能力本位視角下項目式教學(xué)在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的實施

許本勝 王燦 張棟梁

【摘 要】結(jié)合數(shù)控技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)特點，從能力本位的角度出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)，將數(shù)控技術(shù)專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)分為三個階段，探討數(shù)控技術(shù)專業(yè)項目式教學(xué)方法。分析CAD/CAM課程教學(xué)內(nèi)容的組成模塊，以減速器為例闡述了課程教學(xué)項目的選取、項目教學(xué)過程的設(shè)計。討論了項目式教學(xué)中需注意的幾個問題。實踐證明將項目式教學(xué)法應(yīng)用于數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)可以取得較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)專業(yè)、項目式教學(xué)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程

【中圖分類號】 G 【文獻標(biāo)識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2014）01C-0062-03

數(shù)控技術(shù)作為機械產(chǎn)品自動化加工的一種重要手段，在制造業(yè)中具有非常重要的作用，它關(guān)系到制造業(yè)自動化水平的高低。目前，大部分機械加工企業(yè)已經(jīng)引入各種數(shù)控設(shè)備。為了滿足制造行業(yè)的人才需求，數(shù)控技術(shù)專業(yè)也在各大高等院校大力發(fā)展起來。然而，數(shù)控技術(shù)專業(yè)是一門綜合性強、實踐性強的專業(yè)，不但要求學(xué)生具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，還要求學(xué)生具有較強的動手、工程實踐能力。然而目前數(shù)控技術(shù)專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)方法仍然大量采用傳統(tǒng)“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)方法，過于重視理論知識傳授，使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性受到極大的壓制，不利于學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和綜合能力的培養(yǎng)，致使學(xué)生畢業(yè)后在崗位上不能很好地勝任工作，或者需要在崗位上重新學(xué)習(xí)后才能勝任。

項目教學(xué)法以激發(fā)主動探究和研究的精神及培養(yǎng)獨立思考與解決問題的能力為目標(biāo)而受到教育界的重視。項目教學(xué)法提倡在具體的創(chuàng)造實踐活動中主動的學(xué)習(xí)，其突出優(yōu)點是它使學(xué)生從傳統(tǒng)的“滿堂灌”的被動的學(xué)習(xí)中解放出來，在完成項目的過程中逐漸使學(xué)生掌握教學(xué)計劃中所要求的知識和技能。項目教學(xué)法的應(yīng)用對于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性以及促進學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)有著重要作用。

為了克服傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足，促進學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性以及綜合素質(zhì)的提高，本文從能力本位的角度對數(shù)控技術(shù)專業(yè)的項目式教學(xué)實施過程進行相關(guān)探討。

一、數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程項目式教學(xué)培養(yǎng)規(guī)劃及教學(xué)方法實施

（一）培養(yǎng)規(guī)劃

數(shù)控技術(shù)專業(yè)在此從能力本位的角度對教學(xué)內(nèi)容進行針對性的設(shè)計，考慮到學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)方向主要是在機械加工企業(yè)中進行數(shù)控機床的操作或機床設(shè)備的維護，因此對數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)安排也從他們的職業(yè)能力出發(fā)，課程的設(shè)計也主要從職業(yè)能力培養(yǎng)的角度來考慮。在此講學(xué)生大專學(xué)習(xí)的三年分成三個階段來培養(yǎng)，包括基礎(chǔ)職業(yè)能力培養(yǎng)、核心職業(yè)能力培養(yǎng)以及綜合職業(yè)能力培養(yǎng)三個階段。第一階段即入學(xué)第一年，學(xué)生才剛進大學(xué)，對本專業(yè)還不是很熟悉，此時對學(xué)生主要是培養(yǎng)他們的基礎(chǔ)職業(yè)能力，一方面，讓他們知道以后的大致就業(yè)方向，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向；另一方面讓他們具有一些專業(yè)基礎(chǔ)知識，包括會畫、會看機械圖、看懂簡單的電路、會對計算機進行常規(guī)操作和程序的編寫，開設(shè)的課程主要有：機械制圖、CAD、金工實習(xí)、計算機基礎(chǔ)、電工電子、C語言等。第二階段，應(yīng)讓學(xué)生掌握本專業(yè)的一些基本技能，以及一些處理問題的基本方法，如：簡單零件的工藝分析、常見軟件的三維造型及數(shù)控編程，包括零件的銑、車等加工，同時獲取相應(yīng)的職業(yè)技能證書，開設(shè)的課程主要有機制工藝、CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)、數(shù)控加工及編程等。第三階段，即在校最后一年，此時，應(yīng)對學(xué)生進行綜合能力的培養(yǎng)，能將所學(xué)的知識用于復(fù)雜問題的處理，開設(shè)的課程主要包括：復(fù)雜件及組合件數(shù)控加工、數(shù)控機床維修與調(diào)試、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計。

