基于工作工程系統(tǒng)化的《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)

馬志誠 李映輝 曾謝華

[摘? ? 要]在學(xué)習(xí)德國職教模式辦學(xué)實踐成果的基礎(chǔ)上，廣泛吸取國外課程建設(shè)成功經(jīng)驗，消化吸收先進國家教學(xué)課程包，根據(jù)學(xué)生具體情況因地制宜地進行《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)。

[關(guān)鍵詞]課程建設(shè);數(shù)控技術(shù);工作過程系統(tǒng)化;典型工作任務(wù)

[中圖分類號]G712;TG659-4 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）12–00–04

[Abstract]On the basis of learning the practical results of German vocational education mode， we extensively absorb the successful experience of foreign curriculum construction， digest and absorb the teaching curriculum package of advanced countries， and carry out the curriculum construction of "numerical control technology" according to the specific conditions of students.

[Keywords]course construction; numerical control technology; systematization of working process; typical tasks

將德國“雙元制”職業(yè)教育模式和課程實施方案引入《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)，在典型工作任務(wù)的設(shè)計中，組織專業(yè)指導(dǎo)委員會委員，組建典型工作任務(wù)設(shè)計團隊，共同開發(fā)出《數(shù)控技術(shù)》課程典型工作任務(wù)，充分實現(xiàn)產(chǎn)教融合、理論教學(xué)與實踐教學(xué)深度融合的建設(shè)思想。

德國最早將“關(guān)鍵能力”培養(yǎng)納入人才培養(yǎng)全過程，《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)很好地學(xué)習(xí)了德國的這些理念。關(guān)鍵能力是一種跨職業(yè)能力，是指專業(yè)以外的能力，是方法能力、社會能力和個人能力的進一步發(fā)展，是從業(yè)者綜合職業(yè)能力的重要組成部分。因此，此次《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)是以培養(yǎng)學(xué)生獲得一種非常有價值的、與人綜合素質(zhì)有關(guān)的——“關(guān)鍵能力”的培養(yǎng)為宗旨，使學(xué)生在獲得知識的同時，具有勝任新工作、適應(yīng)新環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的能力，課程建設(shè)充分體現(xiàn)了這種思想。

1 《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)保障

《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)，相關(guān)保障的支撐先行——課程基礎(chǔ)保障、師資隊伍保障、實訓(xùn)條件保障、教材基礎(chǔ)保障、建設(shè)模式保障、教學(xué)條件保障、相關(guān)制度保障。以下介紹其中的兩項課程建設(shè)保障。

1.1 做好產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的教學(xué)模式制度保障

《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)的主題內(nèi)容充分考慮在教學(xué)中學(xué)生在企業(yè)的實習(xí)內(nèi)容。建立產(chǎn)學(xué)研校企合作制度，與行業(yè)企業(yè)合作，利用社會資源，使學(xué)生能夠到企業(yè)進行數(shù)控專項實訓(xùn)，保證學(xué)生數(shù)控專項技能得到鍛煉，同時也是為了讓教師更多的接觸生產(chǎn)實際，數(shù)控技能能力得到提高。為使這種合作能夠長期堅持下去，就必須使企業(yè)和學(xué)校在這種合作中得到雙贏。聘請企業(yè)高素質(zhì)、高技能人員為《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)指導(dǎo)成員和數(shù)控實踐教學(xué)指導(dǎo)教師，讓企業(yè)人員參與課程建設(shè)和與之相關(guān)的實踐教學(xué)指導(dǎo)管理工作;學(xué)校數(shù)控相關(guān)科研技術(shù)資源、信息資源、人才資源均可以和企業(yè)實現(xiàn)共享;學(xué)校優(yōu)先為企業(yè)提供就業(yè)優(yōu)秀人才;企業(yè)每年根據(jù)需要，接收相關(guān)專業(yè)學(xué)生到車間參加實習(xí)鍛煉、并按照協(xié)議要求配備實踐指導(dǎo)教師，與學(xué)校隨行指導(dǎo)教師共同完成學(xué)生實習(xí)指導(dǎo)及管理工作，學(xué)校按照相關(guān)規(guī)定給企業(yè)指導(dǎo)教師發(fā)放課時費，配合企業(yè)進行學(xué)生實習(xí)管理，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的教學(xué)模式制度保障使項目中典型案例得到很好的理論和實踐的鏈接與細節(jié)的研究。

