打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　培養(yǎng)數(shù)控人才

臧衛(wèi)榮

眾所周知，隨著現(xiàn)代技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，業(yè)已成為社會(huì)的生產(chǎn)支柱，企業(yè)使用數(shù)控設(shè)備的領(lǐng)域也越來(lái)越廣，特別是高性能數(shù)控機(jī)床的需求有較大幅度的增長(zhǎng)。

因此，21世紀(jì)機(jī)械制造行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)主要就體現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)能力的競(jìng)爭(zhēng)方面。這就急需培養(yǎng)一大批既有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，又有現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)能力，經(jīng)過(guò)職業(yè)技能訓(xùn)練，能夠在工廠第一線或技術(shù)部門從事數(shù)控機(jī)床編程與操作、使用與維修及維護(hù)等的應(yīng)用型技術(shù)人才。而市場(chǎng)對(duì)這種人才的需求恰恰又是中等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)。為此，近幾年來(lái)，浙江省許多中等學(xué)校都相繼開設(shè)了數(shù)控專業(yè)，以滿足與適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)人才的需求。由于數(shù)控技術(shù)是一門綜合技術(shù)，它是將計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電氣傳動(dòng)、精密測(cè)量、機(jī)械制造和管理信息等技術(shù)融為一體而形成的學(xué)科，是自動(dòng)化機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)器人柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等高新技術(shù)的基礎(chǔ)，充分體現(xiàn)該學(xué)科的前瞻性和拓展性。因此，數(shù)控專業(yè)緊跟著時(shí)代先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，符合時(shí)代發(fā)展要求。

但是，另一方面，由于中等職業(yè)學(xué)校生源質(zhì)量的限制，絕大部分學(xué)生文化基礎(chǔ)知識(shí)比較薄弱，而理工類的數(shù)控專業(yè)，大量的專業(yè)課必須以扎實(shí)的數(shù)學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)。根據(jù)學(xué)校的方針，基礎(chǔ)課必須服務(wù)于專業(yè)課，針對(duì)實(shí)際的情況，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課應(yīng)該作重大的調(diào)整。

一、現(xiàn)階段的課程設(shè)置和暴露出的主要問(wèn)題

課程體系建設(shè)的合理性是實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的前提條件。因此要制定合理、科學(xué)的課程結(jié)構(gòu)，必須明確本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)與人才培養(yǎng)規(guī)格，同時(shí)還應(yīng)注重綜合素質(zhì)能力的培養(yǎng)和體現(xiàn)理論與實(shí)踐并重的原則，力求形成優(yōu)化的課程體系。

數(shù)控專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)是在德、智、體全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，主要培養(yǎng)面向生產(chǎn)第一線，從事數(shù)控技術(shù)加工、數(shù)控一般編程、數(shù)控設(shè)備安裝與調(diào)試和數(shù)控加工技術(shù)管理的應(yīng)用型的機(jī)電一體化應(yīng)用人才。培養(yǎng)的人才規(guī)格，應(yīng)具有“專而博”的知識(shí)結(jié)構(gòu)。所謂“專”指的是該專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生必須具有數(shù)控專業(yè)方面的技能或特長(zhǎng)，諸如數(shù)控編程、數(shù)控機(jī)床維修、數(shù)控機(jī)床維護(hù)等方面的能手；而所謂“博”要求學(xué)生必須具有良好的思想職業(yè)道德素質(zhì)，外語(yǔ)、計(jì)算機(jī)、人文與科學(xué)知識(shí)等素質(zhì)，從而充分體現(xiàn)受教育者的個(gè)性能力與全面素質(zhì)。

基于以上的認(rèn)識(shí)，本著服務(wù)于專業(yè)課的思想，重新安排教學(xué)，本校數(shù)控專業(yè)的課程體系建構(gòu)分為四大類：公共課、專業(yè)基礎(chǔ)課(含實(shí)踐課)、專業(yè)課(含實(shí)踐課)，選修課。在第一學(xué)期以公共課為基礎(chǔ)，語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、外語(yǔ)、政治、體育健康等基礎(chǔ)課為重點(diǎn)，數(shù)學(xué)周課時(shí)為四節(jié)。目的是為提高學(xué)生的社會(huì)綜合素質(zhì)能力而服務(wù)，為下學(xué)期的專業(yè)課準(zhǔn)備。

