新工科背景下應(yīng)用型高校數(shù)控技術(shù)課程改革研究

邢劍飛 王 龍 郭文松 王旭峰 張洪洲

（塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

0 引言

為適應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的新趨勢，基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求，在立德樹人新要求的背景下，提出了“新工科”工程教育的改革方向[1]。隨著2017年“新工科”教育理念的提出和2018年教育部、工業(yè)和信息化部、中國工程院《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》教高〔2018〕3號的提出，標志著以“新工科”為主題的工程教育理念是我國從工程教育大國邁向工程強國的必經(jīng)之路?！靶鹿た啤北尘跋?，制造業(yè)的發(fā)展非常重要，制造業(yè)直接體現(xiàn)了一個國家的生產(chǎn)力水平，伴隨著工科及制造業(yè)的發(fā)展，企業(yè)自動化和智能設(shè)備的應(yīng)用增加了數(shù)控加工類人才的需求[2，3]，如何能夠為社會培養(yǎng)有素質(zhì)、有技術(shù)的專業(yè)人才是廣大高校需要探討并解決的問題，因此數(shù)控技術(shù)教學(xué)模式的構(gòu)建及改革有著重要意義。

1 數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 數(shù)控技術(shù)教學(xué)模式

當(dāng)前應(yīng)用型高校數(shù)控技術(shù)課程的培養(yǎng)模式為：理論課程+實驗課程（1+1模式），但主要以理論課堂教學(xué)為主，實驗教學(xué)占比低，用于輔助理論教學(xué)。數(shù)控技術(shù)專業(yè)課是集機械、電子、自動控制與信息學(xué)科于一體的課程，具有較強的理論性，大部分授課教師在講課過程中，注重教學(xué)大綱，主要進行相關(guān)基礎(chǔ)理論與編程指令的講解，忽視了實驗教學(xué)模塊的作用，存在理論知識明確，動手實踐能力差的現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)到的理論知識無法合理進行應(yīng)用。傳統(tǒng)的教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生缺少對數(shù)控技術(shù)課程的感性認識，缺少積極主動性，學(xué)生對課程出現(xiàn)枯燥、興趣低迷的現(xiàn)象，隨著課程進度的深入，理論知識的疊加，教育理念不及時融入新的技術(shù)，使部分學(xué)生存在知識點混淆，理論無法聯(lián)系實際，因此傳統(tǒng)的課堂模式無法提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，不利于學(xué)生的專業(yè)發(fā)展[4]。數(shù)控技術(shù)課程當(dāng)前的教學(xué)模式，無法滿足新工科的基本要求。

1.2 教師隊伍

數(shù)控技術(shù)這門專業(yè)課具有較強的理論性和實踐性，因此對教師隊伍水平具有較高的要求，目前大部分教師的理論水平高，缺乏實踐動手能力，并且部分教師是高校畢業(yè)后直接進入學(xué)校從事教學(xué)活動，接觸數(shù)控技術(shù)工作及數(shù)控設(shè)備較少，缺少實戰(zhàn)經(jīng)驗，實踐課程多為實踐基礎(chǔ)的講解，代入感較低，實踐目標單一，因此會對教學(xué)實踐活動的開展造成一定影響，也是目前導(dǎo)致學(xué)生動手實踐積極性低的重要原因，教師隊伍的實踐教學(xué)水平制約著數(shù)控技術(shù)課程的專業(yè)教學(xué)活動。

1.3 教學(xué)內(nèi)容

數(shù)控技術(shù)課程可為從事數(shù)控技術(shù)方面的工程設(shè)計與開發(fā)打好必要的基礎(chǔ)，重點在于技術(shù)應(yīng)用能力和實踐能力。首先，在理論教學(xué)過程中主要是對數(shù)控加工程序編程指令、手工編程基本方法進行講解，忽略了對零件材料特性的說明和加工工藝的分析，存在掌握數(shù)控加工指令卻無法合理地編寫出零件加工程序的問題；其次，在數(shù)控教學(xué)時多基于理論的學(xué)習(xí)，如計算機數(shù)控裝置的硬件、軟件、刀補、插補、伺服控制系統(tǒng)等內(nèi)容，講課過程中教師注重了系統(tǒng)的完整性，強調(diào)了基礎(chǔ)的重要性，但是內(nèi)容抽象，難以透徹地講解其中的要點，致使學(xué)生學(xué)起來覺得枯燥乏味，創(chuàng)新能力偏低。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會需求不斷增加，基于傳統(tǒng)教學(xué)無法有效跟進數(shù)控技術(shù)的內(nèi)容，實踐教學(xué)出現(xiàn)對數(shù)控裝備無法上手等問題，目前理論及實踐教學(xué)缺乏新技術(shù)、新工藝的了解，教學(xué)內(nèi)容與社會需求脫節(jié)成為制約數(shù)控課程發(fā)展?jié)M足新工科要求的因素之一。

