字化設計制造綜合實訓是機械設計制造及其自動化專業和機械類專業學生的一門必修課，也是理論教學結束后進行的實踐教學環節。部分學校也稱CAD/CAM實訓、CAD實訓、CAM實訓或計算機輔助設計制造實訓等。教學目的是讓學生進一步掌握現代設計制造的方法和手段，提高學生的CAD/CAM技術應用能力。通過實訓讓學生親身參與產品設計、制造的整個過程，熟悉產品設計的流程、規范、制造方法、工藝過程等，鍛煉學生綜合運用知識的能力、設計軟件的使用能力、查閱資料的能力、動手與團隊協作的能力，培養對產品創新設計的興趣。目前現有的課程大概有以下幾種形式。
1 實訓只進行CAD/CAM的部分環節，比如只進行CAD模塊或CAM模塊的實訓，學生不能系統熟悉整個設計制造流程，更無法模擬體驗企業作業過程。
2 實訓讓學生采用一門CAD/CAM集成軟件，對零件進行CAD 階段的設計，再進行CAM過程的模擬仿真加工，整個過程以課內上機形式完成，未進行零件的實際加工，學生不能切身進行數控設備加工過程的操作練習，且學生未能體驗到整個設計制造的過程。
3 實訓讓學生掌握并應用一門CAD/CAM集成軟件，完成一般零件的造型設計，運用所學CAM及數控編程的相關知識，針對設計的零件進行手工編程，并實際操作數控車床完成零件的加工。CAD和CAM通過手工編程來連接，整個CAD/CAM的集成過程未能實現，且缺失DNC過程，先進的數字化設計制造技術未能得到完整的詮釋。
4 在實訓過程中，使學生親身經歷從設計――工藝――制造―DNC傳輸――零件加工制造整個數字化設計制造流程，通過數字化設計制造綜合實訓，讓學生建立數字化設計制造理念，懂得運用先進的設計制造方法解決實際問題并進行工程應用。但是絕大多數都是由指導教師給學生下定任務單，學生機械的完成整個過程，缺乏創新，不能充分發揮學生的主觀能動性。
二 應用型大學本科數字化設計制造綜合實訓教學改革措施
社會與經濟的發展對產品的設計與制造提出了更高的要求，產品在保證質量的前提下，研發和制造的周期越來越短。這樣就要求在設計的過程中必須保證設計的正確性與可靠性。不斷發展的CAD/CAM技術可以最大限度的滿足目前產品的設計制造要求。所以為了滿足現代社會生產技術的要求，在相關專業本科生的培養過程中，需讓學生對這一現代化的技術有全面的了解和熟練的應用能力。在實踐教學過程中，我們從教學方法、教學內容和考核方式等幾方面入手，探索和實踐了新的教學改革，現闡述如下。
（一）教學方法改革
1 項目教學法
以企業真實項目為載體設計實訓項目，按照實際工作過程明確具體任務，并通過完成任務實現技能模塊的教學過程。實施步驟為：項目分解――任務驅動――實際操作――技術研討。在整個過程中學生始終保持團隊合作狀態。
此方法既可以讓學生掌握實際產品的設計、制造流程和相關的知識，又能鍛煉學生的團隊合作能力。
2 問題探究教學法
教師（組）或教師引導學生提出問題，在教師組織和指導下，通過學生比較獨立的探究和研究活動，探求問題的答案而獲得知識。如車削零件時，就可采用該方法，實施步驟如下：創設問題的情境――機床如何實現車削過程；選擇與確定問題――數字化制造部分理知識體系；討論和解決問題――CAPP；仿真驗證――CAXA數控車仿真；實踐并得出結論。
3 小組合作教學法
項目在實踐教學環節，將學生劃分為不同小組，每個小組有不同的實訓任務單，每個小組根據任務內容和教師的安排，通過技術討論、實際操作等手段，合作完成一個實訓項目。這樣既提高了學生實踐操作技能，又培養了學生組織協調、合作學習的能力。
4 現場教學法
將實踐教學環節的一部分設置在學校的工程訓練中心，另一部分設置在校外實踐教學基地。讓兩部分的教學內容能夠相互關聯，通過工程訓練中的操作實踐和校外教學基地的認知實踐，讓學生把所學的知識與企業的實際生產聯系起來，感受真實生產氛圍，學習知識在企業中真實應用的技能。
5 分層教學法
項目采用分層次培養學生能力的教學思路。課程在設置之初對學生的要求劃分了3個層次：基礎理論與技能應用層次、綜合系統培養層次、科技創新層次。基礎理論與技能應用層次針對機械類等對課程要求較低的專業，要求學生在理論知識掌握和實踐技能應用方面達到課程大綱要求；綜合系統培養層次針對機械專業的學生，要求學生對理論知識和實踐技能可達到熟練綜合運用的程度；科技創新層次針對在課內和實踐訓練環節綜合能力較為突出的學生，每學期選拔一批對課程內容掌握較扎實的學生進行課外科技創新培訓培養、校企實踐教育教學基地共同培養等活動。
（二）教學內容的安排
數字化設計制造綜合實訓構建在現代數字化工廠的實際環境之中，學生通過對典型機械零件的完整設計、仿真直至真實加工與檢測，可系統且完整地體會現代數字化設計制造模式的全過程。數字化設計制造方法優于傳統設計制造，整個設計制造過程不是獨立的，而是一個并行的過程，詳見圖1。
根據數字化設計制造綜合實訓的要求和擬達到的預期目標，項目需要完成的主要內容包括以下幾方面：計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工藝設計（CAPP）、計算機輔助制造（CAM）、機床實際操作和逆向工程。計算機輔助設計主要完成數控車、數控銑及線切割3個工種的零件設計；計算機輔助工藝設計需要對CAD階段的零件進行加工路線安排；計算機輔助制造則是對已完成工藝設計的零件進行仿真加工、NC代碼生成及校驗；機床實際操作主要完成數控設備的簡介及基本操作、NC代碼的DNC傳輸、零件成型、機床保養及維護等內容的教學與實踐；逆向工程主要給學生講解逆向工程的原理、實現逆向的設備簡介及操作過程。
