本科院校高級數(shù)控技術(shù)人才培養(yǎng)模式的探討

孫秋花　王帥　周茂軍　馮怡然

摘要：針對高級數(shù)控編程人才短缺問題，基于應(yīng)用型本科院校的自身特點與辦學(xué)定位，結(jié)合數(shù)控技術(shù)這門課程教學(xué)與實驗的地位和作用，面向應(yīng)用型本科高校提出了“以高級數(shù)控編程人才培養(yǎng)為核心”的課程教學(xué)改革，并提出了具體的實施方法。包括課程體系的構(gòu)建、實驗內(nèi)容改革、實踐環(huán)節(jié)的加強(qiáng)、教師隊伍的建設(shè)等。實踐表明，這些改革方法在促進(jìn)高級數(shù)控編程人才實踐能力和創(chuàng)造性意識的提升方面是非常有效的。

關(guān)鍵詞：本科院校；數(shù)控技術(shù)；高級編程；培養(yǎng)模式

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2018.12.011

中圖分類號：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671—1580（2018）12—0042—04

一、引言

數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，放眼全球，目前數(shù)控裝備已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)的重要基礎(chǔ)，是衡量各國工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志?！吨袊圃?025》提到要“大力推動重點領(lǐng)域突破發(fā)展，開發(fā)一批精密、高速、高效、柔性數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備及集成制造系統(tǒng)”。力求在2025年前，我國制造業(yè)的關(guān)鍵工序達(dá)到數(shù)控化，其數(shù)控化率要在50%和64%之間。近些年，為提升我國制造業(yè)的核心競爭力，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)在我國的制造業(yè)廣泛應(yīng)用，但具有扎實的專業(yè)理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的工程能力的本科層次的應(yīng)用型數(shù)控技術(shù)人才仍嚴(yán)重短缺。特別是針對復(fù)雜形狀零件，具有圖紙分析能力的高級數(shù)控編程人才嚴(yán)重短缺。針對高級數(shù)控編程人才短缺問題，本文提出了“以高級數(shù)控編程人才培養(yǎng)為核心”的實踐教學(xué)改革，并提出了具體的方法。包括實驗內(nèi)容改革、實踐環(huán)節(jié)的加強(qiáng)、教師隊伍的建設(shè)等。

二、數(shù)控技術(shù)人才現(xiàn)狀

為了詳細(xì)了解企業(yè)對數(shù)控技術(shù)人才的需求和學(xué)歷構(gòu)成情況，國家有關(guān)部門對與數(shù)控相關(guān)的152家企業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，從數(shù)控人才來源、學(xué)歷狀況、工作崗位類型進(jìn)行了分類，如圖1所示。圖1可以看出，目前的數(shù)控技術(shù)人才中碩士及以上學(xué)歷者僅占1%，本科約占8.6%，?？?1.3%，而中專以下為59.2%。由此可見，當(dāng)務(wù)之急是對中級和高級數(shù)控技術(shù)人才的培養(yǎng)。

對數(shù)據(jù)統(tǒng)計的分析還表明，企業(yè)直接從學(xué)校招收的畢業(yè)生經(jīng)過培訓(xùn)，達(dá)到數(shù)控技術(shù)人才水平，并留在企業(yè)的只占48.3%，這是因為應(yīng)屆畢業(yè)生雖然掌握一定的理論知識，但是解決實際問題的能力不強(qiáng)。

圖2為統(tǒng)計信息提供的數(shù)控技術(shù)人才分類及來源現(xiàn)狀，其中全能型僅占4.83%（其中東北地區(qū)僅占0.2%，全國最低），維護(hù)、維修人員占12.44%，工藝人員占12.6%，技術(shù)工人占70.13%。目前的現(xiàn)狀是中、高級數(shù)控技術(shù)人才極其短缺。特別是對于有些中小民營企業(yè)，他們?yōu)榱颂岣邫C(jī)械加工精度和效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力，購買了數(shù)控機(jī)床，但問題是對于簡單的零件技術(shù)工人可以編程加工，而對于曲面較多，形狀復(fù)雜的零件，加工工藝及數(shù)控編程就很難自己解決了。