（二）教學(xué)方法實施

為了讓學(xué)生更好地掌握本專業(yè)的技能、更好地服務(wù)社會，數(shù)控專業(yè)的教學(xué)過程以項目教學(xué)法的方式進行。項目教學(xué)法中，“項目”是指以生產(chǎn)一件具體的、具有實際應(yīng)用價值的產(chǎn)品為目的的任務(wù)。通過項目的整合與選取，將課程中的理論知識和實踐應(yīng)用結(jié)合起來用于教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)是實施項目教學(xué)法的關(guān)鍵，也是項目化教學(xué)首先需要解決的問題。

如以CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用為例，其教學(xué)要求為老師給定項目要求，學(xué)生做出具體實物。其中包括的內(nèi)容有實物的尺寸確定、三維造型，工藝確定和數(shù)控加工成型及裝配。其教學(xué)內(nèi)容可以劃分為以下幾個模塊：實體及曲面造型模塊、裝配及運動仿真模塊以及CAM模塊。其中裝配、數(shù)控加工模塊是CAD/CAM課程教學(xué)的重點和難點，實體及曲面造型模塊是基礎(chǔ)、且其學(xué)習(xí)內(nèi)容相對簡單。目前的教學(xué)方法都是首先逐個講解CAD造型的基本方法，如拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣等，然后講解具體的實體及曲面造型實例，最后在零件造型的基礎(chǔ)上講解裝配和CAM模塊的內(nèi)容。實際上，這些內(nèi)容通過以具體的項目為載體來供學(xué)生學(xué)習(xí)，如選擇減速器設(shè)計作為課程學(xué)習(xí)中的一個項目，圖1所示為一級圓柱齒輪減速器裝配圖和與課程相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。

（a）一級圓柱齒輪減速器

（b）減速器項目教學(xué)內(nèi)容

圖1

由圖1，減速器項目的具體學(xué)習(xí)內(nèi)容為：對于給定的減速器圖紙要求，通過分析減速器有哪些組成零件、零件間的裝配關(guān)系以及主要零件的數(shù)控加工工藝，來學(xué)習(xí)減速器各零件的CAD造型方法、有關(guān)裝配和數(shù)控軌跡生成的操作。作為教學(xué)項目，減速器具有如下特點：一是實際應(yīng)用價值高。減速器是典型的機械傳動裝置，其作用為在原動機和工作機或執(zhí)行機構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩，被廣泛地應(yīng)用于汽車、礦山機械和冶金、化工機械等各種機械的傳動。二是綜合性強且難度適中。由圖1可看出，減速器設(shè)計項目包括了各零件幾何造型、裝配及數(shù)控加工各方面的內(nèi)容，將數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程中原本各孤立的模塊有機地聯(lián)系起來。在機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制圖等課程中學(xué)生已經(jīng)接觸過減速器的設(shè)計和繪圖，但也包含一些課程涉及的專業(yè)知識，如齒輪標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計、箱體夾具設(shè)計等。三是容易引起學(xué)生的興趣。學(xué)生對減速器的設(shè)計內(nèi)容及組成結(jié)構(gòu)比較熟悉，在前述課程中接觸過減速器具體的實物模型，但如何利用軟件進行減速器三維造型、裝配和加工，是學(xué)生的興趣所在。

在項目的實際選取中，還可以選擇其他項目，如電風(fēng)扇造型與裝配、可樂瓶底設(shè)計與加工和鍛模零件設(shè)計與加工等。這些項目均來自實際的產(chǎn)品，既能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能將單個零件的造型設(shè)計、數(shù)控加工和產(chǎn)品總體裝配內(nèi)容聯(lián)系在一起，能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，有利于達到較好的教學(xué)效果。

二、數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程項目式教學(xué)過程的設(shè)計

選擇好合適的教學(xué)項目后，還需根據(jù)項目教學(xué)法的特點，將這些項目應(yīng)用于課程實際的教學(xué)過程中。圖2所示為項目教學(xué)法的教學(xué)過程：

圖2 項目教學(xué)法教學(xué)過程

在采用項目教學(xué)法的教學(xué)過程中，教師只在分組和評估總結(jié)中直接參與。在整個教學(xué)過程中，教師扮演更多的是組織者、咨詢?nèi)藛T以及仲裁者的角色。而學(xué)生是項目和實施和完成者，學(xué)生始終處于主動地位，是項目教學(xué)過程中主體。以減速器設(shè)計項目為例，其具體的項目教學(xué)過程可按照以下步驟進行。

第一，學(xué)生分組和任務(wù)布置。減速器設(shè)計是一個綜合性的項目，有一定難度，可將學(xué)生分為5人一組。布置減速器項目的要求和具體任務(wù)。

第二，制訂計劃。根據(jù)項目的要求和任務(wù)，各組成員對減速器進行總體分析，明確減速器組成結(jié)構(gòu)和工作原理，確定利用CAD/CAM系統(tǒng)進行造型、仿真加工和裝配的工作步驟和程序。在教師的幫助下，各組學(xué)生進一步修改完善實施計劃，并確定最終的計劃。