圖1 數字化設計制造綜合實訓課程內容流程圖
（三）考核方式
數字化設計制造綜合實訓考核方式注重過程考核、能力考核以及結果考核。因此數字化設計制造綜合實訓成績包含形成性的考核和終結性考核兩部分，具體考核內容及占比見表1。
表1 數字化設計制造綜合實訓考核內容及占比
三 改革的創新點
在教學中注重了從“設計――工藝――制造”的完整周期，讓學生有一個完整的體驗和認識；CAD和CAM通過DNC來連接，實現了整個CAD/CAM的集成過程，數字化設計制造技術得到了很好的詮釋和展現；實訓過程中采用單獨和協作共存的模式，既鍛煉了學生個人的動手能力，又讓他們認識到團隊合作的重要性，鍛煉了團度合作協調能力；教學過程中突出學生自身的主觀能動性，允許學生自主設計，并將所設計的產品制造出來，既讓學生在實踐過程中學習了知識，又增強了學生的自信心。
參考文獻
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《現代設計方法及應用》是實用性非常強的課程，對農業機械化領域一線的農業推廣碩士來說有重要的意義．但在實際教學過程中，存在諸多問題制約了教學的效果和質量．1）從教學內容上講，課程所講的內容與本科生課程《現代設計方法》無本質區別，導致學生對專業的發展前沿動態知之不多，興趣不濃厚．信息時代，數字化設計與制造的研究方興未艾，知識在不斷更新，因此課程內容的陳舊，易給學生造成所學知識過時，與本科課程毫無區別的錯覺．2）從教學方法和教學手段上講，仍是以課堂講授為主，教師主導，學生被動接受，對項目教學和討論教學等沒有足夠的重視，教學實踐環節薄弱，形式單一．課程中的設計方法、算法大都已經集成到成熟的商業軟件中，學生卻沒有機會接觸這些軟件，而它們恰恰是現在成熟裝備設計制造類企業，如汽車，重工機械企業等研發過程中使用的主流軟件．相對于裝備設計制造類企業較成熟的與國際接軌的數字化設計與制造來說，農機行業，特別是中西部的企業稍顯落后．攻讀農業機械領域農業推廣碩士的學生很多來自一線農機設計與制造類企業，如果他們不熟悉這些軟件將十分不利于農業機械的發展與創新．對于攻讀農業推廣碩士學位的研究生來講，學習《現代設計方法及應用》應該強調其應用性，然而現在的課程教學更多的是側重數學、力學知識的講解，課堂教學枯燥乏味．教學內容、教學方法和教學手段的相對滯后以及實驗教學環節教學方式設計不合理是造成上述結果的主要原因．
2數字化設計與制造發展現狀
“數字化”作為信息時代的顯著技術特征初露端倪．機械工業是國家支柱產業，近年來在重大技術裝備、汽車產品、農業機械裝備和基礎產品四個領域的發展也尤為迅速，對于產品的創新性以及數字化的要求也越來越高，機械工業的發展需要信息技術的支撐［9］．隨著信息技術與機械工業的結合，以C3P（CAD／CAPP／CAM／PDM）為代表的計算機輔助設計工具CAX在機械工業界得到廣泛普及，C3P更多地以軟件接口實現數據集成，但對更高層次的設計如動力學分析、系統優化設計缺乏有效的支持．針對這些不足，現在計算機輔助設計更多地強調基于多體（Multibody）系統復雜機械產品的設計、基于本構融合的多領域（Multidomain）統一建模和基于多學科（Multidisciplinar－y）協同集成框架的優化設計，并逐步形成計算機輔助工程（Computer－AidedEngineering，CAE）相關平臺工具．在企業信息化的設計管理方面，產品數據管理（PDM）得到拓延，已形成產品全生命周期管理（PLM）技術，M3P（Multibody／Multidomain／Multidisciplinary／PLM）已成為當前機械工業技術研究、開發和應用的時代特征［10］．農業機械現代化的戰略制高點是農業機械設計數字化［11］．數字化設計與制造是從“中國制造”轉向“中國創造”的新途徑．將數字化設計與制造引入農業機械行業，將改變傳統農業機械的設計與生產方式，使數字化技術能夠改造傳統農業機械設計與制造產業［12］，實現信息技術在農業機械領域的新應用［13］．
3應對措施
在《現代設計法及其應用》的教學中，擬以數字化設計統領課程的教學，從授課內容、方式和方法上進行課程建設，突出設計方法“計算機輔助（Computer－Aided）”的理念．從教學內容、教學方法和教學手段三個方面的改革與創新來進行課程建設，框架如圖1所示：在教學內容方面，主要是優化課程內容結構，在實驗教學中采用“基于項目的教學”．在教學方法上緊緊抓住“數字化”這一主線，突出計算機在設計方法中的作用．在教學手段上應用多媒體、CAI課件，講課的過程中即時通過集成設計方法、算法的軟件演示來講授方法、算法的應用效果，打破以往的教學體系中課堂教學與實驗環節相脫節的授課方式，在課堂教學中引出實驗環節的內容，使課堂教學與實驗教學做到相互貫通、互為補充、相輔相成，以提高總體教學效果，使得學生能更全面、系統地掌握專業知識．1）從教學內容上講，課程講授內容更新及時、緊扣前沿．對于《現代設計方法及應用》課程，擬主要講授多體動力學仿真（柔性多體動力學會引入有限元分析）和多領域仿真的內容，補充講解多學科優化方面的內容，這些都是CAE研究的熱點，也是數字化設計的核心．通過項目組老師前期教學和科研的積累，可以為學生指定并提供相關內容的經典著作、文獻參考資料．