基于學生綜合能力培養的數控銑床實訓教學改革與研究

孫建華 王亮 孟兆生

摘要：工程實訓是工科院校培養學生工程實踐能力的重要平臺，文章通過對我國數控銑床實訓教學模式現狀的研究，發現實訓教學存在的諸多問題，針對問題創新改革教學模式，引入自主設計教學內容，初步解決了“不能以學生為中心、一臺設備多名學生操作、學生掌握知識過于單一”等實踐教學問題，有效達成工程教育專業認證中對于機械類專業人才的培養目標，使學生綜合能力得到培養。

關鍵詞：數控銑床實訓;教學改革;綜合能力;非技術能力

2016年6月，隨著中國成為國際本科工程學位互認協議《華盛頓協議》的正式會員，全國各大高校大力開展專業建設，力求盡早通過工程教育專業認證，實現與國際工程教育接軌。工程教育專業認證中對培養學生12項能力提出具體要求，分別為工程知識、問題分析、設計，開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理以及終身學習能力。由此可以看出，學生的技術能力與非技術能力得到充分培養已成為工程教育的發展趨勢。工程實訓是工科院校不可或缺的實踐教學課程，是培養學生工程實踐能力的重要平臺，要想提高學生的綜合素質，就要從每一項實訓課程入手。文章以數控銑床實訓課程為例，打破傳統教學思想，創新實訓教學模式，真正達到通過工程訓練培養學生綜合能力的教學目的。

一、我國數控銑床實訓教學模式現狀

通過與國內各大兄弟院校的工程訓練中心的交流學習，我們了解到絕大多數數控銑床實訓教學模式總體相差不多，主要分以下幾類：

（一）針對機械類學生的教學模式

機械類學生需掌握安全知識、程序編制、機床操作（包括刀具、夾具、量具的選擇和使用）等，所以對于這類學生的數控銑床實訓教學時間要相對較長，且絕大部分時間為教師給出固定零件圖，學生自主編程并進行機械加工。

（二）針對近機類學生的教學模式

對于這類學生的數控銑床實訓教學時間適中，學生一般只需掌握安全知識和機床操作即可，程序編制只作為了解，教師只需給出具體零件圖紙、加工工藝和程序，由學生進行機械加工。

（三）針對非機類學生的教學模式

對于這類學生的數控銑床實訓教學時間最短，主要以認知工程文化、了解工訓安全和工程制造為主。由于此專業學生的專業特殊性，教師在上課時主要以講解操作為主，一般不會讓學生上機操作，以免發生安全事故。

二、目前數控銑床實訓課程存在的問題

由于教學方法、教學模式和教學內容設置存在缺陷，導致數控銑床工程實訓教學效果不理想，存在問題主要有以下幾類：

（一）受教學方法影響，教學過程不能做到以學生為中心

整個數控銑床實訓課程主要以教師講解為主，學生一般被動地接受知識，這與工程教育專業認證中“以學生為中心，以教師為輔助”的理論相違背，學生的學習興趣和學習積極性也很難被調動。

（二）受教學模式影響，頻繁出現一臺教學設備多名學生同時操作現象

由于數控銑床實訓學生所學內容基本相同，按規定完成加工的作業件都是相同的，所以學習進度幾乎一致，這就造成在實訓最后階段，所有學生都集中到同一時間段進行上機操作，經常出現一臺設備多名學生操作的現象，這樣影響實訓效率，而且存在嚴重的安全隱患。

（三）受教學內容影響，學生掌握知識過于單一

受所學內容都相同的影響，學生在完成作業的過程中，難免會出現互相借鑒，甚至是互相抄襲的情況，這樣就造成如果換一個零件，其加工工藝設計以及程序編制等過程就很難完成，使學生掌握知識過于單一。

三、基于培養學生綜合能力的數控銑床實訓教學改革與研究

針對以上數控銑床實訓教學中存在的問題，以及工程教育專業認證中對培養學生能力提出的具體要求，實訓教學創新改革已經勢在必行，筆者以機械類專業為試點班，通過對數控銑床實訓課程進行創新改革，在培養學生技術能力的同時，使學生的團隊協作能力、自主學習能力和創新能力也得到鍛煉和培養，從而提高學生綜合能力。

（一）根據機械類專業培養目標制定數控銑床教學目標

工程教育專業認證標準中對機械類專業共提出4項培養要求，其中第2和第3項要求又都細分為3小項，這其中有3項培養要求可以通過工程實訓課程來達成，根據機械類人才培養目標制定5項數控銑床教學目標：第一，通過同組同學共同設計作業件，鍛煉和培養學生制圖能力、計算能力、團隊協作能力、創新能力和自主學習能力;第二，通過繪制CAD圖紙和編制程序，鍛煉和培養學生使用計算機軟件能力;第三，通過作業件加工工藝設計，鍛煉和培養學生基本工藝操作等基本技能;第四，通過對作業件的機械加工，鍛煉和培養學生初步掌握并使用各種機床設備和現代化工程工具的能力;第五，通過數控銑床實訓教學課程，培養學生的安全意識和終身學習的好習慣。

（二）數控銑床實訓教學改革

為了使學生的技術能力和非技術能力協同發展，從而提高學生綜合素質。數控銑床實訓課程打破傳統教學思想，創新實訓教學模式，重新設置教學過程，如表1所示。

在教學過程中，將學生分成多個組，每組由兩名學生共同完成作業件的設計及加工，由表1授課內容6可以看出，創新改革后的數控銑床實訓教學內容主要增加了自主設計作業件，不再是教師提供單一零件圖的形式，這使整個教學模式都發生了變化，教師從主導教學變為輔助指導，學生從被動接受知識變為自主創新設計，大大提升了學生學習的積極性和興趣，真正做到“以學生為中心，以教師為輔助”，教學理論與專業認證理念相契合。由于每組學生設計工件難易程度不同，并且還加入模擬仿真步驟，學生可以通過仿真加工來查錯糾錯，上機操作時間得以錯開，極大緩解了機床設備不足產生的教學壓力。對于設計難度較大的作業件，教師鼓勵學生自主學習Pro/Engineer、Unigraphics NX、Mastercam等自動編程軟件，教師在設計過程中給予指導，培養了學生的復雜零件加工能力、自主學習能力和終身學習的好習慣。

（三）教學作品展示

學生對自主設計作業件教學內容興趣濃厚，學習積極性和學習興趣顯著增強，并產生了很多優秀的教學作品。

圖1和圖2是在黨的十九大召開之際，由學生自主設計并獨立加工完成的作業件，圖3和圖4是在學生自主學習自動編程軟件后，由教師指導完成的作業件，在教學過程中，教師只負責對學生提出的工藝設計、編程以及刀具選擇等問題中遇到的困難給予解答。

四、結語

通過創新改革數控銑床實訓教學模式，初步解決了“不能以學生為中心，一臺設備多名學生操作，學生掌握知識過于單一”等實踐教學問題。完成了數控銑床實訓教學目標，達成工程教育專業認證中對于機械類專業人才的培養目標，充分調動學生學習積極性，學生技術能力和非技術能力均得到很好的鍛煉，實訓教學質量有所提升，學生綜合能力得到培養。