基于工作工程系統化的《數控技術》課程建設

馬志誠 李映輝 曾謝華

[摘? ? 要]在學習德國職教模式辦學實踐成果的基礎上，廣泛吸取國外課程建設成功經驗，消化吸收先進國家教學課程包，根據學生具體情況因地制宜地進行《數控技術》課程建設。

[關鍵詞]課程建設;數控技術;工作過程系統化;典型工作任務

[中圖分類號]G712;TG659-4 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）12–00–04

[Abstract]On the basis of learning the practical results of German vocational education mode， we extensively absorb the successful experience of foreign curriculum construction， digest and absorb the teaching curriculum package of advanced countries， and carry out the curriculum construction of "numerical control technology" according to the specific conditions of students.

[Keywords]course construction; numerical control technology; systematization of working process; typical tasks

將德國“雙元制”職業教育模式和課程實施方案引入《數控技術》課程建設，在典型工作任務的設計中，組織專業指導委員會委員，組建典型工作任務設計團隊，共同開發出《數控技術》課程典型工作任務，充分實現產教融合、理論教學與實踐教學深度融合的建設思想。

德國最早將“關鍵能力”培養納入人才培養全過程，《數控技術》課程建設很好地學習了德國的這些理念。關鍵能力是一種跨職業能力，是指專業以外的能力，是方法能力、社會能力和個人能力的進一步發展，是從業者綜合職業能力的重要組成部分。因此，此次《數控技術》課程建設是以培養學生獲得一種非常有價值的、與人綜合素質有關的——“關鍵能力”的培養為宗旨，使學生在獲得知識的同時，具有勝任新工作、適應新環境和可持續發展的能力，課程建設充分體現了這種思想。

1 《數控技術》課程建設保障

《數控技術》課程建設，相關保障的支撐先行——課程基礎保障、師資隊伍保障、實訓條件保障、教材基礎保障、建設模式保障、教學條件保障、相關制度保障。以下介紹其中的兩項課程建設保障。

1.1 做好產學研結合的教學模式制度保障

《數控技術》課程建設的主題內容充分考慮在教學中學生在企業的實習內容。建立產學研校企合作制度，與行業企業合作，利用社會資源，使學生能夠到企業進行數控專項實訓，保證學生數控專項技能得到鍛煉，同時也是為了讓教師更多的接觸生產實際，數控技能能力得到提高。為使這種合作能夠長期堅持下去，就必須使企業和學校在這種合作中得到雙贏。聘請企業高素質、高技能人員為《數控技術》課程建設指導成員和數控實踐教學指導教師，讓企業人員參與課程建設和與之相關的實踐教學指導管理工作;學校數控相關科研技術資源、信息資源、人才資源均可以和企業實現共享;學校優先為企業提供就業優秀人才;企業每年根據需要，接收相關專業學生到車間參加實習鍛煉、并按照協議要求配備實踐指導教師，與學校隨行指導教師共同完成學生實習指導及管理工作，學校按照相關規定給企業指導教師發放課時費，配合企業進行學生實習管理，產學研結合的教學模式制度保障使項目中典型案例得到很好的理論和實踐的鏈接與細節的研究。

1.2 做學教一體的標準模式保障

在《數控技術》課程建設過程中，采用工作過程系統化的思路進行建設，在進行典型工作任務設計的過程中充分考慮“做中學”的問題，將每個學習任務設計成理實一體化項目，采用理實一體化教學。配合理實一體化教學的實施，建設理實一體化教室;做好信息化及共享型教學資源庫建設，以網絡教育廣泛、快速、準確的優勢對傳統教育方式進行補充，使受眾更廣泛，能夠充分實現教育的社會價值。信息化建設是建設高標準職業院校的基本要求，對促進學校教學和管理的現代化有著重要意義;營造現場氛圍，設計情境化教學，構筑包括教師應用系統、學生應用系統、錄播管理系統、智能考試系統、學術論壇、員工培訓系統、業務管理系統等模塊在內的信息化網絡。使教師可以通過網絡工作、學生可以通過網絡自主學習、企業員工可以通過網絡獲得培訓、管理者可以通過網絡進行管理，推進教學資源的建設與共享，針對需求量大、覆蓋面廣的專業，建設包括教學授課計劃、課程目標與標準、教學指導、骨干教師錄像、教學內容、實訓實驗、試題庫、課件庫、素材庫、培訓模塊、學習評價以及精品課程、網絡課程等內容的共享型教學資源庫，為個性化教學與協作式學習提供途徑、為終身學習與職業培訓提供服務，培養人才的信息化能力和信息化素質。

