“PDM/PLM技术及应用”课堂教学模式改革与实践

摘 要 为了提高我校专业特色课程“PDM/PLM技术及应用”课程的教学质量，对课程的教学模式进行了探索。论文首先提出三维一体的课程改革总体思路，然后根据课程内容详细介绍了详细课程教学实施方案。在方案中融合了案例教学人物教学项目教学等教学模式，实践表明，该课程教学模式不仅得到学生认可，同时教学效果良好。

关键词 PDM/PLM技术 课程考核 探索

0 引言

产品数据管理（PDM）是一种对制造企业产品形成过程中有关信息和过程进行统一管理的技术。[1]随着企业产品开发和制造过程数字化技术应用的深入，各种CAX技术孤岛系统需要向集成化和综合化应用迈进，PDM/PLM平台正是为满足这一需求而诞生的重要工具和信息技术平台。因此，PDM/PLM系统的应用和实施已成为制造企业信息化管理的迫切需求，PLM技术的应用水平和效果也已成为制造业两化融合评估指标的重要考核指标之一。[2]企业对PDM/PLM人才的需求也日趋迫切。正是在此背景下，我校机械工程专业增设了“PDM/PLM技术和应用”理论教学课程和相应实践课程，以应对企业需求。

“PDM/PLM技术及”课程主要从应用角度介绍产品数据管理（PDM）的概念及系统的主要功能，结合典型PDM/PLM系统介绍PDM系统的对象模型及软件的使用和操作；了解PDM的实施方法与应用集成技术。课程学习的目的是使学生掌握PDM/PLM基本理论知识和方法，培养学生产品管理信息表达与交流能力的素养，运用PDM/PLM平台软件解决实际实施问题，培养学生掌握先进制造业流程的能力，培养学生初步的工程意识。为学生将来从事制造业信息化服务，PDM/PLM软件实施、维护及开发，以及从事产品数字化设计、制造与管理工作打下坚实的理论基础。通过课程学习，一方面，培养学生PDM/PLM系统应用及实施的能力，另一方面培养学生项目管理以及协同工作的能力。短期目标是使学生毕业后能很快融入企业，参与企业PDM/PLM平台的应用和实施。

课程开设之初，沿用传统的“传授-接受”教学模式，主要以课堂理论授课+上机实践的教学方式。实际教学过程中，PLM软件平台属于管理和应用技术融合类软件，功能比较复杂，与传统应用型软件比较，要求学生对企业的生产管理及产品开发流程有一定的了解，才能较好的理解软件各项应用功能的意义和作用。由于缺乏实际的企业体验，仅通过文字性的工程实际案例介绍，学生感觉产品数据管理离自己很远，在理论学习时，学习枯燥无味，学生往往更倾向于软件功能学习，达不到课程培养目标。

为了更好的达到教学目标，课题组从2016年开始了课堂教学模式的探索。在教学中，在参考类似课程教学特点的基础上，[3-5]开展了“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”的课堂教学模式改革探索。

1 课堂教学改革基本思路

采用“三维一体”的方式进行教学（图1）。

课程在基本理论概念的讲解方面，采用讲练结合的方式，采用基于任务的学习方式，促使学生主动思考，主动学习。在学习系统业务功能时，采用软件体验+项目演练的方式，采用微视频方式让学生课前提前学习功能，在基本功能学习的基础上，基于CDIO工程教育理念，以工程项目形式，将机械制造及自动化专业的各门前续课程有机地联系起来，实现 “做中学”和“基于项目的教和学”。在教学实践中，模拟企业产品开发中的参与角色和设计制造流程，学生组成项目组，协同完成一个产品的开发。通过该项目，学生综合应用已掌握的机械产品设计开发知识，完成产品数字化设计、计算机辅助工程分析、工程管理等多个各环节。通过基于PLM平台的项目实践，使学生深刻理解和体验企业数字化设计和制造过程集成的实现过程和关键环节。同时培养学生团队合作精神和学生基于项目的产品开发能力。在PDM实施部分，采用案例教学+课堂讨论方式，使学生对PDM/PLM技术的内涵理解更深入。同时，了解实施一个PDM/PLM的基本步骤和条件。

2 课堂教学改革实施方案

根据教学大纲，该课程的主要教学内容如图2。

具体改革方案如下（根据课程的具体内容，针对课程教学中拟采用新的教学方式部分进行介绍，沿用传统教学方式部分不再做介绍）：

任务1 产品数据管理概述

任务：重点介绍两个W，即why PDM？ What is PDM？对制造企业所面临的市场环境进行分析，引出产品数据管理需求、概念和内涵。

教学改革手段：任务驱动与案例教学方式开展：

首先对制造企业面临的环境变化及技术发展进行介绍。

引入任务（任务单见图3）：请学生根据前续所学课程，重点分析计算机技术和网络技术在企业中应用带来的益处以及可能产生的问题。（方式：现场讨论），对学生讨论结果进行总结，解决概述中第一个“W”。

