数控加工与手工皮具融合课程开发浅析

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摘要：传统数控加工技术课程主要面向理工科，尤其是机械类学生，学生受众面较小，教学内容、题材上较为专业，较难吸引非本专业学生的兴趣。因此我们开发了一种将数控技术与手工皮具深度融合的课程，利用皮带作为课程载体，使得学生在较短的时间内能够学习了解到三维建模、编程仿真、加工装配、手工皮具等内容，让学生能够在较轻松的过程中学习到专业的数控技术，为同类后续数控课程开发提供了一些思路。

关键词：数控技术；皮具开发；深度融合

1概述

随着现代高新技术的发展，传统数控加工技术［1］课程由于其本身的特点，受学生欢迎度在逐渐地下降。尤其是对非机械类或非理工科的学生，他们本身对数控加工技术了解较少，同时存在着部分误解，导致这些学生不愿意尝试或选择数控加工技术课程；机械类的学生传统学习数控知识的课堂，也是直接进入数控基础知识的学习中，而后直接过渡，以典型零件为例进行讲解，很难吸引学生的兴趣，让学生去主动学习数控知识。为了解决这个问题，我们结合数控加工技术与手工皮具制作的技术特点，以皮带作为课堂教学中课程的载体，通过将数控加工技术、增材制造技术、手工皮具制作等专业知识融入课程，使学生能够在比较活泼轻松的氛围下，了解、入门数控加工知识、增材制造知识与手工皮具知识，为后期同学们对感兴趣课程深入学习打下基础，同时为国内数控技术新课程开发提供参考。

2课程开发需求分析

2．1传统数控加工课程分析

传统数控加工技术课程［2］，通常设置为机械类专业必修课或其他工科类专业选修课，课程设置时间较长，专业性较高。通常是在学生学习过相关机械类课程，例如机械原理、机械制图、互换性测量等基础性课程后才进行开设。在课程教学设置上，通常遵循从基础原理到手工编程到自动编程的设置模式，循序渐进，因此导致学时过长。在教学载体上，一般设置为单纯的典型数控零部件的加工，对非工科类学生来说，较难理解，没有相关吸引力，同时因为主要教学目的为数控加工技术，重视典型零件加工，忽视学生个性化设计方面的需求。因此通常数控加工技术课程对文科生，甚至理科生开放较少，甚至是没有。同时对于机械类的学生，因为课程专业的关系，也只能去被动地接受知识，当前的课程模式很难主动吸引学生去探索学习数控加工技术，不利于数控技术的传播和推广。

2．2新课程需求分析

通过校内调研分析，在非工科学生中数控加工技术课程也有广泛的需求，只是这种需求和传统的数控加工技术课程是有区别的。传统数控加工课程课时较长，专业性较强，较难理解，这与学生们需求有一定差异。非工科学生如果只是为了了解或短期使用而去选择相应课程，学习难度较大，同时又有些过多耗费精力。因此我们设计开发了一门将数控加工技术利用皮带作为载体，将数控课程与增材制造、个性化设计、手工皮具相融合的课程［3］。在本课程中，改变了原有的数控加工技术课堂模式，不是从头开始就引入数控加工技术，忽略了单纯的数控加工技术，而是通过不同专业背景的融合，设置了全新的数控加工技术课程导入模式，通过实物载体皮带和皮带扣这种模式，让很多具有非工科背景的学生能够以自己专业背景去融入课程，去感受课程，提高学生学习的积极性，从而使学生在潜移默化过程中，能够利用自己的专业背景去理解、融入数控加工技术课程［4］，使得数控加工技术的课程覆盖面更广，同时调动学生的积极性，让学生去主动探索，学习更多的知识，当然也包括其中的数控加工知识。

3课程建设内容

通过充分调研，明确了数控技术新课程开发思路和课程课程内容的选取依据［5］，最终决定以生活中常见的皮带和皮带扣作为载体开设相关的课程。在课程开发过程中，遵循将理论与实践结合，将生活实际与课程知识点相结合，个性化设计与手工制作相结合的原则［6］，将整个皮带分为三大块内容。皮带扣部分，主要了解、学习识图、三维建模、数字化装配、个性化设计、数控编程、数控模拟仿真、数控加工知识、机械装配知识；在整个皮带扣三维模型建模过程中关注的重点不是在于学生是否完全学会三维建模软件的使用，而是重视学生建模思维和建模方式的培养，让学生掌握了解三维模型建立的设计思想；在数控编程加工方面，让学生了解数控机床的结构原理，同时让学生实际操作实践普铣和数铣，了解先进的数控加工技术；皮带扣图标部分，皮带扣图标部分主要让学生了解增材制造基础知识，让学生了解减材制造（数控加工）与增材制造（3D打印）技术的区别，同时让学生了解不同材料（从树脂到金属）的3D打印技术；皮带部分，主要让学生体验手工皮具制作的整个过程，通过体验裁切整张牛皮、打磨修边、打孔切角，手工完成皮带制作过程，让学生了解传统皮具制作手艺。同时在皮带扣主体上，为学生预留出皮带扣整个表面，供学生进行个性化设计，同时在授课内容上，针对每个同学不同的个性化设计内容，对学生进行个性化图案设计辅导、个性化编程辅导，通过个性化设计内容，让不同专业背景的学生能够充分发挥自己的主观能动性，以学生自己的喜好去积极参与课程；同时在个性化时，让各位有后期需求的同学提前留好后续完善预留空间，例如部分学生在皮带扣加工完毕后，在其上表面预留孔位装饰上珐琅彩，这些教学内容满足了不同专业背景学生的需求。课程设置内容如下表。

4结语

数控加工技术与皮具深度融合课程的开发，是在深入调研了解学生心理对数控技术课程的接受度基础上开发的一门有别于传统的数控加工技术的课程。本课程的开发改变了以往出现在大众视野内的传统数控课程的形式，更利于学生对课程本身的理解和接受。利用本课程能使得数控加工工艺课程受众面更广，更加能够吸引非机械类学生尤其是文科类学生体验学习［7］。同时在本课程中三维建模的应用主要培养学生建模思维方式，而不是学会三维软件使用；利用皮带扣个性化设计部分，充分调动学生学习设计积极性，使学生对后期学习编程仿真加工产生期待。本课程建设目的为体验式课程，为后期对相关领域感兴趣从而想进行深入研究的部分学生打下基础。本课程建设为后期国内同类高校数控加工技术体验课程建设方向提供部分参考。

作者:井平安 邢小颖 杨建新 张余益 陈远洋 单位:清华大学基础工业训练中心