講解框架如圖2：對于整個現代設計方法體系，在C3P的基礎上，著重講解M3P的構架，成系統地講解使得學生明確《現代設計方法及應用》在整個企業流程中所處的位置．PLM使學生了解企業如何進行數字化設計與制造的統籌管理以及產品全生命周期管理，讓他們對現代企業設計制造工作流程有深入的了解．2）從教學方法和教學手段上講，立足實踐，把“應用現場”搬入課堂，改進實驗教學環節．課程內容以講解企業的實際應用為主，增加學生興趣．授課過程中，在方法、算法講解的基礎上，輔助集成這些方法或者算法的成熟軟件演示，使得學生在理論學習完成后，馬上知道方法、算法的企業級應用，以達到強烈的“學以致用”的效果，把“應用現場”搬入課堂，使得學生了解現代設計方法的高效、直觀和快捷的特點，引發學習熱情，引入并倡導啟發式、討論式教學方法，將學生在實際工作中遇到的問題引入課堂，實現“以學生為主體、以教師為主導”的教學模式．針對學生設計工作中遇到的設計問題或農業機械類企業的設計需求．強調集成現代設計方法軟件的應用．如動力學分析的MSC．ADAMS軟件，有限元分析的ANSYS軟件，多領域仿真分析的Dymola軟件，優化設計方面的iSIGHT軟件和Matlab軟件的Optimization工具箱等等，采用企業設計需求的實驗教學，提高學生使用現代設計方法分析問題和解決問題的能力．
4結論
關鍵詞：機械專業；數字化設計；數字化制造
計算機技術已全面滲透到機械領域，學生熟練掌握和應用數字化設計制造技術已成為其必備的基本技能，企業在招聘中也將這項能力作為重要考核指標之一。為適應這種快速發展的新形勢，滿足社會的迫切需求，研究和探索如何培養掌握和應用數字化設計制造技術的優秀畢業生具有重要意義。通過廣泛調研和細致分析，結合我校機械專業實際情況，提出了以典型數字化設計、分析、制造技術工程軟件應用為主線，以實踐教學基地和工程訓練中心為載體，以培養學生創新能力、實踐能力為目標，構建了貫穿于機械專業培養過程始終的數字化設計制造技術培養體系。
一、教學體系和教學內容的改革
在保持專業原有優勢和特色的基礎上，著重對數字化設計、數字化制造的教學內容、實習和實訓等進行改革與創新，形成了一套完整的提高學生數字化設計制造技術能力的教學體系。
（一）工程制圖類教學與實踐
工程制圖類是學生認識機械、了解機械的重要專業基礎課，開設了機械制圖、計算機繪圖、三維設計等制圖類課程，在教學中注重各門課程之間的融會貫通。計算機繪圖將制圖基本知識、視圖表達方法、零部件繪制、裝配關系等用計算機實現，提高了效率和設計質量，加深了對機械制圖的理解和掌握。在三維設計中，通過建立三維實體模型、動態仿真，使學生容易理解，更容易激發其空間想象力和創新熱情。
（二）工程力學類教學與實踐
開設了機械系統動力學分析（如ADAMS）和有限元分析（如ANSYS）等分析課，增強工程力學類課程的直觀性。如將剛體的靜力學、動力學分析，變成動態的曲線或動畫等輸出形式，將構件的應力、應變分析等，變成動態的顏色改變、形狀改變以及數據改變，形象直觀，印象深刻。
（三）機械基礎類教學與實踐
機械基礎類包括完整的機器設計過程―運動設計和工作能力設計。利用ADAMS等可以根據機構的運動尺寸建模，對機構進行運動學、動力學分析，為工作能力設計提供技術支持。利用ANSYS等進行應力、應變以及應力集中問題的仿真分析，加深學生對傳動方案、結構尺寸和選用原則的理解。
（四）機制基礎類教學與實踐
機制基礎類教學的一個主要任務是培養學生的工藝設計和夾具設計的能力。針對工程實際中的一個具有典型特征的機械產品零件，根據生產綱領要求以及現實生產條件，進行工藝設計和夾具設計。利用數字化設計表達夾具零件和裝配體，并驗證其設計結果。
（五）數控技術類教學與實踐
針對工程實際中的典型加工對象，利用三維數字化設計首先進行建模、編程，生成加工軌跡，仿真加工及檢驗，后置處理，最終生成數控G代碼。通過串行通訊或網絡，實現上位機與數控機床之間通訊，將編制好的數控G代碼下載到數控設備中，從而進行實際加工。從對象建模、刀具選擇、工藝規劃、代碼生成、實際加工、加工效率檢驗等多方面培養學生的設計制造綜合能力。
（六）現代設計方法類教學與實踐
反求工程是現代設計方法之一。其利用三維激光掃描儀無接觸地掃描被測對象表面輪廓，獲得幾何數據，構建曲面數字化模型，經過后置處理，生成RP需要的模型截面輪廓數據或NC代碼，最終復制出原型或加工出實物。反求工程實現了從產品原型、產品設計到產品制造的數字化，達到了對學生進行綜合應用訓練的目的。
二、工程訓練體系和內容的改革
工程訓練的基本指導思想是四年不斷線，分階段、分內容、分層次系統地進行訓練和培養。
（一）機械基礎認知實習
對于剛入校的學生，進行包括傳統設計、數字化設計、常規制造技術以及數控制造技術等在內的機械設計和制造方法的參觀演示，使學生對主要的設計方法、制造技術和實現方式有一定的感性認識，激發學生對專業知識的學習熱情和對專業的熱愛。
（二）機械基礎技能訓練
進行全面的機械設計技術、制造技術等基礎知識的學習與訓練。絕大部分時間是用于車削、銑削、磨削、鉗工、焊接、鑄造、鍛壓、沖壓、剪切等傳統制造技術訓練。同時，也進行簡單典型零件二維、三維設計、讀圖能力訓練以及基本的數控加工技術訓練。
（三）數控技術訓練
學生使用數字化設計制造手段進行典型零件的設計和數控編程，并在數控機床上完成零件的加工，突出了數字化設計與制造二者的有機融合。
（四）特種加工訓練
訓練學生掌握和使用多種與特種加工有關的設計、加工軟件，掌握特種加工方法。加入這些訓練內容，可使訓練內容更加全面、生動、豐富。
