現(xiàn)代制造技能培養(yǎng)方案研究

[摘要]現(xiàn)代制造技術(shù)人才的培養(yǎng)成為高等工科院校關(guān)注的熱點。針對長江大學現(xiàn)代制造技能培養(yǎng)方案中存在的問題，提出了模塊化的理論和實踐教學體系以及分層、遞進的實施方案，提高了學生的理論學習效果和實際操作技能。

[關(guān)鍵詞]培養(yǎng)方案 現(xiàn)代制造技能 工程訓練

作為當今機械制造業(yè)的最核心技術(shù)和原動力，現(xiàn)代制造技術(shù)無疑是鑄就“中國制造”輝煌的一項非常重要的前沿技術(shù)，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是提高制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率必不可少的重要手段。迫切需要有一大批掌握現(xiàn)代制造技術(shù)的人才作為支撐。因此，如何加強現(xiàn)代制造技術(shù)人才的培養(yǎng)成為高等工科院校關(guān)注的熱點問題之一。

現(xiàn)行的培養(yǎng)模式主要是開設CAD/CAM、數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機床編成、現(xiàn)代加工方法等課程，并輔以課程實驗和數(shù)控機床操作培訓等實踐環(huán)節(jié)。主要存在下列問題：傳統(tǒng)教學方法難以滿足教學要求；實踐教學環(huán)節(jié)薄弱；理論教學與實踐教學脫節(jié)。

針對上述問題，筆者提出并實施了現(xiàn)代制造技術(shù)理論教學與工程實訓相結(jié)合的分層、遞進培養(yǎng)方案。

總體培養(yǎng)方案

從技術(shù)方面來看，現(xiàn)代制造技術(shù)涉及到精密機械、電子電路、傳感器、電力電子、計算機、通信、自動控制等多門學科的內(nèi)容，融合了當今許多先進的科學技術(shù)。該方向是機械制造及自動化專業(yè)非常重要的一個方向。從社會人才需求方面來看，目前市場最緊缺的是具有高水平的現(xiàn)代制造技能的復合型人才，這類人才主要從事數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)設計，電氣系統(tǒng)的設計，機床的安裝、調(diào)試和維修以及現(xiàn)代加工工藝方案的制定等工作。要求此類人才具有較高的專業(yè)理論水平和豐富的實踐經(jīng)驗，不僅精通數(shù)控系統(tǒng)原理，而且掌握數(shù)控編程、數(shù)控機床操作和數(shù)控維修等數(shù)控技術(shù)應用的技能。 因此，現(xiàn)代制造技能培養(yǎng)的目標為:使學生具有現(xiàn)代制造技術(shù)方面的基本理論與基本知識，具有初步分析現(xiàn)場生產(chǎn)問題和進行數(shù)控機床調(diào)試和維修的能力，具有初步數(shù)控機床操作、現(xiàn)代加工工藝規(guī)程的制定以及數(shù)控加工程序編制的技能。

根據(jù)上述培養(yǎng)目標，筆者制定了模塊化的理論和實踐教學體系以及分層、遞進的實施方案，如圖1所示。

總體實施方案：在第六、七學期按模塊講授基礎(chǔ)理論，開出相應的基礎(chǔ)實驗；應用技術(shù)部分的講授到工程實訓中心結(jié)合綜合實驗或?qū)嵱栠呏v邊應用；在第八學期初，安排3周的工程軟件實訓和2周的數(shù)控機床操作及數(shù)控機床編程訓練；在此基礎(chǔ)上，開展機構(gòu)創(chuàng)新設計和機械創(chuàng)新設計等創(chuàng)新實踐。

理論教學安排

1.教學內(nèi)容安排。德國勞耐爾教授等認為[1]，工作過程是在企業(yè)里為完成一件工作任務并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序，是一個綜合的、時刻處于運動狀態(tài)但結(jié)構(gòu)相對固定的系統(tǒng)。工作過程為導向有利于克服學科體系結(jié)構(gòu)化內(nèi)容學習的不足。從事現(xiàn)代制造技術(shù)服務或技術(shù)管理方面工作的技術(shù)人員的主要工作任務為：溝通與信息獲取，制定現(xiàn)代制造工藝方案，編制相關(guān)技術(shù)文檔， 試加工與優(yōu)化，生產(chǎn)過程管理與控制。上述任務具有程序性和并行性的特征，其核心是生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。

以《機械設備數(shù)控技術(shù)》課程為例，確定的教學內(nèi)容如下：數(shù)控機床概述；數(shù)控裝置及數(shù)控系統(tǒng)；檢測裝置與伺服驅(qū)動系統(tǒng)；數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)；數(shù)控加工工藝；數(shù)控編程技術(shù)；數(shù)控機床故障診斷與維護；數(shù)控技術(shù)最新進展及其在其他行業(yè)的應用。