綜上所述，目前應(yīng)用型高校中數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)存在一定的局限性，制約了新工科工程教育的發(fā)展，為了解決上述問題，必須引入新教學(xué)理念，明確應(yīng)用型本科在新工科背景下的培養(yǎng)目標和課程特點，以學(xué)生為中心，引入驅(qū)動教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程的技術(shù)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

2 新工科背景下數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)改革

2.1 課程教學(xué)理念與培養(yǎng)目標改革

教育部提出新工科的培養(yǎng)目標，創(chuàng)新型、多元化的人才為今后培養(yǎng)方向，能為今后工業(yè)發(fā)展提供人才保障[5]。傳統(tǒng)的教學(xué)理念不能滿足新工科建設(shè)要求，因此需要對課程教學(xué)理念與培養(yǎng)目標進行改革，團隊提出以學(xué)生為中心，以工業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，培養(yǎng)理論和實踐能力強的創(chuàng)新型卓越工程人才的目標，以滿足國家戰(zhàn)略需求，培養(yǎng)適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟發(fā)展的工科人才。將理論和實踐進行有機結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢，不在進行填鴨式教育，注重以工程發(fā)展需求為導(dǎo)向，強調(diào)工程實踐與理論相互結(jié)合，實施育訓(xùn)一體。保證數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)的質(zhì)量和教學(xué)效果，使學(xué)生能夠滿足今后社會發(fā)展對創(chuàng)新人才的需求。

2.2 教學(xué)方法的改革

數(shù)控技術(shù)集技術(shù)應(yīng)用性與實踐特性為一體，數(shù)控技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要對基礎(chǔ)理論知識掌握，掌握數(shù)控加工程序編程指令，掌握手工編程基本方法，了解計算機自動編程原理，從而對零件進行編程和加工。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以語言傳遞信息為主的方法，包括講授法、討論法，借助多媒體進行講授。講授法能夠使學(xué)生在較短時間內(nèi)獲得大量系統(tǒng)的科學(xué)知識。然而教學(xué)過程中會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性不易發(fā)揮，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容滿堂灌、學(xué)生被動聽的局面。因此結(jié)合新工科發(fā)展趨勢，數(shù)控技術(shù)課程引入項目驅(qū)動教學(xué)法、模擬教學(xué)法等，能夠提高學(xué)生的感官認知，還能提升其學(xué)習(xí)的主動性。

2.2.1 項目驅(qū)動教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)模式

項目驅(qū)動法是“以項目為載體、以系統(tǒng)化工作過程中的工作任務(wù)作驅(qū)動”的教學(xué)模式，這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候不僅要掌握理論知識，還要會應(yīng)用并且形成一套應(yīng)用體系，理論課程帶著目標學(xué)習(xí)，數(shù)控實踐過程包含了加工工藝、數(shù)學(xué)處理、程序編制、數(shù)控機床的操作，實現(xiàn)零件圖-實物的全過程[6]。

（1）項目確定與實施計劃：項目驅(qū)動教學(xué)是以學(xué)生為主體，教師引導(dǎo)學(xué)生，項目的確定要遵守適用性原則、可行性原則、綜合性原則三大原則。在項目任務(wù)確定后，教師進行指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生掌握知識點和技能，學(xué)生進行項目計劃，制定模具各板塊的加工工藝，各個階段的時間安排，分工內(nèi)容等，在現(xiàn)代化教學(xué)中，實施“做中教、做中學(xué)”項目教學(xué)模式，最終完成任務(wù)，進行自我評價，直至完成整個項目，掌握數(shù)控技術(shù)理論知識和實踐能力。

（2）項目實施：項目的實施理論為基礎(chǔ)，實踐為重點，數(shù)控技術(shù)課程中理論課的學(xué)習(xí)就是為項目實施做準備，組織學(xué)生以小組的形式進行合作學(xué)習(xí)，學(xué)生根據(jù)制定的加工工藝，查詢相關(guān)書籍、文獻、實例進行工作思路確定和任務(wù)分工，項目實施過程也是最能激發(fā)學(xué)生動手積極性和興趣的關(guān)鍵步驟。此過程教師全程跟蹤學(xué)生實施過程，及時進行引導(dǎo)及答疑解惑，若在實施過程中有些較難的環(huán)節(jié)沒有掌握，可以借助網(wǎng)絡(luò)、信息構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)交流群，進行小組討論以解決問題，保證項目的完成。