《中國制造2025》還提到“要以高層次、急需緊缺專業(yè)技術(shù)人才和創(chuàng)新型人才為重點，實施先進(jìn)制造卓越工程師培養(yǎng)計劃，在高等學(xué)校建設(shè)一批工程創(chuàng)新訓(xùn)練中心，打造高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才隊伍”。要想解決數(shù)控技術(shù)人才企業(yè)需求和人才培養(yǎng)之間的這一矛盾，應(yīng)用型本科院校就要承擔(dān)起培養(yǎng)適合企業(yè)需求的高級數(shù)控技術(shù)人才的重任。

三、數(shù)控技術(shù)人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建

（一）培養(yǎng)模式擬解決的關(guān)鍵問題

1.解決數(shù)控人才培養(yǎng)與企業(yè)人才需求相適應(yīng)的問題，包括人才的數(shù)控知識結(jié)構(gòu)、圖紙分析、產(chǎn)品工藝分析、編程能力、加工制造、檢驗測量及精度分析能力等；

2.解決數(shù)控人才培養(yǎng)過程中實踐環(huán)節(jié)薄弱的問題，通過加工現(xiàn)場實訓(xùn)，以實際零件的圖紙分析、數(shù)控編程、數(shù)控加工為案例，填補(bǔ)理論教學(xué)和實驗教學(xué)的不足之處；

3.解決學(xué)生對企業(yè)生產(chǎn)流程、加工制造管理、車間氛圍陌生的問題，實訓(xùn)過程完全模擬企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行模式，讓學(xué)生更早熟悉企業(yè)生產(chǎn)氛圍。

（二）構(gòu)建數(shù)控理論與實驗實訓(xùn)的平臺

1.加強(qiáng)應(yīng)用型本科數(shù)控人才培養(yǎng)理論課程體系建設(shè)，確立核心課程

核心課程的確立必須從數(shù)控技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)及其對應(yīng)的職業(yè)崗位能力需求出發(fā)。在這一指導(dǎo)思想下.我們將機(jī)械制圖、互換性及技術(shù)測量、機(jī)械制造工藝學(xué)、數(shù)控技術(shù)等課程定性為機(jī)械相關(guān)類專業(yè)學(xué)生數(shù)控實踐能力的核心課程。在培養(yǎng)方案中，數(shù)控技術(shù)知識模塊與其各相關(guān)重要課程的關(guān)系如圖3所示。從圖中可直觀地看出數(shù)控技術(shù)是一門多學(xué)科、多內(nèi)容交叉的課程，作為一門知識歸結(jié)性課程和培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控實踐能力的課程，圍繞數(shù)控技術(shù)來理順機(jī)械相關(guān)專業(yè)各課程之間的關(guān)系是至關(guān)重要的。為此，我們針對應(yīng)用型本科數(shù)控人才培養(yǎng)理順了相關(guān)的核心課程。

加強(qiáng)數(shù)控課程體系建設(shè)，提升數(shù)控技術(shù)課程內(nèi)容的先進(jìn)性。數(shù)控技術(shù)在課程內(nèi)容的設(shè)置上，緊跟當(dāng)前數(shù)控制造領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢，不斷更新相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，始終與國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展保持同步，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心。以數(shù)控技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為例，始終著眼于各課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系的整體優(yōu)化，構(gòu)建出數(shù)控設(shè)備結(jié)構(gòu)-數(shù)控基本原理-數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成-數(shù)控加工工藝-數(shù)控編程原理的數(shù)控技術(shù)課程體系，將機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計、加工工藝的制定、數(shù)控設(shè)備的使用、編程加工的實現(xiàn)等知識融于一體，使知識更連貫、內(nèi)容更完整、教學(xué)更高效。

