面向“中國制造2025”的《數控技術》課程教學改革研究

王全龍 武美萍 呂彥明

摘要：“中國制造2025”提出了實現制造強國戰略目標，其本質要求是實現數字化制造和智能制造。未來十年，制造行業對數控機床和數控技術人才的需求將會大幅度增加，這就對《數控技術》課程的教學提出更高要求。針對《數控技術》課程傳統教學體系中存在的問題，《數控技術》教研組開展了基于“卓越課程”的《數控技術》教學改革實踐，提出了采用“基于課題的啟發式教學、基于課程知識的循序漸進式教學、多效合一的雙語教學以及實踐型鏈式教學”的創新型綜合教學模式，通過分層次、多元化的教學實踐活動、數控編程訓練、上機實驗操作和數控加工比賽等豐富的學生能力培養手段，建設具有綜合實驗體系和雙語教學的《數控技術》卓越課程。卓越課程的教學改革實踐激發了學生的學習興趣和潛能，提升了學生的自我學習探索數控技術前沿知識的能力和科技信息的利用能力，為培養創新型人才奠定基礎。

關鍵詞：中國制造2025；卓越課程；數控技術；教學改革；智能制造

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）37-0096-03

當前中國經濟正經歷產業結構調整升級，對制造業的總體要求是由“制造大國”轉變為“制造強國”，其本質是實現數字化制造和智能制造[1]。未來一段時間內，數控機床的普及率必將會大幅度提高[2，3]。同時“中國制造2025”提出了堅持“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本”的基本方針，因此能否實現中國的“制造強國”夢的關鍵在于培養一批具有深厚的理論基礎和扎實的實踐能力的數控人才[4-5]。這就對本科生《數控技術》的教學提出了更高的要求，不僅要實現數控技術理論知識的傳授和實踐能力的鍛煉，而且應緊跟國際數控技術的發展，培養學生國際化交流的能力，同時還需注重對創新性研究課題的引入及研究問題的深入探討，激發學生的創新能力和創新意識，以適應國家對高級數控技術人才的要求。顯然，沿用傳統的教學方式和方法無法達到這樣的教學目的，同時《數控技術》的教學內容本身涵蓋了機床、機械加工工藝、機電控制和計算機編程等機電一體化等課程知識，是一門綜合性、實踐性非常強的課程，涉及到的專業詞匯具有代表性和通用性[6-8]。在這樣的自身課程特點和國際國內背景下，對《數控技術》課程傳統的教學體系進行“卓越課程”改革，采用雙語教學、啟發式教學、實踐型鏈式教學的創新型混合教學模式授課，在人才培養方面起到了事半功倍的效果。

一、卓越課程教學模式的改革創新

根據傳統的《數控技術》課程教學模式中暴露出來的學生在學習過程中“主動性不強、互動性很少、實踐性較差”等問題，課程組成員通過多次研討交流，結合實踐教學經驗，革新數控技術的教學模式，采用基于課題的啟發式教學、多效合一的雙語教學、基于課程知識與科研成果的循序漸進式教學及實踐型鏈式教學等多種教學模式相結合，提出創新型綜合教學模式，通過分層次、多元化的課堂教學和實驗教學實踐活動，建設了具有綜合實驗體系和雙語教學的數控技術卓越課程。利用比較完善的教學實驗與實踐條件，在本課程教學的后期舉辦了數控編程和數控加工比賽，對優勝者給予獎勵，進一步激發了學生學習的積極性。

通過數控技術卓越課程教學模式的改革，采用多種創新教學模式結合，既能使學生掌握系統扎實的基礎知識，同時還能拓展完善數控技術或機電一體化知識的體系結構，提高了解決實際工程應用問題的能力，拓展了學生的國際視野，提升自我學習探索數控技術前沿知識的能力，提高了科技信息的利用能力，為培養國際型創新人才奠定了基礎。

