數(shù)控加工與手工皮具融合課程開發(fā)淺析

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摘要：傳統(tǒng)數(shù)控加工技術(shù)課程主要面向理工科，尤其是機(jī)械類學(xué)生，學(xué)生受眾面較小，教學(xué)內(nèi)容、題材上較為專業(yè)，較難吸引非本專業(yè)學(xué)生的興趣。因此我們開發(fā)了一種將數(shù)控技術(shù)與手工皮具深度融合的課程，利用皮帶作為課程載體，使得學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)能夠?qū)W習(xí)了解到三維建模、編程仿真、加工裝配、手工皮具等內(nèi)容，讓學(xué)生能夠在較輕松的過程中學(xué)習(xí)到專業(yè)的數(shù)控技術(shù)，為同類后續(xù)數(shù)控課程開發(fā)提供了一些思路。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；皮具開發(fā)；深度融合

1概述

隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)控加工技術(shù)［1］課程由于其本身的特點(diǎn)，受學(xué)生歡迎度在逐漸地下降。尤其是對(duì)非機(jī)械類或非理工科的學(xué)生，他們本身對(duì)數(shù)控加工技術(shù)了解較少，同時(shí)存在著部分誤解，導(dǎo)致這些學(xué)生不愿意嘗試或選擇數(shù)控加工技術(shù)課程；機(jī)械類的學(xué)生傳統(tǒng)學(xué)習(xí)數(shù)控知識(shí)的課堂，也是直接進(jìn)入數(shù)控基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)中，而后直接過渡，以典型零件為例進(jìn)行講解，很難吸引學(xué)生的興趣，讓學(xué)生去主動(dòng)學(xué)習(xí)數(shù)控知識(shí)。為了解決這個(gè)問題，我們結(jié)合數(shù)控加工技術(shù)與手工皮具制作的技術(shù)特點(diǎn)，以皮帶作為課堂教學(xué)中課程的載體，通過將數(shù)控加工技術(shù)、增材制造技術(shù)、手工皮具制作等專業(yè)知識(shí)融入課程，使學(xué)生能夠在比較活潑輕松的氛圍下，了解、入門數(shù)控加工知識(shí)、增材制造知識(shí)與手工皮具知識(shí)，為后期同學(xué)們對(duì)感興趣課程深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，同時(shí)為國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)新課程開發(fā)提供參考。

2課程開發(fā)需求分析

2．1傳統(tǒng)數(shù)控加工課程分析

傳統(tǒng)數(shù)控加工技術(shù)課程［2］，通常設(shè)置為機(jī)械類專業(yè)必修課或其他工科類專業(yè)選修課，課程設(shè)置時(shí)間較長(zhǎng)，專業(yè)性較高。通常是在學(xué)生學(xué)習(xí)過相關(guān)機(jī)械類課程，例如機(jī)械原理、機(jī)械制圖、互換性測(cè)量等基礎(chǔ)性課程后才進(jìn)行開設(shè)。在課程教學(xué)設(shè)置上，通常遵循從基礎(chǔ)原理到手工編程到自動(dòng)編程的設(shè)置模式，循序漸進(jìn)，因此導(dǎo)致學(xué)時(shí)過長(zhǎng)。在教學(xué)載體上，一般設(shè)置為單純的典型數(shù)控零部件的加工，對(duì)非工科類學(xué)生來說，較難理解，沒有相關(guān)吸引力，同時(shí)因?yàn)橹饕虒W(xué)目的為數(shù)控加工技術(shù)，重視典型零件加工，忽視學(xué)生個(gè)性化設(shè)計(jì)方面的需求。因此通常數(shù)控加工技術(shù)課程對(duì)文科生，甚至理科生開放較少，甚至是沒有。同時(shí)對(duì)于機(jī)械類的學(xué)生，因?yàn)檎n程專業(yè)的關(guān)系，也只能去被動(dòng)地接受知識(shí)，當(dāng)前的課程模式很難主動(dòng)吸引學(xué)生去探索學(xué)習(xí)數(shù)控加工技術(shù)，不利于數(shù)控技術(shù)的傳播和推廣。

2．2新課程需求分析

通過校內(nèi)調(diào)研分析，在非工科學(xué)生中數(shù)控加工技術(shù)課程也有廣泛的需求，只是這種需求和傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術(shù)課程是有區(qū)別的。傳統(tǒng)數(shù)控加工課程課時(shí)較長(zhǎng)，專業(yè)性較強(qiáng)，較難理解，這與學(xué)生們需求有一定差異。非工科學(xué)生如果只是為了了解或短期使用而去選擇相應(yīng)課程，學(xué)習(xí)難度較大，同時(shí)又有些過多耗費(fèi)精力。因此我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了一門將數(shù)控加工技術(shù)利用皮帶作為載體，將數(shù)控課程與增材制造、個(gè)性化設(shè)計(jì)、手工皮具相融合的課程［3］。在本課程中，改變了原有的數(shù)控加工技術(shù)課堂模式，不是從頭開始就引入數(shù)控加工技術(shù)，忽略了單純的數(shù)控加工技術(shù)，而是通過不同專業(yè)背景的融合，設(shè)置了全新的數(shù)控加工技術(shù)課程導(dǎo)入模式，通過實(shí)物載體皮帶和皮帶扣這種模式，讓很多具有非工科背景的學(xué)生能夠以自己專業(yè)背景去融入課程，去感受課程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而使學(xué)生在潛移默化過程中，能夠利用自己的專業(yè)背景去理解、融入數(shù)控加工技術(shù)課程［4］，使得數(shù)控加工技術(shù)的課程覆蓋面更廣，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生去主動(dòng)探索，學(xué)習(xí)更多的知識(shí)，當(dāng)然也包括其中的數(shù)控加工知識(shí)。

