新工科背景下應用型高校數控技術課程改革研究

邢劍飛 王 龍 郭文松 王旭峰 張洪洲

（塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300）

0 引言

為適應新一輪科技革命和產業變革的新趨勢，基于國家戰略發展新需求，在立德樹人新要求的背景下，提出了“新工科”工程教育的改革方向[1]。隨著2017年“新工科”教育理念的提出和2018年教育部、工業和信息化部、中國工程院《關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》教高〔2018〕3號的提出，標志著以“新工科”為主題的工程教育理念是我國從工程教育大國邁向工程強國的必經之路。“新工科”背景下，制造業的發展非常重要，制造業直接體現了一個國家的生產力水平，伴隨著工科及制造業的發展，企業自動化和智能設備的應用增加了數控加工類人才的需求[2，3]，如何能夠為社會培養有素質、有技術的專業人才是廣大高校需要探討并解決的問題，因此數控技術教學模式的構建及改革有著重要意義。

1 數控技術課程教學現狀

1.1 數控技術教學模式

當前應用型高校數控技術課程的培養模式為：理論課程+實驗課程（1+1模式），但主要以理論課堂教學為主，實驗教學占比低，用于輔助理論教學。數控技術專業課是集機械、電子、自動控制與信息學科于一體的課程，具有較強的理論性，大部分授課教師在講課過程中，注重教學大綱，主要進行相關基礎理論與編程指令的講解，忽視了實驗教學模塊的作用，存在理論知識明確，動手實踐能力差的現象，導致學到的理論知識無法合理進行應用。傳統的教學模式導致學生缺少對數控技術課程的感性認識，缺少積極主動性，學生對課程出現枯燥、興趣低迷的現象，隨著課程進度的深入，理論知識的疊加，教育理念不及時融入新的技術，使部分學生存在知識點混淆，理論無法聯系實際，因此傳統的課堂模式無法提高學生的專業素質，不利于學生的專業發展[4]。數控技術課程當前的教學模式，無法滿足新工科的基本要求。

1.2 教師隊伍

數控技術這門專業課具有較強的理論性和實踐性，因此對教師隊伍水平具有較高的要求，目前大部分教師的理論水平高，缺乏實踐動手能力，并且部分教師是高校畢業后直接進入學校從事教學活動，接觸數控技術工作及數控設備較少，缺少實戰經驗，實踐課程多為實踐基礎的講解，代入感較低，實踐目標單一，因此會對教學實踐活動的開展造成一定影響，也是目前導致學生動手實踐積極性低的重要原因，教師隊伍的實踐教學水平制約著數控技術課程的專業教學活動。

1.3 教學內容

數控技術課程可為從事數控技術方面的工程設計與開發打好必要的基礎，重點在于技術應用能力和實踐能力。首先，在理論教學過程中主要是對數控加工程序編程指令、手工編程基本方法進行講解，忽略了對零件材料特性的說明和加工工藝的分析，存在掌握數控加工指令卻無法合理地編寫出零件加工程序的問題；其次，在數控教學時多基于理論的學習，如計算機數控裝置的硬件、軟件、刀補、插補、伺服控制系統等內容，講課過程中教師注重了系統的完整性，強調了基礎的重要性，但是內容抽象，難以透徹地講解其中的要點，致使學生學起來覺得枯燥乏味，創新能力偏低。隨著社會經濟的不斷發展，社會需求不斷增加，基于傳統教學無法有效跟進數控技術的內容，實踐教學出現對數控裝備無法上手等問題，目前理論及實踐教學缺乏新技術、新工藝的了解，教學內容與社會需求脫節成為制約數控課程發展滿足新工科要求的因素之一。

綜上所述，目前應用型高校中數控技術課程教學存在一定的局限性，制約了新工科工程教育的發展，為了解決上述問題，必須引入新教學理念，明確應用型本科在新工科背景下的培養目標和課程特點，以學生為中心，引入驅動教學法，培養學生數控技術專業課程的技術應用能力和創新能力。

2 新工科背景下數控技術課程教學改革

2.1 課程教學理念與培養目標改革

教育部提出新工科的培養目標，創新型、多元化的人才為今后培養方向，能為今后工業發展提供人才保障[5]。傳統的教學理念不能滿足新工科建設要求，因此需要對課程教學理念與培養目標進行改革，團隊提出以學生為中心，以工業發展為導向，培養理論和實踐能力強的創新型卓越工程人才的目標，以滿足國家戰略需求，培養適應新技術、新產業、新經濟發展的工科人才。將理論和實踐進行有機結合，引導學生適應數控技術發展趨勢，不在進行填鴨式教育，注重以工程發展需求為導向，強調工程實踐與理論相互結合，實施育訓一體。保證數控技術課程教學的質量和教學效果，使學生能夠滿足今后社會發展對創新人才的需求。

2.2 教學方法的改革

數控技術集技術應用性與實踐特性為一體，數控技術課程的學習，學生需要對基礎理論知識掌握，掌握數控加工程序編程指令，掌握手工編程基本方法，了解計算機自動編程原理，從而對零件進行編程和加工。傳統的教學方法是以語言傳遞信息為主的方法，包括講授法、討論法，借助多媒體進行講授。講授法能夠使學生在較短時間內獲得大量系統的科學知識。然而教學過程中會導致學生學習的主動性、積極性不易發揮，導致教學內容滿堂灌、學生被動聽的局面。因此結合新工科發展趨勢，數控技術課程引入項目驅動教學法、模擬教學法等，能夠提高學生的感官認知，還能提升其學習的主動性。

