高職數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革研究

孫 建

遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121001

一、高職院校數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

社會(huì)主義建設(shè)需要大量工作于一線的高等技術(shù)人才，而高職院校是培養(yǎng)這類職業(yè)技術(shù)人才的主陣地，因此職業(yè)教育要著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手能力與實(shí)踐能力的培養(yǎng)，使其能夠更好地適應(yīng)工作崗位需求[1]。然而受各種客觀、主觀因素的影響，我國(guó)高職院校的數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)還存在以下幾個(gè)方面的不足：

首先，高職院校生源質(zhì)量相對(duì)較差。與普通高等本科院校相比，高職院校的學(xué)生不僅基礎(chǔ)薄弱，而且知識(shí)儲(chǔ)備也嚴(yán)重不足；更有甚者缺乏最基本的、端正的學(xué)習(xí)態(tài)度；有部分學(xué)生自身學(xué)習(xí)態(tài)度消極，學(xué)習(xí)習(xí)慣較差，還會(huì)影響到其他同學(xué)，導(dǎo)致整個(gè)班級(jí)的教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效率都差強(qiáng)人意。

其次，數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與人才崗位需求脫節(jié)。實(shí)踐教學(xué)課程必須緊跟時(shí)代發(fā)展，才能保證學(xué)生在就業(yè)后快速進(jìn)入工作角色，然而實(shí)際教學(xué)中高職院校的數(shù)控技術(shù)實(shí)踐課程與市場(chǎng)發(fā)展脫節(jié)的問題十分明顯，教材內(nèi)容陳舊，缺少對(duì)前沿?cái)?shù)控技術(shù)的介紹，學(xué)生無(wú)法接觸到先進(jìn)的技術(shù)知識(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高職院校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)校、教師不了解企業(yè)對(duì)數(shù)控加工崗位的實(shí)際需求，過(guò)于側(cè)重理論知識(shí)的講解，課程缺少數(shù)控領(lǐng)域新技術(shù)、新工藝內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力相對(duì)較低。

再次，實(shí)踐教學(xué)形式單一。目前我國(guó)很多高職院校都開設(shè)了數(shù)控加工實(shí)踐課程，但是實(shí)踐教學(xué)無(wú)論是教學(xué)模式還是教學(xué)方案都存在單一、落后的問題。教師針對(duì)實(shí)踐課程的教學(xué)與理論教學(xué)方法十分相似，先講授實(shí)際的操作技巧、相關(guān)的專業(yè)理論知識(shí)，再由學(xué)生完成加工任務(wù)。這一方法使學(xué)生參與性不高，無(wú)法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性，且一成不變的活動(dòng)方案與高職學(xué)生喜歡嘗試新鮮事物的心理特點(diǎn)不符，學(xué)生對(duì)于實(shí)操訓(xùn)練缺乏參與熱情，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

最后，實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)地及時(shí)間受限。數(shù)控技術(shù)實(shí)踐課程需要完善的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地作為支撐，但是限于經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地等因素，很多高職院校都不具備建設(shè)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的條件[2]。雖然有些院校與企業(yè)達(dá)成了合作協(xié)議，但數(shù)控加工技術(shù)具有一定的特殊性，企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)繁重，為學(xué)生提供實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)十分有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足學(xué)生的實(shí)踐需求。

二、數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革策略

由上文可知，很多高職院校的數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)還存在諸多問題，包括教材滯后、生源質(zhì)量參差不齊、資源限制等。針對(duì)這些問題建議從以下幾個(gè)方面進(jìn)行完善，以提高數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的效率與效果。