1.2 做學(xué)教一體的標準模式保障

在《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)過程中，采用工作過程系統(tǒng)化的思路進行建設(shè)，在進行典型工作任務(wù)設(shè)計的過程中充分考慮“做中學(xué)”的問題，將每個學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計成理實一體化項目，采用理實一體化教學(xué)。配合理實一體化教學(xué)的實施，建設(shè)理實一體化教室;做好信息化及共享型教學(xué)資源庫建設(shè)，以網(wǎng)絡(luò)教育廣泛、快速、準確的優(yōu)勢對傳統(tǒng)教育方式進行補充，使受眾更廣泛，能夠充分實現(xiàn)教育的社會價值。信息化建設(shè)是建設(shè)高標準職業(yè)院校的基本要求，對促進學(xué)校教學(xué)和管理的現(xiàn)代化有著重要意義;營造現(xiàn)場氛圍，設(shè)計情境化教學(xué)，構(gòu)筑包括教師應(yīng)用系統(tǒng)、學(xué)生應(yīng)用系統(tǒng)、錄播管理系統(tǒng)、智能考試系統(tǒng)、學(xué)術(shù)論壇、員工培訓(xùn)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)等模塊在內(nèi)的信息化網(wǎng)絡(luò)。使教師可以通過網(wǎng)絡(luò)工作、學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)、企業(yè)員工可以通過網(wǎng)絡(luò)獲得培訓(xùn)、管理者可以通過網(wǎng)絡(luò)進行管理，推進教學(xué)資源的建設(shè)與共享，針對需求量大、覆蓋面廣的專業(yè)，建設(shè)包括教學(xué)授課計劃、課程目標與標準、教學(xué)指導(dǎo)、骨干教師錄像、教學(xué)內(nèi)容、實訓(xùn)實驗、試題庫、課件庫、素材庫、培訓(xùn)模塊、學(xué)習(xí)評價以及精品課程、網(wǎng)絡(luò)課程等內(nèi)容的共享型教學(xué)資源庫，為個性化教學(xué)與協(xié)作式學(xué)習(xí)提供途徑、為終身學(xué)習(xí)與職業(yè)培訓(xùn)提供服務(wù)，培養(yǎng)人才的信息化能力和信息化素質(zhì)。

2 按照工作過程系統(tǒng)化組織《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)

按照工作過程即資訊、計劃、決策、實施、檢查和評估六個步驟組織《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)。圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，教師對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進行控制，以學(xué)生為主體，圍繞典型工作任務(wù)的實施，實現(xiàn)思維能力、學(xué)習(xí)能力、操作技能、合作能力的提高。建設(shè)考核方式，依據(jù)學(xué)生完成成果的質(zhì)量與綜合表現(xiàn)，采取學(xué)生自評、互評和老師參與評定相結(jié)合的辦法，確定課程的成績。

將典型職業(yè)教育模式和課程實施方案引入的《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)，典型工作任務(wù)依據(jù)加工手段劃分，但在排序時按照學(xué)生的認知順序與加工手段的相關(guān)性來排序的，簡單的，學(xué)生易接受的排在前面，與該工作任務(wù)有關(guān)聯(lián)的排在其后。典型工作任務(wù)下面的子任務(wù)按照加工元素劃分，按照由簡單到復(fù)雜的順序排列。如，整個課程選擇一套模具的關(guān)鍵零件作為載體，這樣，在課程結(jié)束之后，學(xué)生對模具的加工就會有一個清晰的認識，再通過最后典型工作任務(wù)的深化學(xué)習(xí)，學(xué)生就會自己較為合理地選擇加工手段來完成各零件的加工，達到了《數(shù)控技術(shù)》課程學(xué)習(xí)目標。

2.1 《數(shù)控技術(shù)》課程定位

本課程在學(xué)習(xí)了機械制圖、機械制造技術(shù)、金屬熱加工與熱處理、機械制造工藝等課程的基礎(chǔ)上，進行數(shù)控編程與加工操作的教學(xué)，為1+X數(shù)控考證實訓(xùn)及其他后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用，是一門專業(yè)核心課、職業(yè)技能課。

2.2 《數(shù)控技術(shù)》課程設(shè)計

課程設(shè)計理念：以職業(yè)崗位能力分析為依據(jù)，構(gòu)建基于工作過程的課程體系，突出高職教育教學(xué)特點，將課程模塊化，突出職業(yè)能力培養(yǎng)，將工學(xué)結(jié)合的思想貫穿在整個課程教學(xué)過程中，實現(xiàn)理論教學(xué)和實踐技能培養(yǎng)有機結(jié)合。