2 按照工作過程系統化組織《數控技術》課程建設

按照工作過程即資訊、計劃、決策、實施、檢查和評估六個步驟組織《數控技術》課程建設。圍繞學生的學習狀況，教師對學生學習過程進行控制，以學生為主體，圍繞典型工作任務的實施，實現思維能力、學習能力、操作技能、合作能力的提高。建設考核方式，依據學生完成成果的質量與綜合表現，采取學生自評、互評和老師參與評定相結合的辦法，確定課程的成績。

將典型職業教育模式和課程實施方案引入的《數控技術》課程建設，典型工作任務依據加工手段劃分，但在排序時按照學生的認知順序與加工手段的相關性來排序的，簡單的，學生易接受的排在前面，與該工作任務有關聯的排在其后。典型工作任務下面的子任務按照加工元素劃分，按照由簡單到復雜的順序排列。如，整個課程選擇一套模具的關鍵零件作為載體，這樣，在課程結束之后，學生對模具的加工就會有一個清晰的認識，再通過最后典型工作任務的深化學習，學生就會自己較為合理地選擇加工手段來完成各零件的加工，達到了《數控技術》課程學習目標。

2.1 《數控技術》課程定位

本課程在學習了機械制圖、機械制造技術、金屬熱加工與熱處理、機械制造工藝等課程的基礎上，進行數控編程與加工操作的教學，為1+X數控考證實訓及其他后續課程的學習奠定基礎，具有承上啟下的作用，是一門專業核心課、職業技能課。

2.2 《數控技術》課程設計

課程設計理念：以職業崗位能力分析為依據，構建基于工作過程的課程體系，突出高職教育教學特點，將課程模塊化，突出職業能力培養，將工學結合的思想貫穿在整個課程教學過程中，實現理論教學和實踐技能培養有機結合。

課程設計思路：根據課程特點以及學生的認知規律和職業成長規律，以職業工作過程構建課程典型工作任務。將工作任務按從易到難、從簡單到復雜的過程確定教學內容和教學順序，依托數控實訓基地，模擬企業的分工制，按實際工作過程組織和實施教學。

《數控技術》課程所開發出的教材高職高專學生使用，簡單實用，以項目為驅動，涵蓋數控技術基礎知識、數控車、數控銑、數控加工中心的基礎知識以及典型數控系統介紹、自動編程的基礎知識，以項目教學為線索，均以簡單實例引領學生步入數控技術。

例如教材自動編程這一章節中對一個典型零件三維建模后自動編程，使學生學會合理、科學地對具體的工程問題作實際分析，提高了學生的分析問題、解決問題的能力。與同類書籍比較，更簡單、實用，內容更全面。

2.3 《數控技術》課程內容組織

課程內構建兩大模塊，數控車床編程與加工數控銑床/加工中心編程與加工，按工種進行了設計與組合，結合國家職業標準，以工作任務為導向，以真實零件為載體。數控車編程與操作是數控程序編制與加工的基礎，車削類零件在機械加工中占有較大比重但輪廓較簡單。數控銑床編程/加工中心編程指令相對復雜，銑削類零件種類多、形狀復雜。通過學習，學生在就業時，可根據企業需求及自身優勢進行工種選擇，拓寬就業渠道。在學生的職業發展中，具有向數控機床操作員、數控加工工藝員、數控零件程序員、數控機床調試與維護等方向發展的能力。