2.任務驅(qū)動的教學方法。在課程的理論教學中利用多媒體、實物、錄像等多種輔助手段，采用任務驅(qū)動的教學方法[2]。學生利用教師提供的情境， 在完成教師分配的“任務”過程中， 學習教學大綱規(guī)定的理論知識， 獲得技能。依據(jù)設計任務的情境性、有意義性、系統(tǒng)性和可操作性要求，將機械設備數(shù)控技術(shù)課程教學分成六大任務，見表1。

表1 課程教學任務表

現(xiàn)代加工技術(shù)實踐

現(xiàn)代加工技術(shù)實踐共分為數(shù)控工藝、數(shù)控編程、數(shù)控機床操作和仿真與網(wǎng)絡控制等四大模塊。

1.數(shù)控工藝模塊。內(nèi)容包括數(shù)控加工工藝路線的合理制定，夾具、刀具的合理選擇與裝夾，切削用量的合理選擇，輪廓節(jié)點的正確計算，數(shù)控程序的合理編制，并通過對各種典型機床零件的工藝過程、裝夾方法、常見工藝問題的逐步分析，體現(xiàn)數(shù)控加工工藝理論的應用，從而提高學生的應用能力和工藝設計能力。

2.數(shù)控編程模塊。其包括數(shù)控車床編程、數(shù)控銑床編程、加工中心編程、數(shù)控電火花編程四個模塊。首先采用手工編程的方式作為基礎(chǔ)。第二層次則采用自動編程，針對給定的典型零件，以MasterCAM應用軟件為工具，進行計算機輔助造型、分析數(shù)控加工工藝、編制數(shù)控加工程序、操作三坐標數(shù)控機床實現(xiàn)零件的加工、用三坐標測量機對所加工的零件進行測量。側(cè)重學生數(shù)控編程、數(shù)控機床操作等技能的培訓，并使學生全面參與從零件造型到成品加工完成的整個制造過程，完整地了解數(shù)控技術(shù)的應用過程。

3.數(shù)控機床操作模塊。數(shù)控機床操作模塊分為不同機床、不同系統(tǒng)的各小模塊，在每個小模塊中先講操作面板中各按鈕的功能，然后讓學生在金銀花機電國貿(mào)系列數(shù)控仿真系統(tǒng)軟件上運行在編程模塊中所編寫的程序，來練習各機床、各操作系統(tǒng)（F AN U C、SIE M E N S、世紀星、廣州數(shù)控等系統(tǒng)）的操作方法。

4.網(wǎng)絡仿真與控制模塊。利用網(wǎng)絡仿真與控制模塊，學生可在計算機上操作模擬真實數(shù)控機床，了解數(shù)控機床操作與加工過程、完成各類加工實訓任務。數(shù)控仿真系統(tǒng)有高度仿真的數(shù)控機床控制機控制面板窗口和控制機屏幕窗口以及機床窗口，學生可以在虛擬控制機屏幕窗口中手動輸入加工代碼，也可導入其它CAM系統(tǒng)自動生成的NC代碼，而在機床窗口中實時地模擬仿真加工過程。該模塊還包括數(shù)控操作仿真考試系統(tǒng)。

通過幾年堅持不懈的教學改革和實踐，我們基本上建立了比較完整的現(xiàn)代制造技能培養(yǎng)方案，理論教學與實訓相結(jié)合，開發(fā)了具有綜合性和創(chuàng)新性的實驗及實訓環(huán)節(jié)，使學生的理論學習效果和實際操作能力得到大大提高，在我校的現(xiàn)代制造技術(shù)教學、創(chuàng)新大賽及畢業(yè)設計中都發(fā)揮了重要作用。而進一步提高理論教學與實踐教學的融合度，加強理論教學方法的靈活性，實現(xiàn)實驗和實踐的完全開放，培養(yǎng)學生獨立解決現(xiàn)代制造技能培訓中的實際問題的能力，是今后一段時間內(nèi)現(xiàn)代制造技能培養(yǎng)方案改革的重點。

基金項目：1. 湖北省高等學校教學研究項目（鄂高教20060248）；

2. 湖北省高等學校教學研究項目（鄂高教20060243）。

參考文獻：

[1]周虹.以工作過程為導向，設計數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程方案[J].科技信息，2008年第1期：198-200.

[2]楊世成.基于“任務驅(qū)動”的《數(shù)控編程》課程教學設計[J].職業(yè)技術(shù)教育，2007年第8期:77-78.

作者單位：長江大學機械工程學院湖北荊州