課程設(shè)計思路：根據(jù)課程特點以及學(xué)生的認知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律，以職業(yè)工作過程構(gòu)建課程典型工作任務(wù)。將工作任務(wù)按從易到難、從簡單到復(fù)雜的過程確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序，依托數(shù)控實訓(xùn)基地，模擬企業(yè)的分工制，按實際工作過程組織和實施教學(xué)。

《數(shù)控技術(shù)》課程所開發(fā)出的教材高職高專學(xué)生使用，簡單實用，以項目為驅(qū)動，涵蓋數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)知識、數(shù)控車、數(shù)控銑、數(shù)控加工中心的基礎(chǔ)知識以及典型數(shù)控系統(tǒng)介紹、自動編程的基礎(chǔ)知識，以項目教學(xué)為線索，均以簡單實例引領(lǐng)學(xué)生步入數(shù)控技術(shù)。

例如教材自動編程這一章節(jié)中對一個典型零件三維建模后自動編程，使學(xué)生學(xué)會合理、科學(xué)地對具體的工程問題作實際分析，提高了學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。與同類書籍比較，更簡單、實用，內(nèi)容更全面。

2.3 《數(shù)控技術(shù)》課程內(nèi)容組織

課程內(nèi)構(gòu)建兩大模塊，數(shù)控車床編程與加工數(shù)控銑床/加工中心編程與加工，按工種進行了設(shè)計與組合，結(jié)合國家職業(yè)標準，以工作任務(wù)為導(dǎo)向，以真實零件為載體。數(shù)控車編程與操作是數(shù)控程序編制與加工的基礎(chǔ)，車削類零件在機械加工中占有較大比重但輪廓較簡單。數(shù)控銑床編程/加工中心編程指令相對復(fù)雜，銑削類零件種類多、形狀復(fù)雜。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生在就業(yè)時，可根據(jù)企業(yè)需求及自身優(yōu)勢進行工種選擇，拓寬就業(yè)渠道。在學(xué)生的職業(yè)發(fā)展中，具有向數(shù)控機床操作員、數(shù)控加工工藝員、數(shù)控零件程序員、數(shù)控機床調(diào)試與維護等方向發(fā)展的能力。

2.4 《數(shù)控技術(shù)》課程教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

逐步在專題實驗、課程設(shè)計、校外實訓(xùn)中推廣項目建設(shè)中得到的參考標準，表單參考標準的實施大大提高了老師與學(xué)生的工作與學(xué)習(xí)效率。根據(jù)人才培養(yǎng)方案編好后本的教材成為培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)教育、職業(yè)技能、就業(yè)創(chuàng)業(yè)和繼續(xù)學(xué)習(xí)的重要載體，將過程考評與結(jié)果考評并重，將理論考評與實踐考評并重。提出活動評價體系，除常規(guī)意義上的考核評價外，還設(shè)計有資料收集、課堂活動、角色扮演、參觀、調(diào)研、網(wǎng)絡(luò)搜索、面批、指定崗位分析等活動評價環(huán)節(jié)，給出了明確詳細的評價標準，并將工作習(xí)慣、協(xié)作精神等納入考核，從而體現(xiàn)出對學(xué)生專業(yè)技能和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

3 《數(shù)控技術(shù)》課程設(shè)計典型工作任務(wù)設(shè)計

（1）在典型工作任務(wù)開發(fā)中，組織骨干教師和企業(yè)專家，組建典型工作任務(wù)建設(shè)團隊，共同開發(fā)數(shù)控技術(shù)典型工作任務(wù)。全部實現(xiàn)職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)相結(jié)合、理論教學(xué)與實踐教學(xué)高度融合的設(shè)計思想。打破傳統(tǒng)數(shù)控技術(shù)知識體系的系統(tǒng)性、完整性，堅持職業(yè)導(dǎo)向，讓數(shù)控技術(shù)教學(xué)滿足專業(yè)課教學(xué)需求。弱化理論推導(dǎo)，強化能力培養(yǎng)。瞄準高職高專培養(yǎng)目標，以“必需”“夠用為度，刪去繁瑣的原理和理論推導(dǎo)。將大量實際生產(chǎn)案例引入教材。無論案例、概念的歸納，還是理論的應(yīng)用都起到了舉足輕重的作用。以項目建設(shè)的方式進行教材新編。建成集理實一體化教材、教學(xué)活動設(shè)計、多媒體教學(xué)課件、自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)化課程、能力化評價項目庫等為主要內(nèi)容，以音頻庫、視頻庫、案例庫、動畫庫、圖片庫為配套內(nèi)容，具有服務(wù)教師教學(xué)及滿足學(xué)校師生、企業(yè)員工、社會不同學(xué)習(xí)者網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需求、企業(yè)培訓(xùn)課程開發(fā)等功能的立體化教材。

