基于學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與研究

孫建華 王亮 孟兆生

摘要：工程實(shí)訓(xùn)是工科院校培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要平臺(tái)，文章通過(guò)對(duì)我國(guó)數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式現(xiàn)狀的研究，發(fā)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的諸多問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題創(chuàng)新改革教學(xué)模式，引入自主設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，初步解決了“不能以學(xué)生為中心、一臺(tái)設(shè)備多名學(xué)生操作、學(xué)生掌握知識(shí)過(guò)于單一”等實(shí)踐教學(xué)問(wèn)題，有效達(dá)成工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證中對(duì)于機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，使學(xué)生綜合能力得到培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn);教學(xué)改革;綜合能力;非技術(shù)能力

2016年6月，隨著中國(guó)成為國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會(huì)員，全國(guó)各大高校大力開(kāi)展專(zhuān)業(yè)建設(shè)，力求盡早通過(guò)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)與國(guó)際工程教育接軌。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證中對(duì)培養(yǎng)學(xué)生12項(xiàng)能力提出具體要求，分別為工程知識(shí)、問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會(huì)、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理以及終身學(xué)習(xí)能力。由此可以看出，學(xué)生的技術(shù)能力與非技術(shù)能力得到充分培養(yǎng)已成為工程教育的發(fā)展趨勢(shì)。工程實(shí)訓(xùn)是工科院校不可或缺的實(shí)踐教學(xué)課程，是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要平臺(tái)，要想提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，就要從每一項(xiàng)實(shí)訓(xùn)課程入手。文章以數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)課程為例，打破傳統(tǒng)教學(xué)思想，創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，真正達(dá)到通過(guò)工程訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的教學(xué)目的。

一、我國(guó)數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式現(xiàn)狀

通過(guò)與國(guó)內(nèi)各大兄弟院校的工程訓(xùn)練中心的交流學(xué)習(xí)，我們了解到絕大多數(shù)數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式總體相差不多，主要分以下幾類(lèi)：

（一）針對(duì)機(jī)械類(lèi)學(xué)生的教學(xué)模式

機(jī)械類(lèi)學(xué)生需掌握安全知識(shí)、程序編制、機(jī)床操作（包括刀具、夾具、量具的選擇和使用）等，所以對(duì)于這類(lèi)學(xué)生的數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)間要相對(duì)較長(zhǎng)，且絕大部分時(shí)間為教師給出固定零件圖，學(xué)生自主編程并進(jìn)行機(jī)械加工。

（二）針對(duì)近機(jī)類(lèi)學(xué)生的教學(xué)模式

對(duì)于這類(lèi)學(xué)生的數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)間適中，學(xué)生一般只需掌握安全知識(shí)和機(jī)床操作即可，程序編制只作為了解，教師只需給出具體零件圖紙、加工工藝和程序，由學(xué)生進(jìn)行機(jī)械加工。

（三）針對(duì)非機(jī)類(lèi)學(xué)生的教學(xué)模式

對(duì)于這類(lèi)學(xué)生的數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)間最短，主要以認(rèn)知工程文化、了解工訓(xùn)安全和工程制造為主。由于此專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)特殊性，教師在上課時(shí)主要以講解操作為主，一般不會(huì)讓學(xué)生上機(jī)操作，以免發(fā)生安全事故。

二、目前數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)課程存在的問(wèn)題

由于教學(xué)方法、教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置存在缺陷，導(dǎo)致數(shù)控銑床工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果不理想，存在問(wèn)題主要有以下幾類(lèi)：

（一）受教學(xué)方法影響，教學(xué)過(guò)程不能做到以學(xué)生為中心

整個(gè)數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)課程主要以教師講解為主，學(xué)生一般被動(dòng)地接受知識(shí)，這與工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證中“以學(xué)生為中心，以教師為輔助”的理論相違背，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性也很難被調(diào)動(dòng)。

（二）受教學(xué)模式影響，頻繁出現(xiàn)一臺(tái)教學(xué)設(shè)備多名學(xué)生同時(shí)操作現(xiàn)象

由于數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)學(xué)生所學(xué)內(nèi)容基本相同，按規(guī)定完成加工的作業(yè)件都是相同的，所以學(xué)習(xí)進(jìn)度幾乎一致，這就造成在實(shí)訓(xùn)最后階段，所有學(xué)生都集中到同一時(shí)間段進(jìn)行上機(jī)操作，經(jīng)常出現(xiàn)一臺(tái)設(shè)備多名學(xué)生操作的現(xiàn)象，這樣影響實(shí)訓(xùn)效率，而且存在嚴(yán)重的安全隱患。

（三）受教學(xué)內(nèi)容影響，學(xué)生掌握知識(shí)過(guò)于單一

受所學(xué)內(nèi)容都相同的影響，學(xué)生在完成作業(yè)的過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)互相借鑒，甚至是互相抄襲的情況，這樣就造成如果換一個(gè)零件，其加工工藝設(shè)計(jì)以及程序編制等過(guò)程就很難完成，使學(xué)生掌握知識(shí)過(guò)于單一。