三、項目驅動式第二課堂創新與實踐能力培養
項目實踐過程與聽課不同，是一個主動的學習經歷。項目課題主要來源于三個方面：一是學生自主命題，就是學生將在生活實際中遇到的困難、問題，進行提煉、分析、總結，提出有創造性價值的課題，這有助于培養學生的創造性思維和發現問題、分析問題及解決問題的能力。二是有主題的實踐活動，例如根據各種學科競賽的主題要求，組織學生開展創新設計實踐，選拔優秀的創新設計作品參加競賽，這有助于提高學生的創新能力。三是教師提供項目課題，教師可以根據自己的科研課題為學生提供創新實踐項目。在項目的實施過程中，從設計構思、具體設計、工藝規劃、加工制造、裝配調試以及產品商業化等全過程都需要學生付諸實踐。數字化設計與制造手段為項目課題的順利實施起到重要作用。
四、結語
以數字化設計制造能力培養為切入點進行教學改革，促進了人才培養模式的不斷完善。通過實踐，該方法行之有效。不但使學生在空間思維能力、圖形表達能力、常規工程設計制造能力得到培養和提高，而且其創新設計能力、先進制造能力以及工程實踐能力也得到培養和訓練，適應了知識創新和技術創新的需求。
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基金項目：黑龍江省高等學校新世紀教學改革工程項目“機械專業先進技術應用與創新型人才培養模式的研究與實踐”（項目編號：黑教高處函[2009]7號）；黑龍江大學新世紀教育教學改革工程項目“機械專業創新型人才培養模式的研究與實踐”（項目編號：200953）。
關鍵詞：任務驅動；CAD/CAM；加工仿真；無縫銜接；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）28-0106-03
2013年，德國提出了工業4.0戰略；我國于2015年5月提出了《中國制造2025》規劃。所有這些都表明，當今的制造業正在向數字化、信息化、智能化方向深度發展，對制造業人才的培養也提出了新的要求。高等院校作為國家制造業人才培養的主陣地，也應該與時俱進，推動機械類專業教育教學改革創新。在此形勢下，北京航空航天大學機械制造專業于2013年開始對原有的本科教學計劃進行全面改革，包括：專業基礎課、專業方向課和專業綜合實踐課。筆者作為機械制造專業方向課和專業綜合實踐課的一線教師，通過對改革中可能存在的專業方向課和專業綜合實踐課之間容易脫節的問題進行深入剖析，提出基于任務驅動的教學方法，并指出CAD/CAM虛擬設計/加工仿真是連接專業方向課和專業綜合實踐課的紐帶。
一、機械制造專業教學計劃改革的主要措施
機械制造專業原有的專業方向課程有“機械制造工藝學”（48學時）、“數字化制造技術”（48學時）、“先進加工技術及裝備”（48學時）。這些課在內容上重復較多，占用學時也多，不利于學生擠出較多的時間學習新技術，比如“機械制造工藝學”和“數字化制造技術”都有關于加工工藝和典型零件加工方法的內容；“數字化制造技術”和“先進加工技術及裝備”都有關于機床、刀具、夾具等的內容。并且，有些課程內容已不符合當今社會的發展需求，需要進行革新，比如“機械制造工藝學”主要講的是普通機床的加工工藝，而對當今流行的數控機床加工工藝卻很少涉及；“數字化制造技術”雖然針對數控機床和數控技術，但對當今流行的計算機輔助設計、制造、仿真等軟件卻很少涉及；“先進加工技術及裝備”也需要增加一些當今新興的加工技術（如3D打印、綠色制造等）的內容，同時刪減一些較為陳舊的內容。
專業方向課的改革措施是將三門課的內容進行整合，最后形成兩門，分別為“數字化制造工藝與裝備”（64學時）和“先進加工技術”（32學時）。其中，“數字化制造工藝與裝備”是對原來的“機械制造工藝學”、“數字化制造技術”和“先進加工技術及裝備”（部分內容，計32學時）內容的整合，摒棄了原有教學計劃中關于普通機床結構及加工工藝的介紹，而代之以數控技術、數控機床、數控工藝、數控編程、計算機輔助檢測等內容。同時，授課學時也由原來的合計128學時壓縮為64學時。通過該門課程的學習，培養學生具有數字化制造的基礎理論知識，使學生能夠初步掌握數控工藝和數控程序的編程以及現場質量檢測的方法。
在實踐類課程方面，機械制造專業原有兩門專業實踐類課程：“專業課程設計”（80學時）和“綜合實驗”（80學時）。這兩門課程不僅內容陳舊、急需革新，而且兩門課程之間缺乏應有的聯系，造成了課時的很大浪費，授課質量和授課效率都很低。
綜合實踐類課程的改革措施是將原來的“機械制造專業課程設計”和“機械制造專業綜合實驗”統一為一門課程，即“機械制造專業綜合實踐”（80學時）。也就是說，在專業課程設計中設計的零件還要在綜合實驗中加工出來，從而保證了實踐教學環節的連續性。授課學時也由原來的合計160學時壓縮為80學時，并且在兩周內集中完成。在實驗條件上摒棄了現有教學計劃中關于滾齒機、插齒機、磨齒機等早已過時的設備，而代之以數控銑床、數控車床、數控磨床等，這也同時帶來了夾具的革新換代。
機械制造專業方向課和專業綜合實踐課改革方案如圖1所示，整個課程體系以數字化制造為主線，由理論到實踐，內容精練，避免重復。
二、基于任務驅動的理論―仿真―實踐教學方法
教學計劃的改革必然要帶來教學方法的改進。在以往的教學過程中，理論課的教師只負責課堂授課，其中也會穿插少量的實驗，但這些實驗只是驗證性的，而課程設計和綜合實驗課也是自成體系。這種各自獨立的教學方法已不適應新教學計劃的要求，主要表現在以下幾方面。