2.2.1 項目驅動教學，優化教學模式

項目驅動法是“以項目為載體、以系統化工作過程中的工作任務作驅動”的教學模式，這就要求學生在學習的時候不僅要掌握理論知識，還要會應用并且形成一套應用體系，理論課程帶著目標學習，數控實踐過程包含了加工工藝、數學處理、程序編制、數控機床的操作，實現零件圖-實物的全過程[6]。

（1）項目確定與實施計劃：項目驅動教學是以學生為主體，教師引導學生，項目的確定要遵守適用性原則、可行性原則、綜合性原則三大原則。在項目任務確定后，教師進行指導，引導學生掌握知識點和技能，學生進行項目計劃，制定模具各板塊的加工工藝，各個階段的時間安排，分工內容等，在現代化教學中，實施“做中教、做中學”項目教學模式，最終完成任務，進行自我評價，直至完成整個項目，掌握數控技術理論知識和實踐能力。

（2）項目實施：項目的實施理論為基礎，實踐為重點，數控技術課程中理論課的學習就是為項目實施做準備，組織學生以小組的形式進行合作學習，學生根據制定的加工工藝，查詢相關書籍、文獻、實例進行工作思路確定和任務分工，項目實施過程也是最能激發學生動手積極性和興趣的關鍵步驟。此過程教師全程跟蹤學生實施過程，及時進行引導及答疑解惑，若在實施過程中有些較難的環節沒有掌握，可以借助網絡、信息構建網絡交流群，進行小組討論以解決問題，保證項目的完成。

（3）項目考核與評價：項目完成后，結合小組分工與實施計劃進行打分，各小組進入互評環節，結合工藝合理性和加工尺寸精度，教師根據加工工藝、程序編制、加工實體等方面進行模塊化打分，這樣有利于分析各個環節出現的問題以及不足，從而可以進一步的反思和進步，最后根據每項目完成情況予以學生評價，完成驗收工作。

2.2.2 仿真教學，提高教學水平

數控技術課程融入了計算機技術、自動控制技術等，是一門多學科交叉的專業課程，數控技術課程中講授數控編程和實際操作時采用傳統的教學方式易出現厭學、畏懼的現象。引入數控仿真軟件進行教學，化抽象為具體，可以模擬出各環境下數控機床的工作狀態，加工過程與顯示過程可在三維或二維數控環境中顯示，學生們可獨立在仿真界面觀察數控加工的整個過程，能夠將枯燥無味的知識點形象地展示，以便于更好地熟悉數控加工的過程，從而降低數控機床加工實訓環節出現事故、機床損耗嚴重等問題的概率。一套仿真軟件可模擬多系統機床操作，以網絡為搭建平臺可與學生更好地交流溝通，結合理論學習和實際操作能夠提高學生積極性，彌補數控機床不足，對數控操作技術進行全面的教學，提高教學水平。

2.3 師資隊伍培養

習近平總書記在全國教育大會上指出“教師是人類靈魂的工程師，是人類文明的傳承者”，堅持把教師隊伍建設作為基礎工作。建設社會主義現代化強國，對教師隊伍建設提出新的更高要求，在新工科背景下，高校需要培養出適合現代制造業需求的技術型和實踐性人才，首先教師要立德樹人，師德為范。為提高教師專業素養，通過校企合作，將產學研特點釋放，學校聯合企業通過“培養、實踐、參與、研究”等途徑開展針對學院的專業帶頭人、骨干教師、青年教師的全方位培訓，以“第二課堂”等方式推動校企合作，發揮教師在其中的作用，建立一支結構合理、教學水平高、實踐經驗豐富的應用型師資隊伍。引導專業教師參與科研，培養教師的工程意識和創新意識，使其在科研背景下實時了解研究領域前沿，實時進行知識更新，科研輔助教學，激發學生興趣，改進教學效果。

2.4 考核方式的修訂

傳統的考核方式由兩部分組成：期末成績（70%）+平時成績（30%），其中平時成績包含了學生理論課考勤、作業、實驗課考勤、實驗報告、平時回答問題這幾部分；將課程考核方式進行調整，由三部分組成，分別為：期末成績（60%）+實驗成績（20%）+平時成績（20%），其中平時成績包括創新創業比賽、申請專利、參與教師項目等，這樣不僅提高學生實踐興趣和創新能力，還能夠解決理論和實踐銜接不緊密，不融洽等問題，提高學生專業素養。

3 結語

在新工科背景下，應用型大學面臨新形勢、新任務的挑戰，數控技術課程也要主動適應企業發展對人才的最新需要，結合我國“新工科”工程教育理念進行了課程改革，提出了以學生為中心，以工業發展為導向，培養理論和實踐能力強的創新型卓越工程人才的目標。結合傳統教學的不足融入了項目驅動教學和仿真教學法，提高整個教學過程學生的積極性和參與性，結合師資培養提高教師的教學水平，完善師資隊伍的建設。通過課程考核修訂，不斷提升學生的主觀能動性，讓學生成為主體，提高動手實踐能力和解決問題的能力，整個教學過程中實現了將理論實踐有機結合，保證了教學質量，符合新形勢下對實踐性高素質人才的需求。