2.4 《數控技術》課程教學環節設計

逐步在專題實驗、課程設計、校外實訓中推廣項目建設中得到的參考標準，表單參考標準的實施大大提高了老師與學生的工作與學習效率。根據人才培養方案編好后本的教材成為培養學生職業教育、職業技能、就業創業和繼續學習的重要載體，將過程考評與結果考評并重，將理論考評與實踐考評并重。提出活動評價體系，除常規意義上的考核評價外，還設計有資料收集、課堂活動、角色扮演、參觀、調研、網絡搜索、面批、指定崗位分析等活動評價環節，給出了明確詳細的評價標準，并將工作習慣、協作精神等納入考核，從而體現出對學生專業技能和綜合素質的培養。

3 《數控技術》課程設計典型工作任務設計

（1）在典型工作任務開發中，組織骨干教師和企業專家，組建典型工作任務建設團隊，共同開發數控技術典型工作任務。全部實現職業能力和職業素質培養相結合、理論教學與實踐教學高度融合的設計思想。打破傳統數控技術知識體系的系統性、完整性，堅持職業導向，讓數控技術教學滿足專業課教學需求。弱化理論推導，強化能力培養。瞄準高職高專培養目標，以“必需”“夠用為度，刪去繁瑣的原理和理論推導。將大量實際生產案例引入教材。無論案例、概念的歸納，還是理論的應用都起到了舉足輕重的作用。以項目建設的方式進行教材新編。建成集理實一體化教材、教學活動設計、多媒體教學課件、自主學習網絡化課程、能力化評價項目庫等為主要內容，以音頻庫、視頻庫、案例庫、動畫庫、圖片庫為配套內容，具有服務教師教學及滿足學校師生、企業員工、社會不同學習者網絡自主學習與創新創業需求、企業培訓課程開發等功能的立體化教材。

（2）根據產品制作、設備類型、生產技術與工藝、故障排除、職業活動或提供服務等工作任務，設置典型工作任務，實現理論教學與實踐教學，將職業技能鑒定內容融入典型工作任務中。依據每一個知識點在人才培養框架教學計劃中的作用與地位確定典型工作任務載體類型。

例：采用半徑編程方式編寫零件的加工程序。

工藝分析：本例題是一個圓弧的綜合加工實例，對零件的尺寸要求主要是圓弧連接要求光滑過度，編制程序時采用調用子程序方式對外形加工;

工件裝夾：三爪卡盤裝夾工件的右端;

刀具選擇：T1外圓刀;

切削用量：背吃刀量為2 mm，進給速度為F0.2;

工件坐標系：選擇零件右端面的中心作為工件坐標的原點位置;

工作任務設計原則：從易到難、從簡單到復雜，滿足學生的認知規律和職業成長規律。數控技術經典內容的有效整合，以職業技能要求為依據，組織教學內容;以職業標準為目標，完善課程標準和評價標準的建設;結合崗位標準，規劃核心章節和訓練環節，確定課程標準，強化過程評價和職業資格評價;國家的職業標準要求與實際就業崗位的統一。

例：數控銑床的工作方式。

與加工中心相比，數控銑床除了缺少自動換刀功能及刀庫外，其他方面均與加工中心類同，也可以對工件進行鉆、擴、鉸、锪和鏜孔加工與攻絲等，但它主要還是被用來對工件進行銑削加工，這里所說的主要加工對象及分類也是從銑削加工的角度來考慮的。

平面類零件加工面平行、垂直于水平面或其加工面與水平面的夾角為定角的零件稱為平面類零件。根據定義，如圖2所示。

目前，在數控銑床上加工的絕大多數零件屬于平面類零件。平面類零件的特點是，各個加工單元面是平面，或可以展開成為平面，圖2中的曲線輪廓面M和正圓臺面N，展開后均為平面。平面類零件是數控銑削加工對象中最簡單的一類，一般只須用3坐標數控銑床的兩坐標聯動就可以把它們加工出來。

加工面與水平面的夾角呈連續變化的零件稱為變斜角類零件，如圖3所示。這類零件多數為飛機零件，如飛機上的整體梁、框、緣條與肋等，此外還有檢驗夾具與裝配型架等。變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條直線。最好采用4坐標和5坐標數控銑床擺角加工，在沒有上述機床時，也可用3坐標數控銑床上進行2.5坐標近似加工。