3課程建設(shè)內(nèi)容

通過充分調(diào)研，明確了數(shù)控技術(shù)新課程開發(fā)思路和課程課程內(nèi)容的選取依據(jù)［5］，最終決定以生活中常見的皮帶和皮帶扣作為載體開設(shè)相關(guān)的課程。在課程開發(fā)過程中，遵循將理論與實(shí)踐結(jié)合，將生活實(shí)際與課程知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合，個(gè)性化設(shè)計(jì)與手工制作相結(jié)合的原則［6］，將整個(gè)皮帶分為三大塊內(nèi)容。皮帶扣部分，主要了解、學(xué)習(xí)識(shí)圖、三維建模、數(shù)字化裝配、個(gè)性化設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、數(shù)控模擬仿真、數(shù)控加工知識(shí)、機(jī)械裝配知識(shí)；在整個(gè)皮帶扣三維模型建模過程中關(guān)注的重點(diǎn)不是在于學(xué)生是否完全學(xué)會(huì)三維建模軟件的使用，而是重視學(xué)生建模思維和建模方式的培養(yǎng)，讓學(xué)生掌握了解三維模型建立的設(shè)計(jì)思想；在數(shù)控編程加工方面，讓學(xué)生了解數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理，同時(shí)讓學(xué)生實(shí)際操作實(shí)踐普銑和數(shù)銑，了解先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)；皮帶扣圖標(biāo)部分，皮帶扣圖標(biāo)部分主要讓學(xué)生了解增材制造基礎(chǔ)知識(shí)，讓學(xué)生了解減材制造（數(shù)控加工）與增材制造（3D打印）技術(shù)的區(qū)別，同時(shí)讓學(xué)生了解不同材料（從樹脂到金屬）的3D打印技術(shù)；皮帶部分，主要讓學(xué)生體驗(yàn)手工皮具制作的整個(gè)過程，通過體驗(yàn)裁切整張牛皮、打磨修邊、打孔切角，手工完成皮帶制作過程，讓學(xué)生了解傳統(tǒng)皮具制作手藝。同時(shí)在皮帶扣主體上，為學(xué)生預(yù)留出皮帶扣整個(gè)表面，供學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，同時(shí)在授課內(nèi)容上，針對(duì)每個(gè)同學(xué)不同的個(gè)性化設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化圖案設(shè)計(jì)輔導(dǎo)、個(gè)性化編程輔導(dǎo)，通過個(gè)性化設(shè)計(jì)內(nèi)容，讓不同專業(yè)背景的學(xué)生能夠充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，以學(xué)生自己的喜好去積極參與課程；同時(shí)在個(gè)性化時(shí)，讓各位有后期需求的同學(xué)提前留好后續(xù)完善預(yù)留空間，例如部分學(xué)生在皮帶扣加工完畢后，在其上表面預(yù)留孔位裝飾上琺瑯彩，這些教學(xué)內(nèi)容滿足了不同專業(yè)背景學(xué)生的需求。課程設(shè)置內(nèi)容如下表。

4結(jié)語(yǔ)

數(shù)控加工技術(shù)與皮具深度融合課程的開發(fā)，是在深入調(diào)研了解學(xué)生心理對(duì)數(shù)控技術(shù)課程的接受度基礎(chǔ)上開發(fā)的一門有別于傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術(shù)的課程。本課程的開發(fā)改變了以往出現(xiàn)在大眾視野內(nèi)的傳統(tǒng)數(shù)控課程的形式，更利于學(xué)生對(duì)課程本身的理解和接受。利用本課程能使得數(shù)控加工工藝課程受眾面更廣，更加能夠吸引非機(jī)械類學(xué)生尤其是文科類學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)［7］。同時(shí)在本課程中三維建模的應(yīng)用主要培養(yǎng)學(xué)生建模思維方式，而不是學(xué)會(huì)三維軟件使用；利用皮帶扣個(gè)性化設(shè)計(jì)部分，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)積極性，使學(xué)生對(duì)后期學(xué)習(xí)編程仿真加工產(chǎn)生期待。本課程建設(shè)目的為體驗(yàn)式課程，為后期對(duì)相關(guān)領(lǐng)域感興趣從而想進(jìn)行深入研究的部分學(xué)生打下基礎(chǔ)。本課程建設(shè)為后期國(guó)內(nèi)同類高校數(shù)控加工技術(shù)體驗(yàn)課程建設(shè)方向提供部分參考。

作者:井平安 邢小穎 楊建新 張余益 陳遠(yuǎn)洋 單位:清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心