技術(shù)本科學(xué)生數(shù)字化技術(shù)綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)實(shí)踐

侯培紅

摘要：根據(jù)技術(shù)本科教育的特點(diǎn)，進(jìn)行涵蓋零件有限元分析、三維建模、工程圖處理、加工工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控加工程序編制和數(shù)控加工為一體的數(shù)字化技術(shù)綜合實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化技術(shù)綜合能力，效果良好。

關(guān)鍵詞：技術(shù)本科 數(shù)字化技術(shù) 應(yīng)用能力培養(yǎng) 綜合實(shí)踐

高等教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)和造就大批具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門(mén)人才。實(shí)踐能力是工科大學(xué)生必備的和最重要的基本能力。我校作為技術(shù)應(yīng)用型本科，技術(shù)立校應(yīng)用為本是學(xué)校的立校之本，而實(shí)踐能力培養(yǎng)是學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)的很重要一環(huán)。本文以我校數(shù)字化技術(shù)項(xiàng)目綜合訓(xùn)練課程為例，用具體裝備裝置中使用的某一零件為載體，將數(shù)字化技術(shù)相關(guān)課程所對(duì)應(yīng)的能力模塊作為子項(xiàng)目，對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合能力培養(yǎng)，以滿足市場(chǎng)對(duì)綜合性人才的需求。

一、實(shí)施方案

1.數(shù)字化技術(shù)課程能力分析

數(shù)字化技術(shù)相關(guān)課程主要有有限元分析、CAD、CAM、機(jī)械加工工藝、數(shù)控加工技術(shù)等。數(shù)字化技術(shù)綜合能力培養(yǎng)便是將這些課程，通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)加以綜合，使學(xué)生綜合應(yīng)用能力得到培養(yǎng)。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃與課程教學(xué)大綱，數(shù)字化技術(shù)主要實(shí)踐能力如表1所示。

由表1可知，技術(shù)應(yīng)用能力包括零件工況分析、有限元分析、三維建模、工程圖處理、加工工藝設(shè)計(jì)及其編程加工等能力。

2.實(shí)施方案設(shè)計(jì)

根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)大綱，數(shù)字化技術(shù)綜合訓(xùn)練課時(shí)安排為四周。通過(guò)訓(xùn)練，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的技術(shù)能力，而且可以培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力。根據(jù)上述討論，訓(xùn)練可分為六個(gè)模塊進(jìn)行，其具體的實(shí)施方案如表2所示。

3.關(guān)于資料準(zhǔn)備的幾點(diǎn)思考

（1）實(shí)用性與綜合性。作為綜合訓(xùn)練，最好以一個(gè)實(shí)際使用的零件為載體。六個(gè)模塊的能力訓(xùn)練始終圍繞一個(gè)零件串在一起展開(kāi)，通過(guò)一個(gè)適當(dāng)?shù)牧慵右跃C合，體現(xiàn)訓(xùn)練的整體性、連續(xù)性，便于更好地提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力。

（2）零件的典型性。作為訓(xùn)練使用的零件，要求為使用在某種裝備裝置中的零件，需包含橢圓面、螺旋面等三維曲面等的相對(duì)復(fù)雜形面，采用宏程序、CAM編程，使用3、4軸以上數(shù)控加工。

（3）特色題圖庫(kù)。該題圖庫(kù)中，含有包含橢圓面、螺旋面等三維曲面等相對(duì)復(fù)雜的零件。

4.教學(xué)資料

基于以上思考，同時(shí)根據(jù)實(shí)踐類課程的特點(diǎn)，教學(xué)與過(guò)程控制資料如表3所示。

二、實(shí)施過(guò)程

1.實(shí)施階段劃分及其資料

為了有效地開(kāi)展訓(xùn)練，根據(jù)實(shí)施要求，將訓(xùn)練分為：準(zhǔn)備、訓(xùn)練、考核三個(gè)階段。根據(jù)每個(gè)階段的特點(diǎn)，分發(fā)相應(yīng)的資料。

（1）準(zhǔn)備階段。訓(xùn)練開(kāi)始前，向?qū)W生發(fā)放訓(xùn)練任務(wù)書(shū)、指導(dǎo)書(shū)、安排表、分組表和題圖庫(kù)。配備訓(xùn)練所需的機(jī)房電腦及其相應(yīng)軟件、工藝手冊(cè)、編程手冊(cè)等，安排數(shù)控機(jī)床設(shè)備及其訓(xùn)練場(chǎng)地。

（2）訓(xùn)練階段。為有效開(kāi)展和掌握訓(xùn)練情況，教師應(yīng)持有：大綱、任務(wù)書(shū)、考勤表、平時(shí)成績(jī)記錄單；學(xué)生應(yīng)持有任務(wù)書(shū)、指導(dǎo)書(shū)、各類手冊(cè)等。

