智能制造背景下數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

(河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，鄭州 451450)

1 數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

就當(dāng)前高校開設(shè)的數(shù)控技術(shù)課程分析，主要包含兩大部分，分別是理論部分與實(shí)踐部分，前者是以課堂教學(xué)為主，而后者所占比重較低。因此在該門課程的教學(xué)過程中，絕大部分教師是按照教學(xué)大綱對(duì)數(shù)控技術(shù)的相關(guān)理論知識(shí)與編程指令等進(jìn)行講授。由于學(xué)生缺乏對(duì)數(shù)控技術(shù)相關(guān)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)目標(biāo)不夠明確，方向感不強(qiáng)，學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)枯燥乏味，學(xué)習(xí)興趣不佳。長(zhǎng)此以往，導(dǎo)致在課堂教學(xué)中，學(xué)生喪失了主體地位，并且該課程主要是通過考試的方式判定學(xué)生學(xué)習(xí)是否合格，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，導(dǎo)致學(xué)生分析問題和解決問題的能力不足，所以教學(xué)效果不理想。在實(shí)踐教學(xué)過程中，由于課時(shí)較少，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的機(jī)會(huì)較少，常常以觀看教師操作為主，不能真正動(dòng)手實(shí)踐，達(dá)不到智能制造本科教學(xué)的基本要求。針對(duì)目前傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)存在的局限性，提出了以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，以創(chuàng)新型卓越工程人才為培養(yǎng)的目標(biāo)，引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，同時(shí)開展混合式教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)模式，結(jié)合數(shù)控仿真軟件，提高教學(xué)水平。在教學(xué)過程中，讓學(xué)生成為教學(xué)中的主體，教師為引導(dǎo)者，提高學(xué)生的自主能動(dòng)性，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)問題的分析和解決能力，幫助學(xué)生更好地勝任未來工作崗位。

2 教學(xué)改革內(nèi)容和方法

2.1 以培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程人才為目標(biāo)，改革教學(xué)理念與培養(yǎng)目標(biāo)

隨著新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等迅猛發(fā)展，教育部提出了智能制造概念來應(yīng)對(duì)新形勢(shì)的快速發(fā)展。我國(guó)提出并實(shí)施智能制造的最終目標(biāo)是培養(yǎng)創(chuàng)新型、多元化的新型人才，從而為未來工業(yè)發(fā)展提供人才保障。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)理念已不適用新時(shí)代的發(fā)展，需改革其教學(xué)理念和培養(yǎng)目標(biāo)。根據(jù)智能制造科的建設(shè)要求，提出以“學(xué)生為中心”， 以培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程人才為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生成為服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、適應(yīng)未來科技發(fā)展所需的工科人才。將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生工程理論知識(shí)扎實(shí)，工程實(shí)踐能力增強(qiáng)，以便更好地滿足未來對(duì)創(chuàng)新型卓越工程人才的需求[1]。

2.2 引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力

相比于其他科學(xué)而言，數(shù)控技術(shù)兼具應(yīng)用性與實(shí)踐性的特征，如此一來，在教學(xué)中除了需要學(xué)生掌握理論知識(shí)，更重要的是掌握基本的數(shù)控操作與編程的技能，其中實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容包含了數(shù)控加工工藝、數(shù)控編程、數(shù)控機(jī)床操作等。簡(jiǎn)而言之，數(shù)控技術(shù)的實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工零件-圖紙-實(shí)物的全過程，該過程具有連續(xù)性和系統(tǒng)性。而傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)手段不能幫助學(xué)生形成工程化、系統(tǒng)化的理念，因此要想解決上述問題，首先需要形成一條能夠?qū)⒏鱾€(gè)實(shí)踐單元結(jié)合起來的教學(xué)主線，而項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)便具備該作用。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)提倡在教學(xué)過程中將項(xiàng)目作為主線，凸顯學(xué)生的主體地位，而教師主要發(fā)揮指導(dǎo)作用，在剛開始教學(xué)時(shí)，教師只需將一個(gè)比較完整的項(xiàng)目任務(wù)布置給學(xué)生，然后由學(xué)生自行調(diào)查研究項(xiàng)目任務(wù)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，根據(jù)該項(xiàng)目實(shí)施相關(guān)工作，并將最終產(chǎn)品進(jìn)行展示，進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。在整個(gè)教學(xué)中，教師發(fā)揮的是監(jiān)督者與引導(dǎo)者的角色，學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中擔(dān)任主體，教師對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行講解后，由學(xué)生自行對(duì)問題進(jìn)行分析和解決，整個(gè)項(xiàng)目具體實(shí)施過程中見圖1。

