卓越工程師教育背景下《數控技術》課程改革的探索

摘要：為配合卓越工程師教育培養計劃的實施，以強化工程實踐能力、創新能力為核心，對《數控技術》課程進行了教學改革。實施了以案例教學法為主要特征的教學方法改革，選擇來自企業生產一線的技術資料作為案例教學內容，啟發了學生的思維，提高了學生分析和解決實際生產問題的能力；結合科研項目開設開放型實驗作為選修實驗，并在創新實踐訓練環節中設置相關的研究性課題，激發學生的創新思維。

關鍵詞：卓越工程師教育計劃；數控；教育教學改革；工程實踐

2010年，《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》出臺，其宗旨是促進我國工程教育由大變強，“卓越工程師教育培養計劃”正是在這樣的大背景下應運而生的重大改革項目。我校機械工程及自動化專業已將該計劃的申請提交教育部。在已制訂的機械工程及自動化專業卓越工程師培養方案中，《數控技術》課程是一門重要的專業課程。本專業一直堅持以提高學生動手能力、培養學生工程意識為主線的教學理念，對高年級學生在創新型工程人才的培養過程中起舉足輕重的作用，這與卓越工程師的培養目標相吻合。

一、實施典型案例或項目教學，強化學生的工程能力

《數控技術》課程是現代先進制造技術的基礎，是一門新興的機械制造及機電控制類專業必修的技術課，培養學生應用多學科知識分析問題的能力及機電系統綜合設計應用能力，從而提高學生解決實際問題和自主分析問題的能力。“卓越工程師教育培養計劃”的核心內容是培養學生基于問題、項目、案例的研究性學習方法。如：“項目教學法”就是以現代認知心理學思想、自適應學習理論和探索性學習架構為基礎，促進學生主動學習、自主發展的一種新型的教學方法。讓工程教育回歸工程，提高學生的工程能力是工科類學校實施卓越工程師計劃的主要目標。因此，本專業旨在以強化工程實踐能力為核心，重構專業課程體系和專業教學內容，注重完成項目的全過程，形成一種以互動式學習與探索為特征的教學方式。理論與實踐教學有機結合充分體現在項目教學過程中，以此發掘學生的創造潛能，培養學生的綜合能力。課程教學中選擇來自企業生產一線的工程案例作為教學內容，呈現實際生產所存在的問題和需求。因此，對《數控技術》課程教學內容進行更新，將工程實例作為案例教學的內容之一，對增強學生的工程能力大有裨益。在《數控技術》課程中實施以案例教學法為主要特征的教學方法改革，在實際生產中精選典型工程案例，指導學生如何運用所學知識解決這些案例問題。如：《數控技術》中的“數控加工工藝”部分應用性很強，課堂上單純灌輸的理論知識還不足以講清楚相關內容，通過大量的案例講解才能解決問題。案例教學的互導式教學方法體現了課程的亮點，學生的學習興趣濃厚、積極性逐漸提高，學習效果也大大改善。

二、實施創新實踐教學，培養學生的創新能力

實驗和實踐是培養工科學生創新能力的主要途徑，但是理論教學課程中一般不可能設置太多的實驗或實踐環節。這樣，《數控技術》課程根據教學內容的需要，采用兩種獨特的方式：一是開設開放型選修類實驗，包括“數控車床加工非圓曲線零件”、“數控鉆銑零件加工（綜合類零件編程加工）”等實驗項目，作為理論課程實驗的補充，學生根據自己的興趣愛好和自身實際需要自愿進行選修，成為人人可以參與的實踐活動；二是修訂新的培養計劃，開設出創新實踐環節，配合教學計劃中的專業課程設計，同時利用教師的科研項目開發“數控加工工藝研究”方面的研究性課題供學生選擇，這些課題均來自于教師的科研項目，需要綜合運用多門機械自動化專業理論課程。2012年修訂的培養方案中，實踐教學在教學計劃中的比重提高，實踐教學內容更新補充，實踐教學體系進一步完善。學生自主查閱文獻并確定方案、自己選用合適的工藝方法、編程設計、加工過程實施加工、檢測、評定和改進加工產品的質量，這樣，學生可以提高實踐操作和動手能力，掌握科學的研究方法。

1.建立“現代制造系統”的校內專業化實驗室。購置了數控車床、鏜銑加工中心、線切割機床、數控焊接機、內外雕刻機、三坐標測量儀、機械手、數控加工刀具、夾具等硬件。建設了CAD/CAM機房，配齊了UG、Pro/Engineer、Solidworks、數控加工仿真等軟件供學生上機實習。

2.學生在上機床操作前，使用數控加工仿真軟件、三維CAD/CAM自動編程與加工模擬軟件，先在電腦上模擬仿真加工過程，以此驗證加工的正確與否，有助于提高加工操作的正確性和效率。

3.學生在現代制造系統實驗室學習操作數控設備、擬定加工方法和鞏固加工工藝知識，同時，學生在參與教師科研項目中掌握其研究過程。在適當時機教師再指導學生申請校級、市級和國家級大學生科研創新計劃項目。學生能充分發揮自主的創造性能力，展示自己的創造性思維，實現卓越計劃的人才培養目標。

4.參與教師科研項目，實現產學研結合。為學有余力的學生提供直接參加或獨立完成科研項目的機會，引導學生進入科學前沿、了解科研發展動態、啟發創新意識、提高動手能力。

5.聯合大型機械裝備及制造企業，建立校外實習基地。從企業選拔實習指導教師，可以是工程技術人員或資深技師。

三、打造校外實習基地建設的創新模式

作為數控人才培養基地的高等院校，在教學中必須隨著數控設備和企業先進生產方式的發展而改革，許多新設備、新方法和新工藝的出現，使得高校相關課程的教學內容必須隨之更新和完善。實習基地建設發展的本質和核心問題是有效溝通，針對目前工科專業校外實習基地建設過程中普遍存在的問題，建立一套科學的組織溝通機制，構建合理的實習組織管理模式，建立一支有經驗的導師隊伍是成功開展實習的保證。

1.建立有效的溝通機制。實習學生、專業院系、生產企業是與校外實習基地密切相關的三個方面，其中院系處于核心位置。打造一支既有實踐經驗又有理論高度的實習指導教師隊伍，建立實習基地激勵機制，學校和企業制定的教學計劃和實訓方案具有針對性、實用性和柔性，才能更好地發揮實習基地作用。

2.強化實習的過程管理。實習基地管理模式包括實習前準備、實習中監管、實習后評估。實習由指導教師帶隊，委托企業進行日常管理。實習結束后進行效果全面評價，提高實習基地建設與管理水平。實習基地構件一個過程監控平臺，包括：①信息系統；②實習計劃設置；③實習崗位管理；④過程監控；⑤實習評價反饋；⑥統計分析。

通過在《數控技術》課程中實施案例教學、創新實踐、實驗教學、開設開放型實驗和創新實踐訓練環節，可以在一定程度上提高學生工程能力、激發學生的創新思維，同時，著力打造校外實習基地建設的創新模式，為培養卓越機械工程師奠定基礎。

參考文獻：

[1]宋佩維.卓越工程師創新能力培養的思路與途徑[J].中國電力教育，2011，（7）：25-27.

[2]王雷，凌雪.機械專業卓越工程師培養實施的思考[J].中國現代教育裝備，2012，（1）：50-52.

[3]王浩程.面向卓越工程師培養，構建現代工程實訓平臺[J].中國大學教學，2011，（6）：83-85.

[4]施菊華.大學生創新能力培養機制的構建與實施[J].重慶工學院學報（社會科學版），2009，23（5）：179-181.