曲面類（立體類）零件如圖4所示。

加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件。

零件的特點其一是加工面不能展開為平面;其二是加工面與銑刀始終為點接觸。此類零件一般采用3坐標數控銑床。

4 通過課程診改建立課程建設長效機制

根據數控機械加工崗位特點及職業資格標準要求，本課程的學習評價采取過程評價與終結評價相結合、學生互評與教師評價相結合的方式，過程評價的重點是考核基本素養、工藝設計程序編制仿真加工、零件數控加工等。建立常態化的課程建設可持續的診斷與改進工作機制，開展對課程建設水平和教學質量的診改，形成常態化的課程質量保證機制，提高課程建設水平和教學質量。

5 《數控技術》課程建設完成后取得的成果

5.1 模范帶頭作用

課程建設成果在省內起到模范帶頭作用，課程開發流程與方法作為主要培訓內容在職業學校新入職教師、雙師型教師、骨干教師、優秀青年教師跟崗訪學的國培省級培訓中進一步推廣。

5.2 推進專業教學資源的建設

課程建設推動包括教學計劃、教學目標與標準、優秀教師錄像、教學內容、實驗實訓、教學指導、試題庫、課件庫、素材庫、培訓模塊、學習評價以及精品課程、網絡課程等內容。

5.3 課程建設成果有效推動各類比賽

課程建設成果與微課比賽、說課比賽、信息化教學設計比賽以及職業技能比賽有機結合，組織團隊成員多次在各級賽項中獲得好的成績。

5.4 探索出課程開發模式后推廣到其他課程的開發中

根據數控技術課程開發中得到的經驗迅速拓展了機電一體化技術其他課程的開發。

5.5 學生在相關崗位上手時間縮短

教學效果好，進一步開拓了與之相關企業的就業，與多家重點就業企業建立廣泛聯系，根據畢業生跟蹤調查結果，學生在以上單位數控技術崗位操作、維修維護數控機床上手時間縮短，提高工作效率。

5.6 信息化處理手段的提高

在教材的編寫中，增加模擬仿真軟件的使用內容，讓學生初步掌握軟件使用方法。一些較繁瑣的數學運算和數據處理由計算機來完成，從而增強學生計算機能力、圖形處理能力以及通信能力。

5.7 開發出適合高職高專的教材

課程建設成果出版的教材，適合高職高專學生使用，簡單實用，以項目為驅動，使學生學會合理、科學地對具體的工程問題作實際分析，提高了學生的分析問題、解決問題的能力。與同類教材比較，更簡單，更實用，內容更全面。在機電一體化技術、數控技術、機電設計與制造、機械制造與自動化、機電設備維修與管理等各專業得到廣泛應用。

6 《數控技術》課程建設創新點

（1）課程建設成果與微課比賽、說課比賽、信息化教學設計比賽以及職業技能比賽有機結合。

（2）通過課程建設提煉出一套行之有效的以項目管理為方法、以課程建設為載體的科研教研方法。項目建設帶動了相關成果的呈現，主要體現在科研教研、論文、著作的發表與出版。提煉的方法在后期用于后期相關項目的建設，大大提高了工作效率。

（3）課程建設項目建設中提煉出的方法、設計出的表單具有通用性，可以在同類課題中推廣，大大提高工作相率。

（4）仔細琢磨出專業技術能力通過仿真系統彌補硬件投入不足而受到的影響降低到最小的方法。

（7）隨著模擬仿真技術的飛速發展，增加數控技術模擬仿真軟件的應用，增強了應用能力與創新能力的培養，使學生們終生受益。

7 結語

《數控技術》課程建設項目是一個長期的過程，打破學科界限，根據各專業對數控知識的需求，將專業學科知識融入《數控技術》，形成有“多板塊、多層次、多接口”特色的課程，同時企業管理方法、技術轉型不斷轉變，對當前人才市場的需求做認真、深入的調查，在充分聽取用人單位、教育的意見梳理出需求，學習先進的教育理念，以轉變教育思想、更新教育觀念為先導，吸取國內外同行的先進經驗，對標課程建設，持續進行教學內容和課程體系深層次的改革，形成成熟的教學內容和課程體系，達到《數控技術》課程建設的目標。

參考文獻

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