在学生讨论的基础上，引入案例：引入企业应用PDM系统前后的工厂实际案例对比，引导学生总结第二个“W”。给出PDM和PLM的概念和内涵。

任务2 PDM/PLM的原理（教学难点）

根据对产品数据管理的对象分析的基础上，重点介绍PDM的三个关键模型即产品模型、过程模型及项目模型，以及三个模型中的主要对象及关键属性。

教学改革手段： 采用任务驱动与案例教学结合方式开展，其中任务按每组3-4人，分组完成任务的方式进行。以课程核心内容 PDM的关键模型为例：

引入任务：提出要求，请学生结合已有知识，设计如何对产品数据资源进行管理的方案。对方案进行评述，总结，引入面向对象的技术。

引入案例，通过面向对象的技术案例及相关知识的介绍，使学生理解面向对象技术及为什么PDM系统要采用这一技术。

任务3 PDM的主要功能+任务4 PDM的集成

在任务三学习过程中，结合教学软件和实例，使学生深入理解PDM的核心功能。任务四（PDM的集成与应用）后，学生了解PDM如何與企业其它应用系统进行集成设计。

教學改革手段：改变原有分功能模块介绍的方式，采用项目主导，任务驱动的教学方式开展。

（1）引入企业实际案例，通过案例说明，使学生理解为什么PDM系统要具有文档管理、产品结构与配置管理、项目管理、权限管理、流程管理等功能模块。

（2） 改变原有教学顺序，首先对教学实践中需要应用的PLM平台的管理功能进行介绍。对于系统功能使用方面，提供一个简单的具体操作实例，采用录制操作过程视频方式，由学生课后自行学习和熟悉系统的各项功能。

（3）将原课程内容的PDM的集成与任务3进行融合。以简单产品为案例，训练学生熟悉文档管理、零部件信息管理和产品结构管理。

（4）在此基础上采用基于情景的方式，引入虚拟企业情景，包括虚拟企业的组织架构，岗位设置及企业项目管理模式，设计3个不同流程的项目型任务，组织学生按照真实的角色进行工作：把学生分为5人/组，使学生体验：①项目管理的流程：从项目启动开始，按照工厂产品开发方式，建立项目组，自主进行分工，制定项目进度；②产品设计流程：通过设计主管、项目经理、设计人员的角色分工以及设计、校对、审核、批准直至归档的流程管理，体现出产品从概念设计、三维建模、运动仿真、二维工程图出图等各个环节；通过以上项目案例的进行，把PLM功能平台中关键功能：项目管理、任务管理、产品结构管理、零部件管理、组织管理的关键功能进行完整体验和学习。同时使学生学会在生产流程中如何相互沟通和相互协作，提升自身工程技术应用能力。

任务4 PDM/PLM系统实施方法

任务4的学习中，要求了解PDM的实施目标与内容、PDM的选型、PDM成功实施的关键要素；掌握PDM的实施特点与基本步骤、PDM实施中的信息建模。

教学改革手段：

按每组5人左右，分组引入任务和项目。

引入任务：以已实施PDM系统的具体企业案例为资料，请学生根据案例，从案例中总结：（1）企业实施PDM所做的基础工作 ；（2）PDM系统实施的步骤；（3）PDM系统实施中的关键要素。

引入项目：模拟企业实际情况，引入5个左右模拟企业项目，学生制定PDM选型和PDM实施策略，并由各小组分别做出评价。在过程中，教师担任引导和实施需求方角色。

任务5 综合训练：

在课程最后，为了对学习成果进行综合考核，采用综合项目考核方式进行。项目模拟构建一个中小型的企业PDM 项目。每个项目组中都存在诸多角色，主管工程师、主任工程师、设计人员等，各个角色要团结协作才能保证整个项目成功完成。项目要满足以下要求：①使学生理解客户需求是企业及应用项目的关键所在；②使学生能在项目中学到完整的 PDM 项目开发实施流程；③使学生充分体验项目团队的工作方式，明确自身应该具备的能力。项目由学生按5人一组，自由组合，项目拟选择学生较为熟悉的，已在机械设计课程设计过程中接触的减速器的开发设计，通过项目使学生全面体验PLM平台在企业产品的设计、工艺、生产一体化流程的组织分工和协同管理的功能和作用。

3 课堂改革取得的教学效果及其评价

通过在教学中采用以上课堂改革思路，从学生的课堂讨论、课后作业、实验报告及考试成绩等作业以及学生的教学反馈中，可以看出实际的教学效果还是有取得较大成效的（表1、表2）：

从对比可看出，改革后学生的平均成绩有了较大提升。教学改革中采用课前任务及微视频等方式，使学生在学习过程中养成了课前自觉预习，使学生在课堂授课过程中学会更有针对性的思考，对课堂授课重点更加清楚。而且学生普遍反应通过项目的方式，有了对PDM平台的功能和作用有了更深入理解。使他们工程实践能力有了较大提升。项目改革过程和结果得到了学生的认可和支持。

参考文献

[1] 安晶，王伟，黄曙荣."卓越工程师"背景下具有行业特色的PDM精品课程建设[J].教育教学论坛，2015（49）：135-136.

[2] 安晶，花锋，黄曙荣.PDM课程翻转课堂有效实施探析[J].教育教学论坛，2018（10）.

[3] 崔晓华，王晶，孙芳.管理信息系统课程中案例实验教学的研究[J].农业网络信息，2015（2）：106-107.

[4] 张海涛.“产品导向，任务驱动式”教学模式的探索与实践[J].辽宁农业职业技术学院学报，2011.13（6）：22-24.

[5] 巫华芳，曾祥光.基于项目的翻转课堂教学模式的研究与实践——以《大学信息技术基础》为例[J].赣南师范学院学报，2015.36（3）：90-93.