智能制造背景下的數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)研究與實踐

周 凱 康劍梁

（上海海洋大學(xué) 工程學(xué)院，上海 201306）

中國作為制造業(yè)的大國，智能制造處于國家戰(zhàn)略高度，我國《政府工作報告》提出“中國制造2025”，堅持創(chuàng)新驅(qū)動、智能轉(zhuǎn)型、強化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強國，智能制造技術(shù)是先進制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，國內(nèi)外對先進制造業(yè)的發(fā)展都有著國家級戰(zhàn)略目標，隨著“中國制造2025”、德國“工業(yè)4.0”、美國“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等各國智能計劃的出現(xiàn)，工業(yè)發(fā)展對機械制造業(yè)有了更高的要求[1]。

目前，智能制造已成為我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要戰(zhàn)略，各學(xué)術(shù)性高等院校根據(jù)自身發(fā)展，成立智能制造研究院（所）。2016年1月由上海交通大學(xué)、臨港集團和臨港管委會聯(lián)合發(fā)起“上海智能制造研究院”籌建，將在臨港科技城園區(qū)打造具有國內(nèi)影響和國際知名度的智能制造基礎(chǔ)平臺，建設(shè)智能機器人、智能傳感與物聯(lián)、智能生產(chǎn)系統(tǒng)等9個研究所[2]。

1 數(shù)控技術(shù)重要地位

智能制造歸根結(jié)底是制造，制造的關(guān)鍵在于加工出來的零件符合工藝參數(shù)要求，對制造出來零件的精度也有著更高的要求。計算機數(shù)字控制機床（Computer Numerical Control，CNC），作為機械制造業(yè)中的核心智能制造裝備，在制造業(yè)中有著無法替代的地位，是機械零件生產(chǎn)的“母體”，也是傳統(tǒng)機械制造方法手段的科學(xué)技術(shù)結(jié)晶。數(shù)控機床是應(yīng)用數(shù)控技術(shù)獲得創(chuàng)新機械產(chǎn)品的最初推動力和最成功的典范，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，數(shù)控機床得到了非常廣泛的應(yīng)用[3]。

數(shù)控實訓(xùn)是一門綜合性實踐課程，學(xué)生在前期學(xué)過專業(yè)基礎(chǔ)課程后，進行實訓(xùn)課程學(xué)習(xí)。實訓(xùn)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控加工實踐運用、分析圖紙、選擇加工方案、編寫工藝規(guī)程的能力，從而進行數(shù)控加工編程，完成零件的加工并滿足其加工精度要求。

各個高校都開設(shè)數(shù)控技術(shù)相關(guān)課程，其中包括本科院校、高職高專、中職院校，由于學(xué)生層次結(jié)構(gòu)的不同，針對數(shù)控技術(shù)而言有著不同的學(xué)習(xí)方向。中高職重實踐輕理論，本科院校重理論輕實踐，針對上海工業(yè)發(fā)展趨勢，高校機械專業(yè)教師針對數(shù)控技術(shù)相關(guān)課程的理論、實踐做了進一步探究性教學(xué)。

2 教學(xué)設(shè)計與實踐

隨著數(shù)控技術(shù)智能化發(fā)展，具有代表性的智能制造裝備應(yīng)運而生，如五軸加工中心、車銑復(fù)合中心、3D打印機等。新技術(shù)的出現(xiàn)促使制造業(yè)飛速發(fā)展，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品在精度上有著新的突破。教學(xué)過程中引用新技術(shù)，是為了使應(yīng)用型本科學(xué)生更好地與世界接軌，也是為了讓新技術(shù)應(yīng)用在應(yīng)用型本科教學(xué)計劃研究中，滿足學(xué)生就業(yè)及社會發(fā)展的需要[4]。

以CAD/CAM技術(shù)為例，其利用現(xiàn)代計算機的圖像處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把各種圖像數(shù)據(jù)、工藝信息，加工數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫集成在一起，信息處理高度一體化，支撐著各種現(xiàn)代化制造理念，是現(xiàn)代工業(yè)制造的基礎(chǔ)[5]。

應(yīng)用型本科院校在原有的數(shù)控實訓(xùn)基礎(chǔ)之上，對相關(guān)教學(xué)體系進行了完善與優(yōu)化。上海海洋大學(xué)根據(jù)上海市職業(yè)技能等級鑒定的要求及數(shù)控加工試題進行分析與探究，結(jié)合生源以及教學(xué)設(shè)備開展了實訓(xùn)教學(xué)。針對上海市職業(yè)技能鑒定試題庫中的數(shù)控二級（技師）、數(shù)控三級（高級）、數(shù)控四級（中級）中的部分題庫，選取案例進行典型教學(xué)，以技能等級為梯度選取案例進行實訓(xùn)教學(xué)。

2.1 案例教學(xué)實施逐級遞進式項目教學(xué)法

零件加工過程中，以初級、中級、高級三個層次為梯度進行案例講解，學(xué)生分組領(lǐng)取任務(wù)案例，進行團隊協(xié)作完成任務(wù)。實踐教學(xué)過程中，有指導(dǎo)意義的典型加工案例，以及難度等同、案例不同的加工圖紙，以上海市職業(yè)技能鑒定題庫中的案例為主，根據(jù)不同的加工圖紙進行案例講解分析，如圖1所示。

圖1 逐級遞進式項目教學(xué)法實施步驟

2.2 教學(xué)手段

案例教學(xué)法為主，通過案例促使學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控程序編制，激發(fā)學(xué)生熱情，培養(yǎng)學(xué)生動手能力，編寫程序[6]。教師通過案例分析講解，讓學(xué)生舉一反三。

機床操作部分，在宇龍數(shù)控仿真軟件系統(tǒng)進行模擬加工操作后，將驗證好的數(shù)控加工程序?qū)霐?shù)控機床進行實體加工。

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師示范教學(xué)，學(xué)生觀察學(xué)習(xí)，示范結(jié)束之后，讓學(xué)生練習(xí)使用機床設(shè)備。通過案例講解，學(xué)生學(xué)會解決問題的方法，然后分類別下發(fā)加工案例。由于數(shù)控設(shè)備數(shù)量有限，實訓(xùn)過程中實行輪換式教學(xué)，以班級為單位分為兩大組，再將大組分為小組，進行實訓(xùn)教學(xué)。

3 結(jié)語

上海市教育委員會、上海市人力資源和社會保障局印發(fā)《關(guān)于開展“學(xué)分認可型雙證融通”和“證書認可雙證融通”試點工作的實施辦法》，大力推進高校應(yīng)用型教學(xué)研究工作,落實“中國制造2025”“智能制造”及“十三五”規(guī)劃，以提升學(xué)生實踐應(yīng)用能力為出發(fā)點，培養(yǎng)一批符合智能制造背景下的基礎(chǔ)型技能人才。