第三，實施計劃。首先根據(jù)計劃準(zhǔn)備好資料、手冊等。減速器項目具體實施過程為：利用CAD/CAM系統(tǒng)軟件對減速器中各組成零件進行幾何造型，將造型好的零件進行裝配，可先對傳動軸部件進行裝配然后進行總體裝配，創(chuàng)建工程圖并對箱體、端蓋等零件進行數(shù)控加工（包括工藝分析和程序的編寫）。項目完成后，小組成員進行項目總結(jié)并撰寫項目報告。

第四，成果展示。對獲得的成果進行展示，包括減速器裝配動畫、主要零件數(shù)控仿真加工等內(nèi)容，如圖3所示的減速器裝配爆炸圖。

圖3 減速器裝配爆炸圖

第五，總結(jié)評估?？上扔蓪W(xué)生進行自我評估，之后再由教師進行項目總結(jié)，主要包括對項目中出現(xiàn)的問題和各種解決辦法優(yōu)劣性的總結(jié)，最后對各小組的項目實施結(jié)果進行檢查評分。

三、教學(xué)中須注意的幾個問題

在數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程的教學(xué)過程，實施項目教學(xué)法還必須注意以下幾個問題：

（一）教學(xué)應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際

數(shù)控技術(shù)課程專業(yè)性和實踐性很強，要加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解、使學(xué)生對所學(xué)知識能夠做到融會貫通，結(jié)合教學(xué)條件，可通過實際生產(chǎn)視頻錄像或者讓學(xué)生參與生產(chǎn)實際，通過感性認(rèn)識和切身體驗來內(nèi)化知識和技能。如學(xué)生對于數(shù)控加工涉及的零件裝夾、加工工藝等知識比較生疏，往往不能很好地應(yīng)用到教學(xué)實例中，此時，教師可利用通過多媒體教學(xué)中播放加工視頻或者帶領(lǐng)學(xué)生到實習(xí)工廠觀察具體零件的數(shù)控加工過程，如箱體的數(shù)控加工中如何進行裝夾和定位、夾具的形式，以及整個切削過程等來輔助教學(xué)。

（二）解決問題時采用“發(fā)散思維”

對于同一零件的幾何造型和數(shù)控加工，通常有不同的實現(xiàn)方法。在項目式教學(xué)過程中，應(yīng)盡量引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度進行思考、采用不同的方法來解決問題，并引導(dǎo)學(xué)生考慮各種方法的優(yōu)缺點及適用范圍，這樣學(xué)生通過較少的項目實例就可以學(xué)到不同的方法技巧，做到舉一反三。如箱體零件造型有先整體造型再分割，箱座、箱蓋分別造型的方式進行以及將箱座、箱蓋共有部分集中造型，余下部分分開造型三種方式，這三種方式中整體造型方式簡單方便，分體造型方式相對較為煩瑣。

（三）教師指導(dǎo)應(yīng)恰到好處

和傳統(tǒng)教學(xué)方法不同，項目教學(xué)法中學(xué)生應(yīng)處于主動地位，即主要通過學(xué)生自己思考、自己動手解決問題來發(fā)現(xiàn)知識和提高技能，教師過多的講解和指導(dǎo)會限制學(xué)生思路的拓展和創(chuàng)新能力的發(fā)揮，容易使學(xué)生變得被動。因此，教師在指導(dǎo)時應(yīng)把握好尺度，注重引導(dǎo)而不要過多對解決問題方法進行闡述。另外，在教學(xué)過程中還要做到因材施教，在項目進行過程中對學(xué)生基礎(chǔ)知識、解決問題的能力進行觀察，根據(jù)學(xué)生個人不同情況進行適當(dāng)指導(dǎo)。

（四）構(gòu)建合理的項目教學(xué)評價體系

合理的評價體系對于正確引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機、提升項目教學(xué)過程的質(zhì)量有著重要作用。在數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程的評價、考核過程中，應(yīng)加大工作任務(wù)完成情況占課程總成績的比例，建立能全面、真實地反映學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價體系。在具體的評價過程中，可將考核指標(biāo)進行分類，如學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、動手能力以及團隊合作能力等，這樣既考核學(xué)生的主動獲取知識、解決問題的能力，又注重學(xué)生與他人交流合作的能力以及團隊精神，體現(xiàn)項目教學(xué)法側(cè)重于對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)的宗旨。

四、結(jié)束語

本文探討了數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程的項目式教學(xué)方法，包括教學(xué)項目的選取、項目教學(xué)過程的設(shè)計以及數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程項目教學(xué)法應(yīng)注意的幾個問題。在數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)中，通過實施項目式教學(xué)法也取得了較好的教學(xué)效果，近年來我校學(xué)生在全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽中已屢次獲廣西賽區(qū)多項獎勵。實踐證明將項目式教學(xué)方法應(yīng)用于數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程的教學(xué)中，對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生專業(yè)知識技能以及綜合能力有著重要作用。

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【基金項目】桂林航天工業(yè)學(xué)院教改項目（2011JA06）；2012年度廣西高等教育教改工程項目（2012JG281）

【作者簡介】許本勝（1980- ），男，湖北黃石人，桂林航天工業(yè)學(xué)院講師，研究方向：CAD/CAM，先進制造技術(shù)。

（責(zé)編 何田田）