1.專業方向課缺乏應有的課外實踐環節，導致學生對課堂內容的理解不夠深入，不利于培養學生的思維方式和創新能力。
2.專業綜合實踐課學時太少，實際可操作性差。按照新教學大綱的要求，學生要在集中兩周的時間內完成給定零件的工藝過程設計、工藝裝備設計、數控編程與零件加工等整個實踐環節，內容多，時間緊張，不利于培養學生的工程意識和動手能力。
3.專業方向課和專業綜合實踐課脫節。從新教學計劃對機械制造專業課的整合可以看出，“數字化制造工藝與裝備”主要是培養學生具有數字化制造的基礎理論知識，專業綜合實踐課是它的后續課程，目的是培養學生解決工程實際問題的能力。但兩門課之間相對獨立，缺少一個應有的聯系紐帶，使授課質量和授課效率都受到影響。
針對此情況，提出基于任務驅動的理論―仿真―實踐教學方法。其基本思路如圖2所示。
在講授“數字化制造工藝與裝備”課程的過程中，引入CAD/CAM虛擬仿真環節，學生以所學理論作指導，針對某一典型航空零件，利用UG、ProE等CAD/CAM軟件完成數字建模、工藝過程設計、工藝裝備設計，然后在CAM環境下生成NC加工程序，并利用Vericut仿真軟件進行模擬加工仿真和參數優化。利用仿真軟件直觀、實時的優勢，充分發揮每位學生的積極性、主動性和創造性，最終得到可以直接用于加工的數控工藝、數控程序及與之相應的組合夾具。
在專業綜合實踐課中，可以直接利用CAD/CAM虛擬仿真環節得到的數控加工工藝、程序、組合夾具等用于實際零件的加工。在數控加工中，對每道工序進行精度測量，驗證虛擬仿真結果的準確性，并對數控工藝和數控程序進行修正，豐富和完善組合夾具單元庫和機床加工參數優化庫。這樣，不僅保證了專業方向課和專業綜合實踐課之間的無縫銜接，還節省了大約40學時的課程設計時間，將其分配到專業綜合實踐課的其他環節中，保證了專業綜合實踐課的教學質量。
采取任務驅動的理論―仿真―實踐教學方法，可以收到如下的顯著效果。
1.初步建立接近工程實際的虛擬制造過程體系，并在本科教學實踐中不斷完善。
2.在專業方向課和專業綜合實踐課之間搭建一座銜接的橋梁，保證機械制造專業新教學計劃實施的質量。
3.幫助學生建立現代設計與制造的思維模式，加深對設計制造本質的理解，培養學生的創新思維能力和實際動手能力，為今后利用先進手段開展機械設計、分析和制造打下良好的基礎。
三、結論
采用任務驅動式教學方法，引入CAD/CAM虛擬設計/加工仿真環節，打破以往單一的數字化建模與加工仿真形式，采取以專業方向課理論作指導，經專業綜合實踐課驗證，使學生在真實的任務問題下學習和應用知識，使所學知識得到鞏固、加深和遷移，提高教學效率；同時使實踐教學和理論教學融為一體，提高了學生主動學習的積極性，學生的動手能力和工程實踐能力、分析問題和解決生產實際問題的能力得到了加強，較好地解決了理論和實際相結合的問題，提高了教學效果。
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關鍵詞：工學結合 無紙化
中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2013）08-0049-01
一、數字化虛擬工廠建設的必要性
把現代化的無紙化的企業生產模式引入學校，真實模擬現代企業的生產經營場景，成為培養工科制造類學生職業能力的理想實踐場所。學校建立數字化設計制造體驗中心以及數字化的實訓工廠，建立起數字化設計制造平臺、教學管理平臺。從而實現教學、實訓的全數字化。為職教“雙師型”師資培養培訓及交流創造良好的平臺。
二、數字化虛擬工廠的作用
職業學校為實現教學與生產的零距離對接，結合教學模式改革，在原有的數控實訓基地及相關實訓場所基礎上，建設一個數字化虛擬工廠，按企業的生產流程組織教學，讓學生在學習中扮演企業的不同崗位角色，按職業要求進行訓練，實現工學結合的項目引領式教學。虛擬工廠建成后，將優化和創新現有教學模式，培養更符合現代企業需要的應用型技術人才，為建設一支“雙師型”教師隊伍，為提升本專業技術攻關能力提供有力保障，具體表現在以下幾方面：
1.推進人才培養模式和課程體系改革，實施校企合作，工學結合的項目引領式人才培養模式，整合優質課程資源，構建“工學結合”緊密的課程體系；有效帶動相關專業共同發展，形成與企業、社會深度融合的開放性特色專業群。
2.引入企業真實產品進行實訓教學，從單一技能實訓過渡到綜合技能實訓，讓學生在實訓中能夠通過一個真實的產品了解企業生產流程，并固化成教學資源，不斷積累。在此基礎上，教師專業技能得到了提升，學生綜合協作能力得到了提升。
3.通過該平臺的運行，可以建設一支在業界有較大影響、善于解決行業技術難題的高層次的“雙師”素質教師隊伍，不僅能指導學生完成符合企業要求的產品的生產，更能幫助企業進行產品技術攻關。
三、數字化虛擬工廠框架模型
數字化虛擬工廠由體驗中心、現場教學示范區、視頻監控設備和網絡設備組成。
1.體驗中心
體驗中心的軟件包含數字化測繪平臺、數字化工藝平臺、數字化加工平臺和數字化管理平臺。學生按照銷售采購、設計、工藝編程和生產等角色分工，建立典型零件實例庫，通過典型零件的接訂單、設計、工藝、編程、采購、加工等流程完成綜合實訓。
2.數字化現場教學示范區
在車間現場設置一個數字化的教學示范區，通過交互式電子白板的教學方式，與學生進行互動。教師和學生也可以通過電子白板訪問到體驗中心中的服務器，將基于工作過程所做過的實例調出來進行實際加工，使實踐與與理論一體化。這樣做改變了傳統的紙質教學模式，實現與現代化的企業的生產流程接軌。對外加工用到的軟件及編完的工藝和程序，通過車間電腦可以直接傳輸到機床上進行加工，真正實現無紙化的設計與生產模式。