2.加強(qiáng)校內(nèi)實驗實踐硬件建設(shè)，構(gòu)建實訓(xùn)的平臺，為培養(yǎng)數(shù)控人才提供保障

實驗實踐教學(xué)裝備的先進(jìn)性和教學(xué)環(huán)境的真實性是應(yīng)用型本科數(shù)控課程實踐教學(xué)效果的根本保證。為此，我們深入企業(yè)充分調(diào)研，按照企業(yè)的生產(chǎn)實際有計劃分步驟地購置了先進(jìn)的工業(yè)級生產(chǎn)型數(shù)控設(shè)備，建立了設(shè)備種類齊全，可以基本模擬真實生產(chǎn)環(huán)境的實驗實訓(xùn)中心，目前中心共有加工中心3臺，數(shù)控車床2臺，線切割2臺，電火花2臺，同時還購進(jìn)了各種CAD及仿真軟件。通過一系列的建設(shè)，目前實驗實訓(xùn)中心的數(shù)控技術(shù)教學(xué)硬件條件已經(jīng)可以滿足對學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)。

利用這些數(shù)控機(jī)床和加工中心，以及數(shù)控加工編程仿真軟件，再加上有豐富經(jīng)驗的數(shù)控工程師的指導(dǎo)力量，構(gòu)建了數(shù)控理論與實訓(xùn)的平臺。

平臺的實驗環(huán)節(jié)以加強(qiáng)學(xué)生對數(shù)控理論的理解和對數(shù)控加工過程的認(rèn)知為主，主要實驗內(nèi)容包括零件圖紙分析、產(chǎn)品工藝分析、數(shù)控編程分析、仿真加工、加工后零件形狀及精度分析等，為實訓(xùn)打下良好理論基礎(chǔ)。

此平臺為本科學(xué)生提供數(shù)控方面的實踐培訓(xùn)，培訓(xùn)分為培訓(xùn)指導(dǎo)教學(xué)階段、仿真軟件學(xué)習(xí)階段、實際操作階段、考核階段。實際操作階段模擬企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行模式，讓學(xué)生感受企業(yè)生產(chǎn)氛圍。通過這樣的實訓(xùn)過程，提高了學(xué)生獨立思考的能力，加深了對數(shù)控理論知識的理解和掌握，提高實際操作能力。

（三）應(yīng)用型教材建設(shè)

項目組根據(jù)數(shù)控教學(xué)要求和實訓(xùn)目標(biāo)，選擇典型的、合適的實訓(xùn)內(nèi)容，編寫了《數(shù)控應(yīng)用技術(shù)教材》。教材以如圖4所示的數(shù)控技術(shù)35項重點內(nèi)容為核心，以典型零件數(shù)控加工為例，首先充分運(yùn)用CAD軟件的功能，在加工工藝設(shè)計階段區(qū)分出加工中的精要部分，化繁為簡，設(shè)計工裝，為數(shù)控加工做好充分準(zhǔn)備；其次運(yùn)用CAM功能，選擇高效刀具，選用適當(dāng)?shù)牡堵?、合理的參?shù)，使用先進(jìn)的數(shù)控加工設(shè)備，并配以三坐標(biāo)測量儀的精密檢測手段，完成高質(zhì)量零件的加工。期間依據(jù)現(xiàn)場的情況，采用合理的管理方法，提高加工過程的效率。實訓(xùn)內(nèi)容由簡到繁，由淺入深，循序漸進(jìn)，采用更多的數(shù)控加工編程實例來說明相關(guān)數(shù)控加工問題，使學(xué)生在課堂上學(xué)到的理論知識在實訓(xùn)中得到驗證。內(nèi)容包括圖紙分析、加工工藝分析、產(chǎn)品工藝分析、數(shù)控編程、實際操作過程、安全注意事項等。

（四）建立實訓(xùn)運(yùn)行機(jī)制和評價體系

1.創(chuàng)建實訓(xùn)運(yùn)行機(jī)制，使實訓(xùn)能夠合理有效運(yùn)行

2015年暑假開始，在正常的課堂理論教學(xué)和實驗室實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，我們建立了課余時間培訓(xùn)制度。主要是利用周末休息日、寒暑假時間，招收對數(shù)控技術(shù)特別感興趣的學(xué)生，成立培訓(xùn)班。培訓(xùn)班的課程順序完全按企業(yè)生產(chǎn)過程安排，主要包括以下內(nèi)容：零件圖紙分析；結(jié)合圖紙進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析，并最終確定合理的加工工藝；數(shù)控編程分析，并編制案例零件的數(shù)控程序；零件的實際數(shù)控加工；加工后零件的測量；對以上五步進(jìn)行綜合分析、討論，要求每個學(xué)生都要發(fā)言，提出問題、談?wù)勼w會和收獲。

