基于雕刻機(jī)的綜合實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 郁元正 金杜挺 王瑞權(quán)

高職院校為當(dāng)?shù)仄髽I(yè)培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才，相比本科院校，培養(yǎng)重點(diǎn)是知識(shí)應(yīng)用和實(shí)踐能力，從而決定了實(shí)踐環(huán)節(jié)在高職教學(xué)活動(dòng)中的重要地位。高職院校投入大量財(cái)力和人力，推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、實(shí)踐教學(xué)改革，不斷完善實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件。根據(jù)浙江省教育評(píng)估院《浙江省高校畢業(yè)生職業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及人才培養(yǎng)質(zhì)量調(diào)查報(bào)告》數(shù)據(jù)，企業(yè)對(duì)高職畢業(yè)生“實(shí)踐動(dòng)手能力”這一項(xiàng)近三年的評(píng)分分別為89.75、91.45、92.32，滿意度不斷提高，可見(jiàn)高職院校實(shí)踐教學(xué)建設(shè)與改革已取得了一定成效。

一、目前實(shí)踐環(huán)節(jié)的局限性

經(jīng)過(guò)多年努力，雖然實(shí)踐教學(xué)條件和教學(xué)效果均得到較大改善，但是在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，不少課程實(shí)踐環(huán)節(jié)仍存在一定局限性。以我校機(jī)械制造專業(yè)為例，實(shí)踐教學(xué)不足之處主要體現(xiàn)在以下三方面。

1.課程之間缺乏關(guān)聯(lián)。根據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)開(kāi)發(fā)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以知識(shí)應(yīng)用和能力訓(xùn)練為目的，卻往往忽視課程之間的關(guān)聯(lián)和銜接。

2.不利于充分理解實(shí)踐項(xiàng)目的意義。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室按照任務(wù)書規(guī)定步驟完成一遍操作，記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析比較。例如，機(jī)床十字滑臺(tái)機(jī)械裝調(diào)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容是分別測(cè)量上下層導(dǎo)軌的平行度，以及上下層導(dǎo)軌相對(duì)垂直度，并調(diào)整至規(guī)定范圍內(nèi)。學(xué)生按要求完成實(shí)驗(yàn)，對(duì)這些參數(shù)與設(shè)備工作性能的關(guān)系卻沒(méi)有直觀感受，將來(lái)在實(shí)際工作中遇到問(wèn)題很難從知識(shí)儲(chǔ)備中快速定位解決問(wèn)題的辦法。

3.不利于培養(yǎng)工匠精神。實(shí)訓(xùn)設(shè)備供各組學(xué)生輪流使用，分配給每一組的操作時(shí)間有限，進(jìn)展不順利就可能超時(shí)；個(gè)別學(xué)生責(zé)任心不強(qiáng)導(dǎo)致儀器設(shè)備受損，影響下一組使用。為了避免這些問(wèn)題，教師往往傾向給予明確指引，減少出錯(cuò)，以保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，從而擠壓了學(xué)生自主探索糾錯(cuò)的空間，長(zhǎng)此以往，便逐漸磨滅了學(xué)生精益求精、勇于創(chuàng)新的工匠精神。

二、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目載體開(kāi)發(fā)

（一）開(kāi)發(fā)依據(jù)

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目載體為實(shí)現(xiàn)能力培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。高職機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)課程體系由專業(yè)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制、機(jī)械制造、現(xiàn)場(chǎng)管理五大專業(yè)能力模塊組成，培養(yǎng)能進(jìn)行機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)、加工、安裝、調(diào)試、維護(hù)的高技能應(yīng)用型人才。每個(gè)模塊包含若干門課程，涵蓋崗位所需的知識(shí)和能力。各模塊所含主要課程見(jiàn)下表。

機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)能力模塊設(shè)置

該專業(yè)各門課程之間聯(lián)系緊密，為了幫助學(xué)生將各門課程習(xí)得的知識(shí)和能力有機(jī)結(jié)合、融會(huì)貫通，最終能熟練應(yīng)用于解決工程問(wèn)題，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的敬業(yè)精神和創(chuàng)新意識(shí)，需設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目貫穿于專業(yè)課程教學(xué)，既能支持單一技能專項(xiàng)訓(xùn)練，又使各門課程聯(lián)結(jié)為一個(gè)有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識(shí)、專業(yè)能力、職業(yè)能力同步訓(xùn)練。

（二）開(kāi)發(fā)思路

要實(shí)施上述綜合實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，必須開(kāi)發(fā)建設(shè)一套能反映本專業(yè)主要知識(shí)和技能的、成本相對(duì)低廉的、成果可見(jiàn)且能持續(xù)引起學(xué)生興趣的實(shí)踐教學(xué)設(shè)備。

數(shù)控雕刻機(jī)作為機(jī)電一體化生產(chǎn)設(shè)備，涵蓋了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)、力學(xué)分析與設(shè)計(jì)、材料選擇、精度測(cè)量、電氣控制、程序編制、計(jì)算機(jī)輔助制造等眾多知識(shí)點(diǎn)，適合作為專業(yè)綜合實(shí)踐訓(xùn)練設(shè)備。使用方式上，不是用于簡(jiǎn)單的拆裝認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，而是設(shè)計(jì)成為綜合性實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目，可拆分為多個(gè)子項(xiàng)目，在連續(xù)三個(gè)學(xué)期專業(yè)課教學(xué)過(guò)程中持續(xù)開(kāi)展實(shí)施。每門課程包含若干子項(xiàng)目，隨著課程的推進(jìn)，學(xué)生不斷習(xí)得知識(shí)和能力，在各子項(xiàng)目中陸續(xù)完成設(shè)計(jì)、校核、采購(gòu)、加工、組裝、調(diào)試等任務(wù)，逐步制造出一臺(tái)可運(yùn)行使用的小型數(shù)控雕刻機(jī)，并支持后續(xù)數(shù)控編程、多軸加工等課程的實(shí)踐訓(xùn)練，通過(guò)加工小零件檢驗(yàn)學(xué)生自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)的雕刻機(jī)的功能和精度。