3.視頻監控設備
在數控機床里面安裝視頻監控及信息采集系統，在數字化互動教學體驗中心可以看到機床的工作過程，方便理論與實踐教學的互動。可以采集到機床運轉的相關信息，老師在辦公室也可以了解到機床的運轉狀態。
4.網絡化設備
數控設備聯網，即網絡DNC系統。對于有網卡的數控機床直接設置IP地址和網絡連接，對于具備RS232接口的數控設備通過數據線連接智能終端轉換為RJ45口，并設置IP地址和網絡連接。
四、數字化虛擬工廠建成后達到的預期效果
1.鞏固與提升現有理論與實踐教學效果
在完成基礎教學后，按項目方式組織實踐教學。在實踐教學中仿真企業的真實工作崗位設置，從工件測量開始，繪圖、工藝展示、數控編程、仿真、調度、加工、檢驗、入庫等環節，涉及機械制圖、數控編程與仿真、數控加工工藝等課程。新的教學方式既可以彌補原有教學中理論與實踐脫節的問題，又可以將企業的整個設計生產過程在實訓中心中展示出來，并且對應相關工作崗位，讓學生在學習知識的同時，對現代制造企業有一個完整的認識，使本專業學生不但有扎實的理論、實踐知識，同時有數字化工廠的全局觀念，對今后就業及發展起到良好的促進作用。
2.提升競賽團隊訓練水平
基礎教育看高考，職業教育看大賽。國家通過組織職業院校大賽，促進教學水平向提高教學質量方向邁進。數字化工廠建設，包含了數控大賽的軟件，大賽承辦方及專家組提供的專業培訓，集成了大賽軟硬件資源。為學校參加大賽，提供了有力保障。
3.先進性
數字化工廠建設方案是利用信息化手段，結合數控實訓設備，實現了先進的現代化制造企業生產模式。代表了最先進的技術。數字化工廠先進的企業應用模式結合現有教學，如一體化教學討論區、無紙化加工調度等先進教學單元，一方面可以充分利用教學設備，提高實訓接納能力；另一方面可以使多媒體教學與實訓車間真正互動起來，在理論教學或軟件教學時可以切換到實訓車間的實操環節，讓學生體驗先進的現代車間工作場景。
一、整體規劃、分步實施，建設數字校園，全面推進學校信息化建設
學校把信息化建設作為學校建設的一個重要組成部分，堅持以人為本，構建數字化的教學環境、數字化的科研環境、數字化的管理環境、數字化的服務環境，最終提高學校的核心競爭力，實現學校的跨越式發展。通過對學校數字校園建設狀況的分析，結合當前高校信息化發展趨勢，從長遠發展角度來考慮，學校將信息化建設的總體規劃目標定位為：利用技術創新手段，通過組織和業務流程再造，提高辦學效益和工作效率，提升管理水平，促進科學決策；在技術實現上，建成學校的三大基礎平臺，搭建資源高度共享的業務及應用平臺，提供個性化信息服務，構筑數字化的教學、科研、管理和校園生活環境，從各個層面全面提高學校教育信息化整體水平。學校信息化建設堅持黨政決策指揮和師生集成服務兩個基本點，將信息化工作分為：宣傳文化、學生管理、教學管理、教工管理、社會服務、財務資產管理、后勤安全保障和信息化支撐等八個業務領域（圖1），幾乎覆蓋了學校所有的業務應用需求；每個業務領域按規劃逐步建設完善相應的信息資源庫，并通過學校數據中心初步實現各業務領域信息資源數據共享。經過近5年的建設和發展，學校的信息化水平得到了顯著提升，先后獲得國家數字化學習資源中心（NERC：NationalE-learningResourceCenter）分中心、國家級教育信息化建設試點單位和北京市屬高等學校數字校園示范校建設單位等重大信息化建設項目。此外2012年學校還作為骨干校參與了教育部《高等學校管理信息行業標準》的制訂（JY/T1006-2012），是全國參與該標準制訂的眾多高校中為數不多的三所高職院校之一。
二、以信息化助教促學，提升專業建設水平和人才培養質量
教學信息化是將信息技術有機地融入到教學工作的各個方面，改進教學手段、拓展教學模式、提升教學效果。全面加強教學信息化建設有利于提升專業建設水平和人才培養的質量。
（一）以開發網絡課程和精品課程為抓手，帶動專業建設全面發展
學校建立了包括理實一體教材、網絡課程、實訓仿真軟件、專業媒體素材庫、資料目錄索引庫、文獻資料庫在內的網絡教學綜合平臺。為教師、學生和教學管理人員提供了一個教與學互動、教學資源展示、教學管理和溝通傳播的數字化教學環境，推動學校信息化人才培養環境與培養模式的建立。為改進教學模式，克服教學時空限制，方便學生學習，提升教學效果，學校重點加強了網絡課程建設。分別從經費上資助、從管理上納入教師聘期考核，以調動教師建設網絡課程積極性。同時，規定各級精品課程只能從網絡課程產生，以網絡課程建設為抓手，打磨更高水平的精品課程。目前網絡課程已基本覆蓋全校所有的專業課程。學校從400門網絡課程中評選出校級精品課程96門，并遴選15門課程推薦申報國家級、市級精品課程，其中獲批市級精品課程11門、國家級精品課程4門。課程網站注冊人數3萬余人，訪問量已突破200萬人次。網絡課程建設同時帶動了精品教材建設，獲教育部普通高等教育十二五國家級規劃教材14部，獲北京市高等教育精品教材建設11部，形成國家級教學團隊1個，北京市級優秀團隊11個。
（二）以建設專業教學資源庫為先導，提高教學資源的信息化質量和水平