2.創(chuàng)建一個能夠全面測評學(xué)生數(shù)控編程及實際操作情況的評價體系

為達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和主動學(xué)習(xí)能力的目的。評價方式突出編程能力和程序的準(zhǔn)確性，以及實際加工操作能力。同時考查圖紙分析、數(shù)控編程、加工工藝報告的撰寫情況，兩方面相結(jié)合綜合評價。目的是發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性?？己穗A段尤為重要，考核時間根據(jù)零件的復(fù)雜程度約為6～8個小時，從隨機(jī)抽取考核圖紙，對圖紙進(jìn)行分析，編寫加工程序，到實際加工零件完成，全部由學(xué)生獨立思考完成。教師全程跟蹤記錄，加工完成后，還要通過問題答辯，以考核同學(xué)是否對整個過程的每一個環(huán)節(jié)都十分理解，教師最終給出評價結(jié)果?？己说倪^程中，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的主動性和獨立思考能力，考核評價結(jié)果更加科學(xué)、合理、公平。

到2018年6月為止，參加培訓(xùn)班的同學(xué)一共有150多名，其中有50多人已經(jīng)畢業(yè)離校，這些人大多從事數(shù)控方面的技術(shù)工作，有的在中小企業(yè)中已經(jīng)成為數(shù)控技術(shù)的主力。

（五）加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)

高級數(shù)控人才的培養(yǎng)離不開一支高素質(zhì)、高技能、結(jié)構(gòu)合理的優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊。師資隊伍的自身數(shù)控技術(shù)實踐能力，直接決定所培養(yǎng)的學(xué)生能力。為此，我們采取請進(jìn)來和走出去的方法來提高教師隊伍自身的數(shù)控技術(shù)實踐能力。具體做法是：我們從企業(yè)引進(jìn)一名專職高級數(shù)控技術(shù)培訓(xùn)工程師，該工程師為碩士研究生畢業(yè)，從事數(shù)控加工及相關(guān)研究十幾年，有豐富的圖紙分析、加工工藝分析、數(shù)控編程、數(shù)控加工、零件測量分析等經(jīng)驗。他不僅培養(yǎng)了許多學(xué)生，還為我們培養(yǎng)了幾名數(shù)控技術(shù)教師和實驗人員。另外，每年我們還安排了由該工程師帶隊，到大型數(shù)控加工企業(yè)的學(xué)習(xí)實踐，教師的數(shù)控技術(shù)得到了很大的提高。與此同時，我們還采取了擔(dān)任數(shù)控技術(shù)系列課程的教師、實驗教師、培訓(xùn)教師之間互相交流學(xué)習(xí)的措施。這種交流既有數(shù)控理論方面的探討也有數(shù)控加工實踐中常見問題的研究。通過這樣的交流研討，教師隊伍中每個老師都對數(shù)控知識有了較為系統(tǒng)和全面的了解和掌握，有效提高了教師的教學(xué)水平。

四、結(jié)語

高級數(shù)控技術(shù)人才的社會需求，給應(yīng)用型本科院校提出了一個重要人才培養(yǎng)的任務(wù)。數(shù)控技術(shù)是機(jī)械專業(yè)一門重要的歸結(jié)性課程，本文通過對此課程實踐教學(xué)模式的改革研究，構(gòu)建數(shù)控理論與實訓(xùn)的平臺，編寫了應(yīng)用型數(shù)控培訓(xùn)教材，創(chuàng)建實訓(xùn)運(yùn)行機(jī)制和評價體系，較好地建設(shè)了師資隊伍。這種促進(jìn)應(yīng)用型機(jī)械類相關(guān)專業(yè)的高級數(shù)控技術(shù)人才培養(yǎng)模式的改革，將使整個培養(yǎng)模式更加符合高等教育培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的特點，更好地適應(yīng)現(xiàn)代制造技術(shù)對高級數(shù)控技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。

[責(zé)任編輯：王辰]