第二個(gè)學(xué)期到第三個(gè)學(xué)期為專業(yè)基礎(chǔ)課，這是數(shù)控專業(yè)課程體系的一個(gè)主體，其功能主要是為專業(yè)課服務(wù)。使得學(xué)生不僅具有機(jī)電專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，而且還學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)在機(jī)械（或電氣）設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，有效地拓寬專業(yè)口徑和專業(yè)基礎(chǔ)，同時(shí)有利于加強(qiáng)課群內(nèi)各門課程在內(nèi)容上的銜接，主要的科目有理論力學(xué)、材料力學(xué)課程，機(jī)械原理、工程制圖課程等。這些課程是為整個(gè)專業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)方面作好輔墊，也有利于以后課程體系的進(jìn)一步整合、優(yōu)化和改革。機(jī)電傳動(dòng)控制，突出了＂機(jī)電結(jié)合，電為機(jī)用＂的特點(diǎn)，再如將工程測(cè)試與計(jì)算機(jī)信息處理整合成工程測(cè)試與信息處理代替測(cè)試技術(shù)課程，能增加測(cè)試技術(shù)與信息獲取、傳輸、存貯處理及應(yīng)用有關(guān)的內(nèi)容，體現(xiàn)出應(yīng)用性特點(diǎn)，能反映科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)和社會(huì)的不斷進(jìn)步。它既體現(xiàn)出“以創(chuàng)新設(shè)計(jì)為核心，以機(jī)械技術(shù)與信息技術(shù)結(jié)合為龍頭，以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為主線，拓寬基礎(chǔ)，強(qiáng)化實(shí)踐”的總體思想，也體現(xiàn)出課程體系建設(shè)的有機(jī)性與相互性、靈活性與可變性的特點(diǎn)。

專業(yè)課放在第三學(xué)期以及第四個(gè)學(xué)期，這部分的課程應(yīng)有必要的理論為基礎(chǔ)，但又不苛求理論的完整性和系統(tǒng)性，而是突出知識(shí)的技術(shù)應(yīng)用性，以培養(yǎng)動(dòng)手、實(shí)踐能力為目的。主要課程為數(shù)控加工技術(shù)、機(jī)床維護(hù)與調(diào)試、數(shù)控編程與操作、數(shù)控機(jī)床拆裝與測(cè)繪、數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)等。

而現(xiàn)階段本校中專班級(jí)沿用的教材是中職版數(shù)學(xué)教材，分十章，依次為：第一學(xué)期，集合、不等式、數(shù)列、函數(shù)、三角函數(shù)、平面向量六個(gè)章節(jié)；第二學(xué)期，立體幾何、解析幾何、解三角形、概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)五個(gè)章節(jié)。可是，現(xiàn)階段的理論課和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)脫節(jié)現(xiàn)象是十分嚴(yán)重的，例如，在第一學(xué)期所開的理論力學(xué)中，靜力、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)章節(jié)，力的圖示問(wèn)題中，向量代數(shù)作為研究力學(xué)的基本工具，而平面向量這一數(shù)學(xué)內(nèi)容則出現(xiàn)在第一學(xué)期下，以致于學(xué)生對(duì)于涉及向量的概念，諸如平面向量(力)的四則運(yùn)算、平面向量(力)的合成這些概念的理解有非常大的難度，專業(yè)課老師不得不充當(dāng)數(shù)學(xué)老師，從向量的基本概念講起，浪費(fèi)了大量時(shí)間，而當(dāng)數(shù)學(xué)老師在本學(xué)期下講到向量時(shí)，又作了一次重復(fù)工作。

而材料力學(xué)課程中，桿件變形、軸向拉伸和壓縮、內(nèi)力、截面法軸力、軸力拉壓桿應(yīng)力和軸向拉伸或壓縮時(shí)的變形等內(nèi)容要用到簡(jiǎn)單的微積分，而微積分這一高等數(shù)學(xué)內(nèi)容在現(xiàn)在的中學(xué)教材中已被刪除。導(dǎo)致這一部分專業(yè)課內(nèi)容無(wú)法正常講授。

在機(jī)械制圖或工程制圖課程中，學(xué)生缺乏立體幾何及平面解析幾何的知識(shí)，此部分?jǐn)?shù)學(xué)內(nèi)容在一年級(jí)下講授，導(dǎo)致專業(yè)課學(xué)習(xí)的困難。

比如圖3是汽車減速箱的立體模型，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，學(xué)生需具備相當(dāng)?shù)目臻g立體觀念和空間想象能力。