學校把教學資源庫建設作為教育觀念轉變和教學方式改革的基本動力，通過利用信息技術整合各種教學資源，實現優質教學資源共享，促進主動式、協作式、研究型、自主型學習。學校的資源庫建設從頂層設計開始，形成滿足教師、學習者、企業等三方用戶需求的結構框架，并劃分三級教學資源，分別是：專業級教學資源、課程級教學資源和素材級教學資源。①專業資源庫包括專業介紹、專業人才培養方案、頂崗實習、教學條件配置和整體專業資源等。②課程資源庫由市級和校級網絡精品課程資源課組成。③素材庫建設主要包括虛擬仿真軟件、題庫、企業案例、企業質量標準、企業新技術、新設備和新工藝等元素組成。資源庫中嵌入行業企業信息、職業資格技能和就業信息等模塊，促進了專業和產業企業崗位的對接，畢業證書和職業資格證書的對接。學校在7大類專業群共開發了包括“樓宇智能化工程技術”等9個校級專業教學資源庫；建設了21門核心課程的課程教學資源庫。2013年《Windows移動應用開發》等4門課程被批準為國家級精品資源共享課程。經過多年對民族文化傳承與創新專業的探索實踐與積累，學校積淀了豐富的信息化教學資源與成果。2013年，學校成功獲教育部批準建設“職業教育民族文化傳承與創新專業教學資源庫”。民族文化傳承與創新專業教學資源庫是以“非遺”資源為載體，應用數字媒體技術，按照行業規范和職業標準，“政校企行”共建的具有國內外先進水平的大容量、圖1學校信息化業務應用領域共享型、互動式、持續更新的職業教育民族文化傳承與創新專業教學資源庫，實現民族文化傳承創新專業人才培養與非物質文化遺產傳承對接，也標志著學校教育系息化工作達到了一個新的高度。
（三）以實踐教學信息化平臺為依托，提升學生職業技能水平
“助教促學，高效共享，傳播示范”是學校搭建實踐教學信息化平臺的基本思路“。助教促學”是信息化平臺搭建的首要任務，使之更好地服務于師生“；高效共享”指提高實踐教學系統的運行效率并降低成本，同時服務于全校，乃至兄弟院校、全社會“；傳播示范”指既要對學校有一定的宣傳作用，又要對兄弟院校實踐教學信息化建設起到一定的示范引領作用。為提高實踐教學質量，學校開發建設了高職實訓資源共享平臺。平臺共分為四大功能：展示、資源管理、課程管理和共享。四大功能聯系緊密、相互依托。整個平臺通過展示功能將實驗實訓課程資源、實驗實訓條件資源、實訓內容信息到網絡上，展現給用戶。學生可以通過這個平臺了解實訓學習內容，教師可以了解實踐教學條件、內容等，為自己的實踐教學提供參考。學校的實驗實訓資源由資源管理功能統一、集中管理，提供給平臺其他功能使用。實訓是教學模式之一，也要從課程的角度組織資源、服務于教學。共享功能使實驗實訓設施與設備發揮更大的效益，利用率大大提高，減少重復建設，降低學校建設成本；教學內容、方法、模式的共享使得教師的教學設計可以互相學習、取長補短，從而有效提高實踐教學的質量。
（四）信息化貫穿于教學建設與改革，提升教師信息化教學能力
《教育部關于加快推進職業教育信息化發展的意見》指出，提升職業教育工作者的信息素養是推進改革創新，突破職業教育信息化發展的關鍵環節。提升教師信息化教學能力更是關鍵中的關鍵。學校通過“全國高職院校信息化教學大賽“”多媒體教學軟件比賽”等項目，鼓勵、引導和指導教師充分利用信息化手段建設立體化教學資源并應用于課堂教學中。（1）促進多媒體教學軟件的開發。教師開發的多媒體教學軟件具有豐富的數字技術表現手段，在設計上從實際出發，在應用上沒有操作平臺的限制，應用方便；軟件中的典型案例來自企業，學生的優秀作品被企業采用，同時納入軟件的案例庫。既豐富了案例庫，又學中做、做中學，培養了現代職業人。學校老師開發的“多媒體產品藝術設計”教學軟件獲得2013年全國高職院校信息化教學大賽多媒體教學軟件賽項一等獎。（2）提高課程的信息化教學設計水平。按照現代教學理念，充分利用信息技術和數字化資源，科學、合理、巧妙地安排教學過程的各個環節和要素，優化教學過程。小至單元教學中的學習目標、任務分析、情境設計、學習過程，以及重點、難點解析等，大至整個課程體系的開發設計，各方面都體現出信息化教學設計的優勢。學校教師編寫的“葉片刀具路徑的設置”教學設計獲得2012年全國高職院校信息化教學大賽信息化教學設計賽項二等獎。（3）強化課程信息化教學載體開發的能力。信息化教學載體匯集多門學科理論知識，以多媒體形式（動畫、視頻及音頻等）直觀展示典型零件制作與裝配過程中的各項工序與工藝，鍛煉學生自主學習能力。學校教師開發的《奔馳車模制作與裝配》課程教學載體，提煉了6年多來與北京奔馳汽車有限公司進行校企合作、工學結合課程的教學經驗，并以信息技術手段呈現于課堂教學和實訓過程，建立了《奔馳車模制作與裝配》課程的標準化教學模式并得到推廣。（4）加大課程教學素材庫的建設力度。支持教師利用信息技術改革教學，為學生學習方式的變革提供更多的實踐空間與機會，有效地讓學生借助豐富的學習資源進行相關問題的探索，圍繞主題進行更有實效地自主、合作、探究學習。學校教師開發的“體育教學素材庫”重點著力于“體育課通用素材”的開發建設。針對目前尚無專門的、卻是各層次體育課程教學均需涉及的“開始準備部分”進行素材庫建設，即：體育游戲庫、熱身體操庫、隊列隊形庫、典型教法庫等內容。該素材庫的開發在實際教學應用中取得了良好的效果。
（五）校企合作共同開發符合生產實際的數字化教學系統