（一）構(gòu)建數(shù)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地

專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地可以為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)更加真實(shí)的工作場(chǎng)景，學(xué)生通過(guò)實(shí)訓(xùn)能夠快速掌握數(shù)控技術(shù)實(shí)踐操作技巧，將理論與實(shí)踐融合在一起，提升自身的職業(yè)能力，因此實(shí)訓(xùn)基地是課堂教學(xué)功能的補(bǔ)充與延伸。上文中提到高職院校的實(shí)訓(xùn)基地往往受場(chǎng)地及經(jīng)費(fèi)的限制，針對(duì)這種情況，高職院?？梢詷?gòu)建一個(gè)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)基地。實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)要遵循統(tǒng)籌規(guī)劃、虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充的原則，以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能為主要目標(biāo)，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)資源進(jìn)行整合，打造一個(gè)虛實(shí)結(jié)合的數(shù)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地。虛實(shí)結(jié)合中的“虛”是指各類虛擬仿真教學(xué)軟件，而“實(shí)”則是指數(shù)控機(jī)床以及配套的實(shí)體設(shè)備。學(xué)生在仿真軟件上初步掌握數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)知識(shí)及基本操作方法，再到實(shí)體設(shè)備中進(jìn)行驗(yàn)證、學(xué)習(xí)，可以大大提高學(xué)習(xí)效率，并能夠保證學(xué)生的安全性[3]。一般情況下，數(shù)控技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地需要設(shè)置數(shù)控銑床區(qū)、數(shù)控車床區(qū)、五軸加工區(qū)、車削中心區(qū)、數(shù)控仿真區(qū)等。不同的實(shí)訓(xùn)區(qū)域設(shè)置對(duì)應(yīng)的數(shù)控車床，比如數(shù)控銑床區(qū)就需要配置三軸立式數(shù)控銑床、三軸立式加工中心以及配套的設(shè)備等，教學(xué)軟件包括SolidCAM、PowerMill、Solid-Works、VeriCUT、HuiMai 切削仿真、CAXA CAPP等。通過(guò)在數(shù)控銑床區(qū)的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，學(xué)生能夠掌握銑床的基本操作技能，獨(dú)立完成編程，掌握基本的銑床加工工藝，比如挖槽、曲面、鉆孔、攻絲等，并能夠利用數(shù)控軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑的編程、模具型腔型心加工、產(chǎn)品三維造型。學(xué)生通過(guò)數(shù)控車床區(qū)的實(shí)訓(xùn)，能夠掌握數(shù)據(jù)車床的基本操作技能，完成數(shù)控指令編程，并能加工常見的、典型的零件。教學(xué)軟件主要采用CAXA 數(shù)控車。通過(guò)軟件的學(xué)習(xí)能夠繪制零件輪廓圖形，選擇合適的加工方法，制定合理的加工工藝，并掌握程序上載機(jī)床端調(diào)試與運(yùn)行技術(shù)。五軸加工實(shí)訓(xùn)室主要設(shè)備就是五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，采用的教學(xué)軟件包括SolidCAM、PowerMill、VeriCUT、HuiMai 切削仿真、Powershare 等。通過(guò)五軸加工實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握五軸聯(lián)動(dòng)復(fù)雜零件編程方法，編制零件加工工藝，了解五軸加工中心維護(hù)保養(yǎng)的基本方法、機(jī)床基本操作等等；能夠應(yīng)用程序完成仿真校驗(yàn)，并利用軟件完成三維實(shí)體、曲面等復(fù)雜零件造型。車削中心實(shí)訓(xùn)區(qū)主要設(shè)備包括車削中心機(jī)床，教學(xué)軟件主要是SolidCAM。通過(guò)該實(shí)訓(xùn)室的實(shí)踐學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握帶C 軸的車銑復(fù)合復(fù)雜零件的編程，編制加工工藝，并掌握數(shù)控車削中心機(jī)床操作與維護(hù)保養(yǎng)方法等，能夠完成車銑復(fù)合加工編程。CAD/CAM 數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)室主要是進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)的學(xué)習(xí)。

（二）數(shù)控技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)策略

1.仿真軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)的必要性

之所以將數(shù)控技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)另作一節(jié)著重介紹，是因?yàn)榉抡鎸?shí)訓(xùn)在數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)課程體系中具有不可取代的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先，降低實(shí)訓(xùn)設(shè)備投資成本。數(shù)控機(jī)床價(jià)格普遍偏高，且機(jī)床使用過(guò)程中還需投入大量的維修維護(hù)成本、耗材成本等，這對(duì)于資金相對(duì)緊張的高職院校而言無(wú)疑是一個(gè)難題。而仿真軟件的采購(gòu)及維護(hù)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際的數(shù)控設(shè)備，但是卻能夠達(dá)到幾乎相同的教學(xué)效果，因此很大程度上能夠緩解高校經(jīng)費(fèi)不足的問題[4]。

其次，仿真軟件的應(yīng)用降低了對(duì)硬件投入的要求。數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)對(duì)場(chǎng)地規(guī)模、學(xué)生素質(zhì)等均有較高要求，數(shù)控機(jī)床占地面積較大，且學(xué)生操作不當(dāng)易導(dǎo)致設(shè)備損壞等。而仿真軟件大大降低了對(duì)場(chǎng)地的需求，且學(xué)生操作的安全性也更高。