二、數(shù)學(xué)模式的革新

教學(xué)模式是保證專業(yè)教學(xué)工作質(zhì)量的重要內(nèi)容。數(shù)控專業(yè)是一門工程實(shí)踐很強(qiáng)的學(xué)科，而作為基礎(chǔ)課講授者之一的數(shù)學(xué)教師在課堂教學(xué)中，如果還是依靠以前的“一支粉筆，一個(gè)黑板”的教學(xué)手段，一方面由于課程時(shí)間的限制浪費(fèi)教學(xué)時(shí)間；另一方面鑒于目前中等職業(yè)教育學(xué)校的學(xué)生生源的素質(zhì)，僅用一個(gè)平面的圖形來(lái)講授工程的問(wèn)題，使抽象的問(wèn)題無(wú)法形象化，也無(wú)法達(dá)到良好的教學(xué)效果。今天，隨著計(jì)算機(jī)、多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)控專業(yè)的課堂教學(xué)應(yīng)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，可以購(gòu)買相應(yīng)的多媒體教學(xué)光盤或教師自己制作多媒體課件來(lái)授課，以到達(dá)良好的教學(xué)效果。

另外，根據(jù)其專業(yè)的特點(diǎn)，構(gòu)建“實(shí)踐——針對(duì)實(shí)踐的理論學(xué)習(xí)——再實(shí)踐”的教學(xué)方法，做到早實(shí)踐、多實(shí)踐、實(shí)踐教學(xué)不斷線。

同時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容上，可根據(jù)學(xué)生知識(shí)能力結(jié)構(gòu)的不同要求，把教學(xué)內(nèi)容分成若干個(gè)模塊，有機(jī)床拆裝與測(cè)繪、數(shù)控機(jī)床操作、數(shù)控機(jī)床編程、數(shù)控機(jī)床維修等，按照“實(shí)際、實(shí)用、實(shí)踐”的原則組織教學(xué)；而理論教學(xué)則以“必須，夠用”為度，少一點(diǎn)公式推導(dǎo)，多一點(diǎn)應(yīng)用實(shí)踐，刪繁就簡(jiǎn)，確保重點(diǎn)，突出針對(duì)性和應(yīng)用性。在教學(xué)中要充分與實(shí)踐相結(jié)合，采用精講多練、邊講邊練、講練結(jié)合的形式，分模塊進(jìn)行討論式學(xué)習(xí)，每個(gè)模塊學(xué)習(xí)結(jié)束后，都必須要拿出具體的學(xué)習(xí)成果，作為專業(yè)最后的考核或鑒定的考核指標(biāo)。只有對(duì)學(xué)生按模塊進(jìn)行技能考核，才能體現(xiàn)學(xué)生的“專項(xiàng)”技能培養(yǎng)，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的工程能力、實(shí)踐能力、職業(yè)能力、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)造能力和創(chuàng)業(yè)精神。

從表1可以看到，數(shù)控專業(yè)的多門專業(yè)課用到了邏輯、精度分析和微積分這些高數(shù)的內(nèi)容。在上世紀(jì)，由于生源質(zhì)量的保證，高等數(shù)學(xué)和初等數(shù)學(xué)一直是機(jī)電類專業(yè)學(xué)生的必修課，正是因?yàn)樵鷮?shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課時(shí)得心應(yīng)手。而現(xiàn)在，客觀上并不具備當(dāng)時(shí)的條件，以至于在課堂上出現(xiàn)學(xué)生不僅不知道連加、連乘符號(hào)，對(duì)希臘字母也一無(wú)所知的局面。正是基于此，對(duì)于這些部分的內(nèi)容還是應(yīng)該重新補(bǔ)上，不強(qiáng)求理論，應(yīng)該著眼于運(yùn)用，活學(xué)更要活用。

三、對(duì)數(shù)學(xué)教師的要求

雙師型”的師資隊(duì)伍建設(shè), 人才資源是第一資源，教師是課程建設(shè)與組織教學(xué)實(shí)施的主體，其素質(zhì)高低直接影響課堂教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。而數(shù)控專業(yè)又是一門工程實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，對(duì)從事數(shù)控專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)工作的數(shù)學(xué)教師而言，應(yīng)既是知識(shí)的傳播者，也是實(shí)踐的示范者，需要一專多能，不光是數(shù)學(xué)上的行家，也應(yīng)該略懂機(jī)械的基本知識(shí)。

綜上所述，作為數(shù)控專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科是具有合理的課程體系、先進(jìn)科學(xué)的教學(xué)手段、正確合理的教學(xué)方法、完善多能的師資力量，將直接影響到本專業(yè)的建設(shè)。

（作者單位：浙江信息工程學(xué)校）