（3）考核階段。學(xué)生最后按書(shū)寫(xiě)格式匯總提交一份項(xiàng)目綜合訓(xùn)練報(bào)告，并學(xué)好模塊知識(shí)問(wèn)題集，根據(jù)安排參加答辯或最終檢查。

2.實(shí)施過(guò)程

按照實(shí)施階段，在訓(xùn)練開(kāi)始前，指導(dǎo)教師確定訓(xùn)練場(chǎng)所及其軟件和設(shè)備完好，根據(jù)教學(xué)大綱和題圖庫(kù)情況，編寫(xiě)訓(xùn)練任務(wù)書(shū)，并向?qū)W生發(fā)放訓(xùn)練任務(wù)書(shū)、指導(dǎo)書(shū)、安排表、分組表和題圖庫(kù)，準(zhǔn)備工藝手冊(cè)、編程手冊(cè)等資料。

訓(xùn)練分組進(jìn)行，一般以4～6人為一組。在訓(xùn)練時(shí)，每組從題庫(kù)中選擇一套題。組員進(jìn)行任務(wù)分工，各自根據(jù)任務(wù)書(shū)和訓(xùn)練指導(dǎo)書(shū)完成自己的任務(wù)，但組內(nèi)同學(xué)要協(xié)作、討論、共同參與。

為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，訓(xùn)練采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法，任務(wù)由學(xué)生自己完成。任務(wù)完成的主體是學(xué)生，教師可以進(jìn)行引導(dǎo)和根據(jù)需要給予學(xué)生指導(dǎo)。

在訓(xùn)練過(guò)程中，學(xué)生遇到問(wèn)題可以與指導(dǎo)老師討論，教師要隨時(shí)觀察學(xué)生動(dòng)態(tài)和完成情況，跟蹤學(xué)生解決問(wèn)題和完成任務(wù)的思路，并做好記錄，將平時(shí)表現(xiàn)作為學(xué)生的平時(shí)成績(jī)。遇到共性問(wèn)題，教師及時(shí)給學(xué)生加以講解和解決疑難問(wèn)題。

學(xué)生按照要求，完成訓(xùn)練報(bào)告。

最后安排答辯或最終考核，檢查每個(gè)學(xué)生訓(xùn)練的參與度和項(xiàng)目完成情況。在參加答辯前，學(xué)生必須提交訓(xùn)練報(bào)告，并制作PPT。

3.實(shí)施情況

從2011年至今，已開(kāi)展五屆數(shù)字化技術(shù)項(xiàng)目綜合訓(xùn)練實(shí)踐，運(yùn)行情況如表3所示。

三、成效與反思

在本科技術(shù)教育過(guò)程中，以能力培養(yǎng)為主線開(kāi)展實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)至關(guān)重要。多年的實(shí)踐，有成功，也有反思。

1.遵循技術(shù)立校之本，進(jìn)行綜合能力培養(yǎng)。作為技術(shù)應(yīng)用型本科，進(jìn)行技術(shù)本科教育，將所學(xué)理論知識(shí)上升到實(shí)際，進(jìn)行綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)非常重要。本成果從數(shù)字化技術(shù)能力培養(yǎng)出發(fā)，提出一種數(shù)字化技術(shù)綜合能力培養(yǎng)模式，將有限元分析、CAD/CAM、數(shù)控加工技術(shù)等相關(guān)課程以數(shù)字化技術(shù)綜合訓(xùn)練的形式串在一起，體現(xiàn)了訓(xùn)練的綜合性，培養(yǎng)和提升了學(xué)生課程綜合應(yīng)用能力。

2.建設(shè)特色題圖庫(kù)，從實(shí)用出發(fā)進(jìn)行實(shí)踐能力培養(yǎng)。從有限元分析等數(shù)字化技術(shù)相關(guān)課程的特點(diǎn)可知，憑空想象某個(gè)零件進(jìn)行訓(xùn)練難以真正培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。本課題構(gòu)建特色零件題圖庫(kù)，從機(jī)器設(shè)備、裝備中選擇實(shí)際使用的零件作為研究對(duì)象進(jìn)行訓(xùn)練，體現(xiàn)了訓(xùn)練的實(shí)用性。

3.提高編程技術(shù)含量，提升技術(shù)層次。本綜合訓(xùn)練安排在數(shù)控機(jī)床編程等相關(guān)理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之后進(jìn)行，以完成橢圓面、螺旋面等高層次數(shù)控編程加工為主，提升了技術(shù)教育層次。

4.編寫(xiě)方便實(shí)用的訓(xùn)練指導(dǎo)書(shū)，有助于保證訓(xùn)練質(zhì)量，根據(jù)訓(xùn)練情況，不斷加以完善很有必要。同時(shí)，如何保證每個(gè)同學(xué)都能得到全范圍綜合能力的培養(yǎng)和提升，是實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的長(zhǎng)期且艱巨的任務(wù)。

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基金項(xiàng)目：上海電機(jī)學(xué)院重點(diǎn)教研教改項(xiàng)目（A1-5401-15-001-05-16）。