（3）項目考核與評價：項目完成后，結(jié)合小組分工與實施計劃進行打分，各小組進入互評環(huán)節(jié)，結(jié)合工藝合理性和加工尺寸精度，教師根據(jù)加工工藝、程序編制、加工實體等方面進行模塊化打分，這樣有利于分析各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題以及不足，從而可以進一步的反思和進步，最后根據(jù)每項目完成情況予以學(xué)生評價，完成驗收工作。

2.2.2 仿真教學(xué)，提高教學(xué)水平

數(shù)控技術(shù)課程融入了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)等，是一門多學(xué)科交叉的專業(yè)課程，數(shù)控技術(shù)課程中講授數(shù)控編程和實際操作時采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式易出現(xiàn)厭學(xué)、畏懼的現(xiàn)象。引入數(shù)控仿真軟件進行教學(xué)，化抽象為具體，可以模擬出各環(huán)境下數(shù)控機床的工作狀態(tài)，加工過程與顯示過程可在三維或二維數(shù)控環(huán)境中顯示，學(xué)生們可獨立在仿真界面觀察數(shù)控加工的整個過程，能夠?qū)⒖菰餆o味的知識點形象地展示，以便于更好地熟悉數(shù)控加工的過程，從而降低數(shù)控機床加工實訓(xùn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)事故、機床損耗嚴重等問題的概率。一套仿真軟件可模擬多系統(tǒng)機床操作，以網(wǎng)絡(luò)為搭建平臺可與學(xué)生更好地交流溝通，結(jié)合理論學(xué)習(xí)和實際操作能夠提高學(xué)生積極性，彌補數(shù)控機床不足，對數(shù)控操作技術(shù)進行全面的教學(xué)，提高教學(xué)水平。

2.3 師資隊伍培養(yǎng)

習(xí)近平總書記在全國教育大會上指出“教師是人類靈魂的工程師，是人類文明的傳承者”，堅持把教師隊伍建設(shè)作為基礎(chǔ)工作。建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強國，對教師隊伍建設(shè)提出新的更高要求，在新工科背景下，高校需要培養(yǎng)出適合現(xiàn)代制造業(yè)需求的技術(shù)型和實踐性人才，首先教師要立德樹人，師德為范。為提高教師專業(yè)素養(yǎng)，通過校企合作，將產(chǎn)學(xué)研特點釋放，學(xué)校聯(lián)合企業(yè)通過“培養(yǎng)、實踐、參與、研究”等途徑開展針對學(xué)院的專業(yè)帶頭人、骨干教師、青年教師的全方位培訓(xùn)，以“第二課堂”等方式推動校企合作，發(fā)揮教師在其中的作用，建立一支結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)水平高、實踐經(jīng)驗豐富的應(yīng)用型師資隊伍。引導(dǎo)專業(yè)教師參與科研，培養(yǎng)教師的工程意識和創(chuàng)新意識，使其在科研背景下實時了解研究領(lǐng)域前沿，實時進行知識更新，科研輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生興趣，改進教學(xué)效果。

2.4 考核方式的修訂

傳統(tǒng)的考核方式由兩部分組成：期末成績（70%）+平時成績（30%），其中平時成績包含了學(xué)生理論課考勤、作業(yè)、實驗課考勤、實驗報告、平時回答問題這幾部分；將課程考核方式進行調(diào)整，由三部分組成，分別為：期末成績（60%）+實驗成績（20%）+平時成績（20%），其中平時成績包括創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽、申請專利、參與教師項目等，這樣不僅提高學(xué)生實踐興趣和創(chuàng)新能力，還能夠解決理論和實踐銜接不緊密，不融洽等問題，提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)。

3 結(jié)語

在新工科背景下，應(yīng)用型大學(xué)面臨新形勢、新任務(wù)的挑戰(zhàn)，數(shù)控技術(shù)課程也要主動適應(yīng)企業(yè)發(fā)展對人才的最新需要，結(jié)合我國“新工科”工程教育理念進行了課程改革，提出了以學(xué)生為中心，以工業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，培養(yǎng)理論和實踐能力強的創(chuàng)新型卓越工程人才的目標。結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)的不足融入了項目驅(qū)動教學(xué)和仿真教學(xué)法，提高整個教學(xué)過程學(xué)生的積極性和參與性，結(jié)合師資培養(yǎng)提高教師的教學(xué)水平，完善師資隊伍的建設(shè)。通過課程考核修訂，不斷提升學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生成為主體，提高動手實踐能力和解決問題的能力，整個教學(xué)過程中實現(xiàn)了將理論實踐有機結(jié)合，保證了教學(xué)質(zhì)量，符合新形勢下對實踐性高素質(zhì)人才的需求。