圖1 項(xiàng)目教學(xué)過程

2.2.1 項(xiàng)目的確定

在開展項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)時(shí)，最關(guān)鍵的一環(huán)便是確定項(xiàng)目，而項(xiàng)目設(shè)置是否合理直接決定著教學(xué)的效果。因此在設(shè)置項(xiàng)目時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：第一，實(shí)用性原則。即設(shè)置的項(xiàng)目盡量與生產(chǎn)實(shí)際相貼近，條件許可可以選擇工廠實(shí)際加工的項(xiàng)目。第二，可行性原則。即在設(shè)定項(xiàng)目時(shí)注意難易度，不可過難，也不可過于簡(jiǎn)單，如果難度過大，學(xué)生會(huì)失去對(duì)項(xiàng)目實(shí)施的興趣與信心，產(chǎn)生挫敗感。第三，綜合性原則，項(xiàng)目設(shè)計(jì)不能過于單一，需要通過多種知識(shí)和操作技能才能夠完成項(xiàng)目。

項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)選用了一套結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的塑料蓋注塑模具加工，4～5人為一小組，每一個(gè)小組負(fù)責(zé)自身注塑模具板塊的加工，項(xiàng)目設(shè)置情況見表1。表1中根據(jù)實(shí)際數(shù)控加工生產(chǎn)常見的工種分別設(shè)置了兩大模塊，均需要應(yīng)用數(shù)控工藝的相關(guān)知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)踐能力予以加工。

表1 項(xiàng)目設(shè)置

2.2.2 實(shí)施方案工藝制定

項(xiàng)目任務(wù)確定后，根據(jù)模具各板塊的零件圖，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，制定模具各板塊的加工工藝。

2.2.3 項(xiàng)目實(shí)施

在實(shí)踐教學(xué)中，最重要的階段便是項(xiàng)目實(shí)施，需要學(xué)生按照實(shí)施方案的具體工藝，對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)和資料進(jìn)行查閱，小組合作認(rèn)識(shí)與理解項(xiàng)目任務(wù)，在此基礎(chǔ)上確定工作思路，分工進(jìn)行。在此過程中，教師應(yīng)全程跟蹤學(xué)生的進(jìn)展情況并及時(shí)解答學(xué)生的疑問。項(xiàng)目以4～5人為一小組、每組推選一名小組長(zhǎng)，安排小組成員學(xué)習(xí)、討論、分析并制定工藝。借助網(wǎng)絡(luò)通信，構(gòu)建師生的學(xué)習(xí)交流群，以便教師隨時(shí)掌握學(xué)生項(xiàng)目的開展情況，及時(shí)回答學(xué)生提出的問題，保證項(xiàng)目加工順利開展。最后，各組按照裝配圖紙的要求，將所加工的零部件統(tǒng)一組裝起來。

2.2.4 項(xiàng)目的考核與評(píng)價(jià)

學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)后，首先各小組之間進(jìn)行相互檢查，互評(píng)打分；指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生制定的工藝合理性、零件加工精確度、裝配完成情況等對(duì)學(xué)生的項(xiàng)目作品進(jìn)行綜合評(píng)定，最后完成項(xiàng)目驗(yàn)收。

2.3 充分利用數(shù)控仿真軟件，提高教學(xué)水平

通過數(shù)控仿真軟件的應(yīng)用，學(xué)生提前熟悉數(shù)控系統(tǒng)的操作界面，可以直觀地檢查出程序編寫以及加工過程中存在的問題。仿真加工檢查沒有問題了，再到數(shù)控機(jī)床上加工，從而避免意想不到的錯(cuò)誤，減少安全事故的發(fā)生。河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院建立了由1臺(tái)教師機(jī)和20臺(tái)學(xué)生機(jī)組成的數(shù)控仿真模擬實(shí)驗(yàn)室，配備了數(shù)控仿真模擬系統(tǒng)，具備多種數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床操作全過程和加工運(yùn)行環(huán)境仿真功能，優(yōu)化數(shù)控技術(shù)的教學(xué)手段，有效彌補(bǔ)了數(shù)控機(jī)床不足，大大減少了設(shè)備、工件材料和能源的消耗，降低了實(shí)踐成本，而且不存在安全問題，學(xué)生可以獨(dú)立、大膽地進(jìn)行學(xué)習(xí)和練習(xí)，有效保證了數(shù)控加工實(shí)踐的效果和安全。

3 結(jié)語

在智能制造背景下，面對(duì)新形勢(shì)、新任務(wù)，各大高校都在不斷地探索課程新的教學(xué)方法。本文提出了以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，以培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程人才為目標(biāo)的培養(yǎng)目標(biāo)，引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，同時(shí)開展混合式教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)模式。結(jié)合數(shù)控仿真軟件，提高教學(xué)水平。

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