（2）根據(jù)產(chǎn)品制作、設(shè)備類型、生產(chǎn)技術(shù)與工藝、故障排除、職業(yè)活動或提供服務(wù)等工作任務(wù)，設(shè)置典型工作任務(wù)，實現(xiàn)理論教學(xué)與實踐教學(xué)，將職業(yè)技能鑒定內(nèi)容融入典型工作任務(wù)中。依據(jù)每一個知識點在人才培養(yǎng)框架教學(xué)計劃中的作用與地位確定典型工作任務(wù)載體類型。

例：采用半徑編程方式編寫零件的加工程序。

工藝分析：本例題是一個圓弧的綜合加工實例，對零件的尺寸要求主要是圓弧連接要求光滑過度，編制程序時采用調(diào)用子程序方式對外形加工;

工件裝夾：三爪卡盤裝夾工件的右端;

刀具選擇：T1外圓刀;

切削用量：背吃刀量為2 mm，進給速度為F0.2;

工件坐標系：選擇零件右端面的中心作為工件坐標的原點位置;

工作任務(wù)設(shè)計原則：從易到難、從簡單到復(fù)雜，滿足學(xué)生的認知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律。數(shù)控技術(shù)經(jīng)典內(nèi)容的有效整合，以職業(yè)技能要求為依據(jù)，組織教學(xué)內(nèi)容;以職業(yè)標準為目標，完善課程標準和評價標準的建設(shè);結(jié)合崗位標準，規(guī)劃核心章節(jié)和訓(xùn)練環(huán)節(jié)，確定課程標準，強化過程評價和職業(yè)資格評價;國家的職業(yè)標準要求與實際就業(yè)崗位的統(tǒng)一。

例：數(shù)控銑床的工作方式。

與加工中心相比，數(shù)控銑床除了缺少自動換刀功能及刀庫外，其他方面均與加工中心類同，也可以對工件進行鉆、擴、鉸、锪和鏜孔加工與攻絲等，但它主要還是被用來對工件進行銑削加工，這里所說的主要加工對象及分類也是從銑削加工的角度來考慮的。

平面類零件加工面平行、垂直于水平面或其加工面與水平面的夾角為定角的零件稱為平面類零件。根據(jù)定義，如圖2所示。

目前，在數(shù)控銑床上加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類零件。平面類零件的特點是，各個加工單元面是平面，或可以展開成為平面，圖2中的曲線輪廓面M和正圓臺面N，展開后均為平面。平面類零件是數(shù)控銑削加工對象中最簡單的一類，一般只須用3坐標數(shù)控銑床的兩坐標聯(lián)動就可以把它們加工出來。

加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角類零件，如圖3所示。這類零件多數(shù)為飛機零件，如飛機上的整體梁、框、緣條與肋等，此外還有檢驗夾具與裝配型架等。變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條直線。最好采用4坐標和5坐標數(shù)控銑床擺角加工，在沒有上述機床時，也可用3坐標數(shù)控銑床上進行2.5坐標近似加工。

曲面類（立體類）零件如圖4所示。

加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件。

零件的特點其一是加工面不能展開為平面;其二是加工面與銑刀始終為點接觸。此類零件一般采用3坐標數(shù)控銑床。

4 通過課程診改建立課程建設(shè)長效機制

根據(jù)數(shù)控機械加工崗位特點及職業(yè)資格標準要求，本課程的學(xué)習(xí)評價采取過程評價與終結(jié)評價相結(jié)合、學(xué)生互評與教師評價相結(jié)合的方式，過程評價的重點是考核基本素養(yǎng)、工藝設(shè)計程序編制仿真加工、零件數(shù)控加工等。建立常態(tài)化的課程建設(shè)可持續(xù)的診斷與改進工作機制，開展對課程建設(shè)水平和教學(xué)質(zhì)量的診改，形成常態(tài)化的課程質(zhì)量保證機制，提高課程建設(shè)水平和教學(xué)質(zhì)量。

5 《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)完成后取得的成果

5.1 模范帶頭作用

課程建設(shè)成果在省內(nèi)起到模范帶頭作用，課程開發(fā)流程與方法作為主要培訓(xùn)內(nèi)容在職業(yè)學(xué)校新入職教師、雙師型教師、骨干教師、優(yōu)秀青年教師跟崗訪學(xué)的國培省級培訓(xùn)中進一步推廣。