三、基于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與研究

針對(duì)以上數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，以及工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證中對(duì)培養(yǎng)學(xué)生能力提出的具體要求，實(shí)訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)新改革已經(jīng)勢(shì)在必行，筆者以機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)為試點(diǎn)班，通過(guò)對(duì)數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)課程進(jìn)行創(chuàng)新改革，在培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)能力的同時(shí)，使學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力也得到鍛煉和培養(yǎng)，從而提高學(xué)生綜合能力。

（一）根據(jù)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)制定數(shù)控銑床教學(xué)目標(biāo)

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)共提出4項(xiàng)培養(yǎng)要求，其中第2和第3項(xiàng)要求又都細(xì)分為3小項(xiàng)，這其中有3項(xiàng)培養(yǎng)要求可以通過(guò)工程實(shí)訓(xùn)課程來(lái)達(dá)成，根據(jù)機(jī)械類(lèi)人才培養(yǎng)目標(biāo)制定5項(xiàng)數(shù)控銑床教學(xué)目標(biāo)：第一，通過(guò)同組同學(xué)共同設(shè)計(jì)作業(yè)件，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生制圖能力、計(jì)算能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力;第二，通過(guò)繪制CAD圖紙和編制程序，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)軟件能力;第三，通過(guò)作業(yè)件加工工藝設(shè)計(jì)，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生基本工藝操作等基本技能;第四，通過(guò)對(duì)作業(yè)件的機(jī)械加工，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生初步掌握并使用各種機(jī)床設(shè)備和現(xiàn)代化工程工具的能力;第五，通過(guò)數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)和終身學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。

（二）數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革

為了使學(xué)生的技術(shù)能力和非技術(shù)能力協(xié)同發(fā)展，從而提高學(xué)生綜合素質(zhì)。數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)課程打破傳統(tǒng)教學(xué)思想，創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，重新設(shè)置教學(xué)過(guò)程，如表1所示。

在教學(xué)過(guò)程中，將學(xué)生分成多個(gè)組，每組由兩名學(xué)生共同完成作業(yè)件的設(shè)計(jì)及加工，由表1授課內(nèi)容6可以看出，創(chuàng)新改革后的數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容主要增加了自主設(shè)計(jì)作業(yè)件，不再是教師提供單一零件圖的形式，這使整個(gè)教學(xué)模式都發(fā)生了變化，教師從主導(dǎo)教學(xué)變?yōu)檩o助指導(dǎo)，學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)變?yōu)樽灾鲃?chuàng)新設(shè)計(jì)，大大提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣，真正做到“以學(xué)生為中心，以教師為輔助”，教學(xué)理論與專(zhuān)業(yè)認(rèn)證理念相契合。由于每組學(xué)生設(shè)計(jì)工件難易程度不同，并且還加入模擬仿真步驟，學(xué)生可以通過(guò)仿真加工來(lái)查錯(cuò)糾錯(cuò)，上機(jī)操作時(shí)間得以錯(cuò)開(kāi)，極大緩解了機(jī)床設(shè)備不足產(chǎn)生的教學(xué)壓力。對(duì)于設(shè)計(jì)難度較大的作業(yè)件，教師鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)Pro/Engineer、Unigraphics NX、Mastercam等自動(dòng)編程軟件，教師在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予指導(dǎo)，培養(yǎng)了學(xué)生的復(fù)雜零件加工能力、自主學(xué)習(xí)能力和終身學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。

（三）教學(xué)作品展示

學(xué)生對(duì)自主設(shè)計(jì)作業(yè)件教學(xué)內(nèi)容興趣濃厚，學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣顯著增強(qiáng)，并產(chǎn)生了很多優(yōu)秀的教學(xué)作品。

圖1和圖2是在黨的十九大召開(kāi)之際，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)并獨(dú)立加工完成的作業(yè)件，圖3和圖4是在學(xué)生自主學(xué)習(xí)自動(dòng)編程軟件后，由教師指導(dǎo)完成的作業(yè)件，在教學(xué)過(guò)程中，教師只負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生提出的工藝設(shè)計(jì)、編程以及刀具選擇等問(wèn)題中遇到的困難給予解答。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)創(chuàng)新改革數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，初步解決了“不能以學(xué)生為中心，一臺(tái)設(shè)備多名學(xué)生操作，學(xué)生掌握知識(shí)過(guò)于單一”等實(shí)踐教學(xué)問(wèn)題。完成了數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)，達(dá)成工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證中對(duì)于機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生技術(shù)能力和非技術(shù)能力均得到很好的鍛煉，實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量有所提升，學(xué)生綜合能力得到培養(yǎng)。