二、卓越課程教學內容的改革

（一）從注重知識傳遞過渡到注重對能力的培養

通過分層次、多元化的教學實踐活動，使學生不僅掌握本課程的理論知識，而且還掌握了知識的應用方法；通過基于課題的啟發式教學和加工實例研究等形式的教學方法，培養學生的學習興趣，培養學生將理論知識應用到工程實踐的能力，并能使學生積極主動地投入到課程的學習過程，進而使學生深入理解課程教學內容，在此基礎上鍛煉學生的動手實踐能力。

（二）采用現代化教學手段和科學的教學方法

課程教學中逐步采用電視錄像片、電子教案、CAI課件、模擬軟件、網絡課件等多種方式；實踐教學過程中采用仿真、濃縮、多媒體軟件等手段，把圖像、二維和三維動畫、音頻、視頻等表現形式集于一體，并創造機會讓學生自己動手編寫數控程序并進行機床加工操作，實現課程教學改革的突破與創新。授課教師制作和搜集了大量動畫、數控機床及其部件實物圖片、加工過程的錄像等素材，制作的課件內容豐富、圖文并茂、條理清晰醒目，有效地解決課時少與知識量大的矛盾，提升課程教學質量，增強學生的學習能力和實踐操作能力。

（三）構建適應《數控技術》課程教學的綜合實驗體系

加快實驗教學的改革與建設，構建一個適應課程教學、體現實驗特色的《數控技術》課程綜合實驗體系。把數控實驗教學環節，由單一的課內驗證性實驗，建設成既有認知、驗證性實驗，又包含綜合性、提高和創新性的實驗教學；既有緊密圍繞課程內容的課內必做實驗，也有延伸課程內容的課外選做實驗；既有培養專業興趣、開拓知識面的觀摩性實驗，也有自行設計、操作的研究創造性實驗，努力提高學生的數控實踐、動手能力，加深對學習內容的理解。增加計算機自動編程與加工內容，灌輸計算機輔助設計、編程與制造的思想。

（四）在雙語教學中要立足于以學生發展為本

通過激發學生學習興趣，逐步推進課程教學內容，不僅要確保雙語教學與中文授課同等教學水平，還要提高學生的專業英語應用能力，在擴充專業詞匯量的基礎上，鍛煉學生英語思維的能力，培養學生英語表達能力，拓展學生的國際視野，提升自我學習能力，鼓勵學生探索數控技術前沿知識，提高其科技信息的檢索和利用能力，有利于學生專業素質的增強和綜合能力的提高，為國際創新型人才的培養奠定了基礎。

三、卓越課程教學改革的實施過程

（一）課堂教學過程采用多種現代化教學方法與創新型綜合教學模式

傳統板書、板演是十分有效的傳授知識的方式。但是，對于數控加工過程以及數控程序仿真等“動態”效果，傳統教學方法表現出不足。作為現代化教學方法之一的多媒體教學，可以用逼真、形象、生動的效果演示原理、過程，而且知識傳遞速度快，單位時間傳遞的信息量豐富，日益被教育界所接受和使用。本課程恰當地利用PPT課件、錄像、投影、動畫等多媒體手段，使教學形式活潑生動，信息量和直觀性增加。有利于調動學生學習的積極性和主動性，激發學生的創造性思維，提高對本課程的興趣。

（二）靈活運用課堂授課語言

在雙語教學過程中，靈活使用英文形式多媒體課件和英文板書輔助教學，視學生英語水平和學科知識的難易程度不同，調整英語授課比例，達到雙語教學的最優目的。教師力求做到不僅在形式上符合雙語教學對英語授課比例的規定，在英語授課的內涵上注意用英語講解學科知識內容而非朗讀英文原版教材的內容。我們在課程開始時安排學生熟悉專業詞匯，用英文講授一些較容易理解的原理和定義，以鍛煉學生用母語之外的語言去理解和思考專業知識的能力。在培養起學生用外語學習專業知識的興趣和能力之后，用英文講授部分教學內容，對于難理解的教學內容，用英文講授之后，仍進行必要的中文解釋，以確保學生學習質量。

（三）富有特色的多媒體課件

利用英語為主的課堂授課語言講授《數控技術》，并將專業英語知識有機地融入到學科知識中，必須將教學內容進行提煉和濃縮，并有效地利用多媒體等現代化教學手段，才能在有限的課堂時間內，保證學科知識的傳授和正常的教學進度。