5.2 推進專業(yè)教學(xué)資源的建設(shè)

課程建設(shè)推動包括教學(xué)計劃、教學(xué)目標與標準、優(yōu)秀教師錄像、教學(xué)內(nèi)容、實驗實訓(xùn)、教學(xué)指導(dǎo)、試題庫、課件庫、素材庫、培訓(xùn)模塊、學(xué)習(xí)評價以及精品課程、網(wǎng)絡(luò)課程等內(nèi)容。

5.3 課程建設(shè)成果有效推動各類比賽

課程建設(shè)成果與微課比賽、說課比賽、信息化教學(xué)設(shè)計比賽以及職業(yè)技能比賽有機結(jié)合，組織團隊成員多次在各級賽項中獲得好的成績。

5.4 探索出課程開發(fā)模式后推廣到其他課程的開發(fā)中

根據(jù)數(shù)控技術(shù)課程開發(fā)中得到的經(jīng)驗迅速拓展了機電一體化技術(shù)其他課程的開發(fā)。

5.5 學(xué)生在相關(guān)崗位上手時間縮短

教學(xué)效果好，進一步開拓了與之相關(guān)企業(yè)的就業(yè)，與多家重點就業(yè)企業(yè)建立廣泛聯(lián)系，根據(jù)畢業(yè)生跟蹤調(diào)查結(jié)果，學(xué)生在以上單位數(shù)控技術(shù)崗位操作、維修維護數(shù)控機床上手時間縮短，提高工作效率。

5.6 信息化處理手段的提高

在教材的編寫中，增加模擬仿真軟件的使用內(nèi)容，讓學(xué)生初步掌握軟件使用方法。一些較繁瑣的數(shù)學(xué)運算和數(shù)據(jù)處理由計算機來完成，從而增強學(xué)生計算機能力、圖形處理能力以及通信能力。

5.7 開發(fā)出適合高職高專的教材

課程建設(shè)成果出版的教材，適合高職高專學(xué)生使用，簡單實用，以項目為驅(qū)動，使學(xué)生學(xué)會合理、科學(xué)地對具體的工程問題作實際分析，提高了學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。與同類教材比較，更簡單，更實用，內(nèi)容更全面。在機電一體化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、機電設(shè)計與制造、機械制造與自動化、機電設(shè)備維修與管理等各專業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

6 《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)創(chuàng)新點

（1）課程建設(shè)成果與微課比賽、說課比賽、信息化教學(xué)設(shè)計比賽以及職業(yè)技能比賽有機結(jié)合。

（2）通過課程建設(shè)提煉出一套行之有效的以項目管理為方法、以課程建設(shè)為載體的科研教研方法。項目建設(shè)帶動了相關(guān)成果的呈現(xiàn)，主要體現(xiàn)在科研教研、論文、著作的發(fā)表與出版。提煉的方法在后期用于后期相關(guān)項目的建設(shè)，大大提高了工作效率。

（3）課程建設(shè)項目建設(shè)中提煉出的方法、設(shè)計出的表單具有通用性，可以在同類課題中推廣，大大提高工作相率。

（4）仔細琢磨出專業(yè)技術(shù)能力通過仿真系統(tǒng)彌補硬件投入不足而受到的影響降低到最小的方法。

（7）隨著模擬仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，增加數(shù)控技術(shù)模擬仿真軟件的應(yīng)用，增強了應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)生們終生受益。

7 結(jié)語

《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)項目是一個長期的過程，打破學(xué)科界限，根據(jù)各專業(yè)對數(shù)控知識的需求，將專業(yè)學(xué)科知識融入《數(shù)控技術(shù)》，形成有“多板塊、多層次、多接口”特色的課程，同時企業(yè)管理方法、技術(shù)轉(zhuǎn)型不斷轉(zhuǎn)變，對當前人才市場的需求做認真、深入的調(diào)查，在充分聽取用人單位、教育的意見梳理出需求，學(xué)習(xí)先進的教育理念，以轉(zhuǎn)變教育思想、更新教育觀念為先導(dǎo)，吸取國內(nèi)外同行的先進經(jīng)驗，對標課程建設(shè)，持續(xù)進行教學(xué)內(nèi)容和課程體系深層次的改革，形成成熟的教學(xué)內(nèi)容和課程體系，達到《數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)的目標。

參考文獻

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