再次，仿真軟件可以獲得更好的教學(xué)效果。高職院校數(shù)控機(jī)床的配備數(shù)量十分有限，教學(xué)中通常采用多人一組，老師示范、學(xué)生觀摩的方法。這種模式下學(xué)生得不到充分的操作練習(xí)，學(xué)習(xí)積極性不高，且僅靠觀摩很難讓學(xué)生清晰地理解機(jī)床的理論知識(shí)與操作技能。仿真軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)中包含了多種數(shù)控機(jī)床的相關(guān)信息，比如機(jī)床的三維模型、控制面板及控制系統(tǒng)等。學(xué)生應(yīng)用仿真軟件，可以編寫機(jī)床加工程序、模擬加工過(guò)程、調(diào)試加工程序等，且軟件的校驗(yàn)功能可幫助學(xué)生正確編程，為學(xué)生提供更多練習(xí)機(jī)會(huì)，使其更直觀地學(xué)習(xí)機(jī)床的相關(guān)知識(shí)[5]。

2.數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中仿真軟件的具體應(yīng)用

隨著仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，其在教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，在數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中仿真軟件的應(yīng)用也已經(jīng)普及。下文介紹幾種典型的應(yīng)用：

首先，應(yīng)用仿真軟件幫助學(xué)生了解數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)。數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且型號(hào)多樣，通過(guò)實(shí)體設(shè)備學(xué)生只能了解其表面結(jié)構(gòu)，無(wú)法直觀看到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)；而仿真軟件數(shù)據(jù)庫(kù)中包含多種型號(hào)的數(shù)控機(jī)床三維模型，學(xué)生不僅可以通過(guò)三維模型從多個(gè)角度學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床的外部結(jié)構(gòu)，而且可以直觀、詳細(xì)地看到機(jī)床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解其各組成部分的安裝位置及外形。

其次，利用仿真軟件學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床操作面板[6]。在實(shí)際的數(shù)控機(jī)床操作過(guò)程中，學(xué)生需要熟練掌握操作面板中各個(gè)按鈕的功能及基本操作流程，才能更高效地完成數(shù)控加工。通過(guò)仿真軟件可以呈現(xiàn)出機(jī)床的控制面板，學(xué)生不僅能夠近距離觀察，而且可以嘗試操作，再結(jié)合老師的講解進(jìn)行同步操作，理論與實(shí)踐有機(jī)融合，學(xué)生能夠更好地掌握控制面板的操作方法及流程。

再次，幫助學(xué)生認(rèn)知與掌握各類刀具的使用。零件加工過(guò)程中不同的工件其表面特點(diǎn)要求不同，就需要選擇正確的加工刀具以保證加工質(zhì)量。

最后，幫助學(xué)生理解數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系[7]。數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系包括工件坐標(biāo)系、機(jī)床坐標(biāo)系。利用仿真軟件的動(dòng)畫演示功能，學(xué)生可以更直觀地理解機(jī)床坐標(biāo)系的概念，準(zhǔn)確區(qū)分機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的區(qū)別，并通過(guò)可視化窗口實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，觀察機(jī)床的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，更好地掌握數(shù)控機(jī)床的基本操作流程與操作方法。