基于計算機技術的數字化教學系統是職業教育信息化建設的重要內容。有些實踐教學無法在真正的生產環境中實施，學校充分發揮各學科專業優勢，積極利用企業的實力和技術能力，整合學校信息化實踐教學資源，以培養學生基礎知識和基本技能同時具備一定的創新能力為出發點，推進校企合作共同開發數字化教學系統，模擬企業真實生產工藝流程和典型工件制作加工裝配過程等，提高教學能力，拓展實踐領域，豐富教學內容，開展綠色實訓教學。汽車制造與裝配技術專業與北京奔馳汽車公司圍繞汽車制造四大工藝——沖壓、涂裝、焊裝和總裝而開發的數字化教學系統把汽車的整車制造過程進行分解，按照真實的工藝流程和生產環節進行虛擬仿真，將現代化的汽車制造模式、生產工藝借助多媒體，虛擬互動等手段展現給學生，學生可以了解沖壓、焊裝等關鍵汽車制造工藝，了解汽車制造現場管理的先進模式，學習汽車制造工藝路線的制定、生產節拍的計算、工具的使用，汽車制造質量控制環節等知識和技能。基于工作過程的數字化教學系統實現了專業和產業企業崗位對接、職業教育專業課程內容和職業標準對接、教學過程和生產過程對接，為學生上崗掃清障礙。
三、以用促建、逐步拓展，促進教學管理工作信息化，保障教學管理工作科學規范
學校教學管理信息化建設以教學管理工作為主線，秉承“以用促建、逐步拓展”的理念。首先從教學計劃、開課計劃、課程表、學籍管理、學生選課、成績管理等基礎模塊開始建設逐步拓展應用領域和層次，形成基于信息化的教學管理工作流程。（一）規范基礎信息，制定統一數據標準學校實施了教學管理信息化信息規范建設，對全校各學院、各專業的人才培養方案、課程標準、學生信息、教師信息等進行匯總、整理，提出教學管理信息化建設信息代碼規范并實現全校統一。（二）實現業務協同，數據共享管理信息化建設通過工作業務流、工作信息流連接起各模塊工作，實現業務整體協同和數據互聯互通。學校7個學院、2個教學部和4個校區的教學管理工作依托教學管理信息系統實現了同步和統一。這種同步既包括學籍管理與排課管理等具體工作的同步，也包括階段工作的整體性同步。同步意味著工作時間節點一致、工作質量標準一致，全校的教學資源實現協調安排。（三）實現教學管理信息化建設全方位、數字化學校早在1993年就開發出管理信息系統并應用于教學管理工作中，取得了良好的效果。2006年又開發了《現代教學管理信息系統》。系統依托計算機網絡技術，為教學管理工作提供了新的工作平臺。通過系統建設，教學管理工作流程得到新的改進，實現多校區教學管理網絡協同和工作同步；形成教學管理數據標準規范，實現教學管理信息集中管理和數據共享；最終實現了教學管理網絡化、數字化、綜合化。
四、結束語
關鍵詞：數字化工廠（DF）；PLM系統；教學模式改革
1. 前言
本文是基于“工業化”與信息化融合及國家大力發展職業教育的大背景下，結合工廠的實踐及高等職業教育的教學實踐，進行的關于職業教育改革的思考。
范圍界定：數字化工廠（DF）概念很廣泛，本文特指離散型制造企業，結合到職業教育中的具體專業包含但不限于“數控、模具、機電一體化、機械設計與制造等”。
2. 需求的提出
“教改、加強實踐、基于工作過程的教學、項目式教學、體驗參與式教學......"如今已經在廣泛討論和嘗試，但最終到要落腳到我們的服務對象（制造業）上去，那么我們服務的制造業到底是怎么在運行、怎么在工作呢？這些如何納入到我們的教學中去呢？師資隊伍是否能夠適應？教學素材是否切實可行？教學的課時和成本是否可以有效控制？教材如何匹配？
綜合來講，就是解決“學什么/教什么？怎么學/怎么教？”的問題。
3. 解決思路
從國家工信部的合并組建，到其提出的信息化“兩甩工程——甩圖、甩帳”，都可以用一個概念——數字化工廠——來描述先進制造企業。
“數字化工廠”就中國制造企業目前來講，主要包括PLM和ERP兩大系統，如下圖：
圖1 中等批量生產制造企業信息系統
而職業院校理工類教學主要是培養技術的技能，屬于PLM系統的范疇，因此引入的數字化工廠教學平臺就是指PLM系統，在此系統中，包含了設計、工藝、制造（編程與加工）、及此過程中的管理等方面；此數字化工廠教學平臺系統具體包括以下幾部分：
3.1.實踐環境：將數控設備、計算機中心通過PLM軟件系統集成為一體；
3.2.教學：采用項目式教學，開發如熱氣機、減速機、手機模具等一系列項目，通過一個個實際的項目課題組織教學，并貫穿始終；一方面讓學生掌握這些信息化軟件，更重要的是讓學生自己動手參與這樣一個從設計、出圖、編工藝、編程序、加工操作全過程的實際項目，培養興趣，鍛煉對崗位的認識、工作過程的認識、強化實際操作動手能力。
3.3.教材：由于課程的連貫性更強、甚至是教學大綱也將有較大的調整，與“數字化工廠教學平臺”相關的教材就非常重要。
3.4.師資培養：今天老師大多是從學校到學校，沒有企業經驗，需要借助校企合作幫助老師的提升。
今天制造企業中應用非常廣泛的“CAXA數字化工廠——CAXA PLM”是很好的技術支撐平臺，再加上其大量的制造企業經驗及教學經驗，是很好的選擇。其構成平臺如下圖：
圖2 CAXA數字化工廠模型
圖3 依托CAXA數字化工廠平臺進行項目式教學
4. 結語
如今隨著國家對教育的投入力度加大，越來越多的中高職學校以示范校建設為契機，全力開展與企業接軌的專業建設，汲取企業的先進制造經驗，其中數控、機電、模具等專業均建設數字化工廠項目，數字化工廠項目模擬企業模式，通過PLM體驗中心、現代實訓車間、8S管理等內容建設構建出數字化工廠模型，再配合企業應用廣泛的CAD/CAPP/CAM/PDM/DNC等軟件，完成數字化工廠核心內涵建設，并由此展開教學模式改革，做到真正與企業接軌。
參考文獻：
[1] 新時代下數字化工廠產業形勢分析探討 。中國行業研究網.2013-4-2。
[2] 構建數字化工廠 。中科海德。
