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

關鍵詞：數(shù)控技術；皮具開發(fā)；深度融合

1概述

隨著現(xiàn)代高新技術的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)控加工技術［1］課程由于其本身的特點，受學生歡迎度在逐漸地下降。尤其是對非機械類或非理工科的學生，他們本身對數(shù)控加工技術了解較少，同時存在著部分誤解，導致這些學生不愿意嘗試或選擇數(shù)控加工技術課程；機械類的學生傳統(tǒng)學習數(shù)控知識的課堂，也是直接進入數(shù)控基礎知識的學習中，而后直接過渡，以典型零件為例進行講解，很難吸引學生的興趣，讓學生去主動學習數(shù)控知識。為了解決這個問題，我們結(jié)合數(shù)控加工技術與手工皮具制作的技術特點，以皮帶作為課堂教學中課程的載體，通過將數(shù)控加工技術、增材制造技術、手工皮具制作等專業(yè)知識融入課程，使學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、增材制造知識與手工皮具知識，為后期同學們對感興趣課程深入學習打下基礎，同時為國內(nèi)數(shù)控技術新課程開發(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)控加工技術課程［2］，通常設置為機械類專業(yè)必修課或其他工科類專業(yè)選修課，課程設置時間較長，專業(yè)性較高。通常是在學生學習過相關機械類課程，例如機械原理、機械制圖、互換性測量等基礎性課程后才進行開設。在課程教學設置上，通常遵循從基礎原理到手工編程到自動編程的設置模式，循序漸進，因此導致學時過長。在教學載體上，一般設置為單純的典型數(shù)控零部件的加工，對非工科類學生來說，較難理解，沒有相關吸引力，同時因為主要教學目的為數(shù)控加工技術，重視典型零件加工，忽視學生個性化設計方面的需求。因此通常數(shù)控加工技術課程對文科生，甚至理科生開放較少，甚至是沒有。同時對于機械類的學生，因為課程專業(yè)的關系，也只能去被動地接受知識，當前的課程模式很難主動吸引學生去探索學習數(shù)控加工技術，不利于數(shù)控技術的傳播和推廣。

2．2新課程需求分析

通過校內(nèi)調(diào)研分析，在非工科學生中數(shù)控加工技術課程也有廣泛的需求，只是這種需求和傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術課程是有區(qū)別的。傳統(tǒng)數(shù)控加工課程課時較長，專業(yè)性較強，較難理解，這與學生們需求有一定差異。非工科學生如果只是為了了解或短期使用而去選擇相應課程，學習難度較大，同時又有些過多耗費精力。因此我們設計開發(fā)了一門將數(shù)控加工技術利用皮帶作為載體，將數(shù)控課程與增材制造、個性化設計、手工皮具相融合的課程［3］。在本課程中，改變了原有的數(shù)控加工技術課堂模式，不是從頭開始就引入數(shù)控加工技術，忽略了單純的數(shù)控加工技術，而是通過不同專業(yè)背景的融合，設置了全新的數(shù)控加工技術課程導入模式，通過實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生能夠以自己專業(yè)背景去融入課程，去感受課程，提高學生學習的積極性，從而使學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)控加工技術課程［4］，使得數(shù)控加工技術的課程覆蓋面更廣，同時調(diào)動學生的積極性，讓學生去主動探索，學習更多的知識，當然也包括其中的數(shù)控加工知識。

3課程建設內(nèi)容

通過充分調(diào)研，明確了數(shù)控技術新課程開發(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相關的課程。在課程開發(fā)過程中，遵循將理論與實踐結(jié)合，將生活實際與課程知識點相結(jié)合，個性化設計與手工制作相結(jié)合的原則［6］，將整個皮帶分為三大塊內(nèi)容。皮帶扣部分，主要了解、學習識圖、三維建模、數(shù)字化裝配、個性化設計、數(shù)控編程、數(shù)控模擬仿真、數(shù)控加工知識、機械裝配知識；在整個皮帶扣三維模型建模過程中關注的重點不是在于學生是否完全學會三維建模軟件的使用，而是重視學生建模思維和建模方式的培養(yǎng)，讓學生掌握了解三維模型建立的設計思想；在數(shù)控編程加工方面，讓學生了解數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)原理，同時讓學生實際操作實踐普銑和數(shù)銑，了解先進的數(shù)控加工技術；皮帶扣圖標部分，皮帶扣圖標部分主要讓學生了解增材制造基礎知識，讓學生了解減材制造（數(shù)控加工）與增材制造（3D打?。┘夹g的區(qū)別，同時讓學生了解不同材料（從樹脂到金屬）的3D打印技術；皮帶部分，主要讓學生體驗手工皮具制作的整個過程，通過體驗裁切整張牛皮、打磨修邊、打孔切角，手工完成皮帶制作過程，讓學生了解傳統(tǒng)皮具制作手藝。同時在皮帶扣主體上，為學生預留出皮帶扣整個表面，供學生進行個性化設計，同時在授課內(nèi)容上，針對每個同學不同的個性化設計內(nèi)容，對學生進行個性化圖案設計輔導、個性化編程輔導，通過個性化設計內(nèi)容，讓不同專業(yè)背景的學生能夠充分發(fā)揮自己的主觀能動性，以學生自己的喜好去積極參與課程；同時在個性化時，讓各位有后期需求的同學提前留好后續(xù)完善預留空間，例如部分學生在皮帶扣加工完畢后，在其上表面預留孔位裝飾上琺瑯彩，這些教學內(nèi)容滿足了不同專業(yè)背景學生的需求。課程設置內(nèi)容如下表。

4結(jié)語

數(shù)控加工技術與皮具深度融合課程的開發(fā)，是在深入調(diào)研了解學生心理對數(shù)控技術課程的接受度基礎上開發(fā)的一門有別于傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術的課程。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，更利于學生對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，更加能夠吸引非機械類學生尤其是文科類學生體驗學習［7］。同時在本課程中三維建模的應用主要培養(yǎng)學生建模思維方式，而不是學會三維軟件使用；利用皮帶扣個性化設計部分，充分調(diào)動學生學習設計積極性，使學生對后期學習編程仿真加工產(chǎn)生期待。本課程建設目的為體驗式課程，為后期對相關領域感興趣從而想進行深入研究的部分學生打下基礎。本課程建設為后期國內(nèi)同類高校數(shù)控加工技術體驗課程建設方向提供部分參考。

作者:井平安 邢小穎 楊建新 張余益 陳遠洋 單位:清華大學基礎工業(yè)訓練中心