（三）創(chuàng)設(shè)真實(shí)的職業(yè)環(huán)境

數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)需要一個(gè)相對(duì)真實(shí)的職業(yè)環(huán)境，使學(xué)生提前熟悉企業(yè)的崗位要求。在實(shí)際教學(xué)中，要求學(xué)生加工真實(shí)的產(chǎn)品，以保證實(shí)踐教學(xué)與崗位需求更加貼近。學(xué)生的實(shí)訓(xùn)操作與實(shí)際的工作操作過(guò)程完全一致，能夠更好地沉浸在工作氛圍中，無(wú)意中也能夠強(qiáng)化學(xué)生的責(zé)任意識(shí)[8]。針對(duì)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過(guò)程，我們采用標(biāo)準(zhǔn)化的管理模式，參考企業(yè)實(shí)際崗位工作要求，編制標(biāo)準(zhǔn)化的工作流程、加工操作規(guī)范等，要求學(xué)生嚴(yán)格按照工作流程及操作規(guī)范進(jìn)行，根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的組織管理模式進(jìn)行教學(xué)，并根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范檢驗(yàn)學(xué)生的加工作品，盡量為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)真實(shí)的職業(yè)環(huán)境與職業(yè)氛圍。在實(shí)訓(xùn)室建立與企業(yè)生產(chǎn)車間一致的管理制度，包括5S 現(xiàn)場(chǎng)管理、看板管理等等。學(xué)生以員工的身份參與實(shí)訓(xùn)，幫助其建立自律意識(shí)與競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生可以擔(dān)任不同的工作角色。根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)加工流程進(jìn)行教學(xué)，將學(xué)生分組后，針對(duì)每個(gè)小組設(shè)置不同的工作崗位，包括車間主任、組長(zhǎng)、物料員、倉(cāng)管員、質(zhì)檢員及操作工等，各個(gè)工作小組嚴(yán)格按照企業(yè)生產(chǎn)加工管理流程進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。課前組織班前會(huì)，布置生產(chǎn)計(jì)劃；班前點(diǎn)檢后進(jìn)行上機(jī)操作，記錄操作過(guò)程；產(chǎn)品加工完成后進(jìn)行自檢、終檢；最后小組匯報(bào)當(dāng)日的工作內(nèi)容，做班后總結(jié)。學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中需要擔(dān)任編程員、操作員等角色，并作為工藝員填寫工件加工的工藝卡及質(zhì)量檢驗(yàn)卡。整個(gè)過(guò)程幫助學(xué)生進(jìn)一步強(qiáng)化了整個(gè)加工程序，促進(jìn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化[9]。

（四）構(gòu)建多元化的實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)體系

一方面，積極推行形成性評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)課程評(píng)價(jià)方法是期末卷面成績(jī)結(jié)合出勤、作業(yè)等平時(shí)成績(jī)，評(píng)價(jià)結(jié)果側(cè)重于理論考核，忽略了學(xué)生實(shí)踐能力的評(píng)價(jià)。推行形成性評(píng)價(jià)不僅針對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)掌握情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，還針對(duì)其實(shí)際操作進(jìn)行評(píng)價(jià)，針對(duì)實(shí)踐過(guò)程制定專門的考核評(píng)價(jià)體系。此外，還可以參照國(guó)家職業(yè)資格考核標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)踐課程進(jìn)行考核，實(shí)現(xiàn)課程與職業(yè)的對(duì)接。根據(jù)崗位工作要求優(yōu)化評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)內(nèi)容，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的技能熟練程度、質(zhì)量意識(shí)、學(xué)習(xí)意識(shí)。通過(guò)多元化的評(píng)價(jià)及時(shí)了解學(xué)生的工作態(tài)度及學(xué)習(xí)效果，向?qū)W生及時(shí)反饋評(píng)價(jià)效果，使其及時(shí)發(fā)現(xiàn)在自身的技能實(shí)踐中存在的問題，提高學(xué)習(xí)改進(jìn)的針對(duì)性，并對(duì)學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)情況做出準(zhǔn)確、客觀的判斷[10]。

另一方面，模擬企業(yè)管理引入多元化的評(píng)價(jià)主題。針對(duì)實(shí)踐教學(xué)的評(píng)價(jià)，除了學(xué)校老師的評(píng)價(jià)外，還可以邀請(qǐng)企業(yè)的車間主任、班組長(zhǎng)、質(zhì)檢員等對(duì)學(xué)生的技能水平做出綜合性評(píng)價(jià)，從不同的角度判斷學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)情況。評(píng)價(jià)反饋為學(xué)生深入學(xué)習(xí)指明方向，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的不斷提升。

總之，高等職業(yè)院校培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才，學(xué)生必須具備更高水平的專業(yè)技能，學(xué)生只有提升自身的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，才能更好地適應(yīng)未來(lái)企業(yè)的崗位需求。傳統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)存在諸多問題，包括場(chǎng)地限制、生源質(zhì)量及教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法滯后等。針對(duì)這些問題，可以打造一個(gè)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐課程體系，在實(shí)踐課程教學(xué)中引入仿真軟件，幫助學(xué)生更直觀地理解抽象的數(shù)控技術(shù)知識(shí)，并改革評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)形成性評(píng)價(jià)、多元化主體評(píng)價(jià)，保證評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性、全面性。