（四）教學方式的革新

由于本課程涉及面廣而學時數有限，在雙語教學過程中，注重先簡練地描繪出某章節整體框架，用清晰的語言講明整體與各組成部分之間的邏輯關系，以及需要掌握的重點，然后逐步展開深入，充實必要的實例和圖片動畫。變單純施教為教學相長，注意與學生有更多的互動，課堂討論、習題講解及分析總結等內容，加強學生對知識要點的理解和分析問題能力的提高。章節結束時讓學生有準備的自我總結，并在課堂上交流等做法活躍課堂氣氛，促進學生運用英語表達自己和參與討論。由于近年來大學生英語水平相比以前有較大提高，對雙語教學模式大多數學生很快就能夠較好的適應，而且學習積極性很高，絕大多數學生能用英文完成作業。

四、卓越課程教學改革的實施效果

通過卓越課程的實施，學生學習能力和實踐能力得到了顯著提升。

1.學生學習的主動性明顯提升。通過課后作業、上機編程實踐與數控加工實驗教學等多種實踐環節，提高了學生學習的興趣，加深了學生對教學內容的理解和掌握，同時培養和加強學生解決實際問題和動手實踐的能力。利用本課程比較完善的教學實驗與實踐條件，在本課程的后期舉辦了數控編程和數控加工比賽，并對優勝者給予獎勵，進一步激發了學生的學習積極性。在江蘇省大學生先進制造技術創新制作大賽上，參賽學生以熟練的編程和數控加工操作贏得獎項。

2.學生的專業英語水平顯著提高。課程改革前，很多學生存在這樣的觀念：認為《數控技術》課程最有用的知識是數控編程。實際上數控知識包括了機械、電氣、電子、控制等多門學科豐富的知識，是多門學科知識的綜合應用，更是多門學科知識的集成提高。通過雙語教學實踐，學生的多學科綜合知識和本專業外語水平得到明顯提高，提升了學生綜合學習閱讀英文文獻的能力，擴展了學生對國際數控技術發展現狀的認識，并通過教師的關注與講解，讓學生更好的了解數控技術發展前沿，有利于培養學生的創新思維和創新意識。

3.學生的工程素養得到了提升。在教學實踐中，貫穿了鮮活的工程應用案例，并通過對工程案例的剖析和綜合，讓學生自己動手實踐，系統地了解工程實施過程，培養學生的工程實踐能力；并可以使學生從教學過程中體會到數控知識對機械工程系統各方面作用的效果，使學生自覺形成從工程應用系統的角度，考慮數控知識及機電一體化知識在工程實際中的應用，培養學生的工程實踐思維，提升學生的工程素養。

五、總結

通過《數控技術》卓越課程教學改革，創新了教學模式，豐富了教學內容，加強了實踐教學過程，并探索性的開展了雙語教學，取得了良好的教學效果。《數控技術》教學過程的實施，激發了學生學習興趣和潛能，提高了學生的數控實踐、動手能力和解決實際工程應用問題的能力；同時雙語教學過程的實施，拓展了學生的國際視野，有利于學生素質的增強和競爭能力的提高，為國際創新型人才的培養奠定了基礎。

1.課程建設以學生為出發點、中心和目的，以激發學生的興趣為基礎，同時培養學生的自信心和創造力，進一步促進學生的個性發展和全面發展。創新教學模式，倡導啟發式、探究式、討論式、參與式教學，鼓勵研究性教學，并通過合作學習、小組討論、項目學習等方式，營造開放、協作、自主的學習氛圍和批判性的學習環境。

2.精心組織、設計與課程理論部分相配套的課程實驗、案例分析、課程大作業等，鼓勵學生參與相關課題研究、課外科技活動等創新活動。豐富教學內容，引入具有先進性、科學性和經典性的教學內容，廣泛吸收先進教學經驗和優秀教學改革成果，能及時反映本學科領域最新科技成果，同時體現社會經濟發展對人才培養提出的新要求。

參考文獻：

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