雕刻機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目構(gòu)成

由于子項(xiàng)目互相關(guān)聯(lián)，每個(gè)項(xiàng)目完成情況都會(huì)影響本組整個(gè)綜合項(xiàng)目的最終結(jié)果，從而促使學(xué)生認(rèn)真對(duì)待每次實(shí)訓(xùn)、每個(gè)步驟，達(dá)到培養(yǎng)認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)的目的。如果發(fā)現(xiàn)前期失誤或缺陷導(dǎo)致后續(xù)任務(wù)無(wú)法繼續(xù)，為了完成整個(gè)項(xiàng)目必須采取補(bǔ)救措施，甚至重新修改原方案，雖然走了彎路，但能促使學(xué)生在反復(fù)運(yùn)用知識(shí)的過(guò)程中不斷鞏固，也鍛煉學(xué)生用不同方法解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

三、綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)度設(shè)計(jì)

子項(xiàng)目設(shè)計(jì)相關(guān)事宜如下。

基于雕刻機(jī)的系列實(shí)踐教學(xué)子項(xiàng)目及其關(guān)系，詳見(jiàn)上圖。

項(xiàng)目進(jìn)度安排如下。

第一學(xué)期，在機(jī)械制圖課程中參考樣機(jī)結(jié)構(gòu)，根據(jù)雕刻機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)繪制裝配簡(jiǎn)圖和主要結(jié)構(gòu)件零件圖，訓(xùn)練工程圖樣繪制能力、機(jī)械零件測(cè)繪能力；在機(jī)械傳動(dòng)課程中完成雕刻機(jī)傳動(dòng)方式選擇、參數(shù)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)比計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)件選用；在工程材料課程中以性價(jià)比合理、工藝性優(yōu)良為原則選擇雕刻機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件及非標(biāo)準(zhǔn)件材料；在電工基礎(chǔ)課程中，根據(jù)傳動(dòng)方式選擇適合的電機(jī)、電源、運(yùn)動(dòng)控制卡，滿足設(shè)計(jì)參數(shù)；在工程管理課程中，學(xué)習(xí)在電商平臺(tái)上向機(jī)電、五金產(chǎn)品供應(yīng)商了解所需零配件是否有貨、能否定制、價(jià)格范圍等信息，而后對(duì)產(chǎn)品采購(gòu)成本、可維護(hù)性等因素進(jìn)行評(píng)價(jià)比較，確定型號(hào)，完成采購(gòu)。至此設(shè)計(jì)方案初步成型。

第二學(xué)期，在工程力學(xué)課程中根據(jù)雕刻機(jī)額定工作負(fù)載及所選材料的力學(xué)性能，計(jì)算設(shè)計(jì)立柱、橫梁等主體構(gòu)件截面形狀和尺寸；在技術(shù)測(cè)量課程中，根據(jù)配合要求確定零件尺寸，例如軸承座內(nèi)徑偏差、安裝孔系位置度等參數(shù)；在零件三維建模課程中，使用Siemens NX 或Solidworks 等軟件根據(jù)工作圖完成零件三維造型及模擬裝配，呈現(xiàn)雕刻機(jī)整體構(gòu)造，并檢驗(yàn)是否存在裝配干涉；在機(jī)械制造技術(shù)課程中，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)件加工工藝，制訂技術(shù)文件，通過(guò)3D 打印或機(jī)械加工制作零件，完成尺寸檢驗(yàn)。至此，可進(jìn)行總裝，完成雕刻機(jī)制作。

第三學(xué)期，以整機(jī)為實(shí)踐平臺(tái)，完成運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)及調(diào)整，鞏固技術(shù)測(cè)量課程相關(guān)知識(shí)應(yīng)用；在數(shù)控編程和計(jì)算機(jī)輔助制造課程中分別學(xué)習(xí)手工編程和自動(dòng)編程，在雕刻機(jī)上運(yùn)行加工程序完成小零件加工。有興趣的同學(xué)還可將其作為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題繼續(xù)深入研究，在教師指導(dǎo)下對(duì)雕刻機(jī)做進(jìn)一步升級(jí)改造（例如增加第四軸）。

綜上所述，現(xiàn)實(shí)工作中遇到的問(wèn)題往往沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案，設(shè)計(jì)該項(xiàng)目載體的根本目的正是引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、思考，動(dòng)手解決問(wèn)題，以積極的態(tài)度應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)，突出能力本位的培養(yǎng)特色。基于數(shù)控雕刻機(jī)開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)對(duì)專用設(shè)備和場(chǎng)地要求較低，部分項(xiàng)目還可在教室開(kāi)展，成本低廉，實(shí)踐教學(xué)條件較差的學(xué)校也能做到學(xué)練一體，大幅提高實(shí)踐課時(shí)比例。