基于新工科建設的“數控實訓”教學改革

摘 要：“數控實訓”課程是高等院校機械類專業(yè)必修的一門核心實踐課程，對培養(yǎng)學生的綜合應用能力和創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。本文立足“新工科”建設，通過剖析目前“數控實訓”課程的教學現狀和存在的問題，介紹了如何與時俱進地培養(yǎng)能夠適應“新工科”大環(huán)境下的創(chuàng)新型數控人才。線上建立教學平臺，線下引入虛擬仿真技術，創(chuàng)新“線上+線下≥2”的混合教學方式，實現教學課外延伸；建立過程性考核與總結性考核相結合的多元化考核評價體系，提升數控人才的培養(yǎng)質量。

關鍵詞：數控實訓；新工科；線上線下混合；虛擬仿真技術；多元化考核

隨著我國經濟從“中國制造”到“中國智造”的轉變，各企業(yè)對高端數控技能人才的需求越來越大，為應對這一迫切需求，如何培養(yǎng)高端數控技術人才成為教育界亟待解決的問題。2016年，“新工科”教育概念被提出［1］?；凇靶鹿た啤睂悼丶夹g人才培養(yǎng)的新要求，許多應用型高校針對“數控實訓”課程進行了相應的改革。如孫建華等人［2］通過讓學生加工機械設備中的真實零件，檢驗加工的零件是否合格，以提高學生學習的積極性，激發(fā)學生實踐學習的主動性；連彩元［3］從新工科背景下的課程培養(yǎng)目標為出發(fā)點，在教學中引入以項目為驅動的CDIO工程教育模式；樓飛等人［4］以區(qū)域經濟發(fā)展和行業(yè)需求為導向，結合高校辦學宗旨和專業(yè)特點，通過項目式教學手段，提升“數控實訓”課程的教學效果。教師們在有意識地培養(yǎng)學生的實際操作能力，開發(fā)學生的創(chuàng)造性思維。但大多沿用傳統(tǒng)的現場講解及操作示范相結合的方法，即教師“主動”地講，學生“被動”地聽，雖然創(chuàng)新采用了項目式教學手段，但為了安全起見，教師也是“手把手”地教，學生“按部就班”地做，無法在根本上突出學生的中心地位。因此，必須不斷探索新的教學模式，以適應新形勢、新工科背景下對數控技術人才的要求。

本文以應用型本科高校的“數控實訓”課程為研究對象，以新時代經濟和社會發(fā)展需求為目標，在新工科背景下，對教學方式與手段、考核方式等方面進行研究與改革，以培養(yǎng)出符合新工科要求的新時代數控技能人才。

1 “數控實訓”課程教學現狀及問題

“數控實訓”是高等院校機械工程類專業(yè)的一門核心專業(yè)實踐課程，對培養(yǎng)學生的綜合應用能力發(fā)揮著重要作用［5］。但是，目前國內高校的“數控實訓”教學仍存在著不足之處，如教學模式與培養(yǎng)導向不符、教學內容與市場需求脫節(jié)、教學設計不夠完善等。具體問題分析如下。

1.1 教學模式單調

在大多數高校的“數控實訓”課程人才培養(yǎng)方案中，都是以新工科建設為背景，著重體現學生的創(chuàng)新意識、解決問題的能力和學生的可持續(xù)發(fā)展。展望很好，然而實際的教學模式知識結構單一、技能體系落后、操作以重復機械為主，已不能適應學科交叉融合、工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強的新工科技術人才培養(yǎng)要求。具體問題分析如下。

1.1.1 純線下教學

目前，“數控實訓”課程的教學大多是線下教學。教師將編程指令都板書在黑板上，學生就逐句筆記模仿來編寫程序，“依葫蘆畫瓢”，至于指令參數如何選擇、指令有何內涵，學生一概不知。這種傳統(tǒng)的“一言堂”教學模式雖然降低了學生的出錯率，卻在一定程度上忽略了學生的中心地位，阻礙了學生創(chuàng)新能力的發(fā)展，而且也與新工科背景下的人才培養(yǎng)目標相違背，不利于學生的可持續(xù)發(fā)展。

1.1.2 純線上教學

隨著“互聯網+教育”的不斷發(fā)展，線上教學方式成為高校的一個“熱點”。雖然線上教學很方便，不受時間和空間的限制，但卻阻斷了教師和學生之間的互動?！皵悼貙嵱枴笔且婚T實操性很強的課程，即使教師在線上講得再形象生動，學生不能在機床上實操，也很難達到良好的教學效果。

1.2 考核評價體系不全面

傳統(tǒng)的考核方式是只在實訓結束時考核工件加工，學生的平時訓練、學生的團隊合作、學生的自主創(chuàng)新能力均得不到體現，考核評價體現不全面，嚴重削弱了學生的學習積極性。

2 新工科背景下數控技術人才的新要求

隨著我國經濟發(fā)展方式的轉變和“智能制造”的提出，傳統(tǒng)的一線數控技術工人已適應不了日益激烈的國際競爭力和市場需求。為主動適應區(qū)域經濟與行業(yè)發(fā)展變化，引領新經濟發(fā)展，在新工科建設背景下，對新型數控技術人才提出了更高的要求［6］。新型數控技術人才不僅要掌握嫻熟的數控編程和操作技能，而且要能應用數控基礎理論解決數控系統(tǒng)中的問題。對于復雜的精密零件加工，數控技術人才能夠準確識別圖紙的要求，并能準確制定出數控加工工藝設計，保證加工的精度和效率，從而滿足企業(yè)更深層次的需求［7］。新型數控技術人才不僅要在技術上優(yōu)秀，還應具有正確的意識形態(tài)、正確態(tài)度及思想道德修養(yǎng)，能夠服務于國家建設，促進中國特色社會主義建設的發(fā)展［8］。即新工科數控技術人才必須具備三方面的能力——跨界融合、創(chuàng)新思維和良好的人文素養(yǎng)。

2.1 跨界融合能力——具有學科交叉復合融通的知識體系

隨著智能制造中對復雜、精密零件的加工能力要求越來越高，數控技術人員不僅要在某一門學科專業(yè)上學業(yè)精深，而且還應具有“學科交叉融合”的知識體系；不僅要會操作設備，還要精通數控機床的機械結構設計和數控系統(tǒng)的電氣設計，甚至還要具備模型建立、數據分析、算法設計等能力，擅長使用各類計算機軟件，如通過ANSYS、ADAMS、MATLAB等來分析處理各類復雜數據［9］。新工科背景下的數控人才需求呈現多元化、專業(yè)化和智能化的趨勢，這也是越來越多的企業(yè)急需的跨界數控人才。

2.2 創(chuàng)新思維能力——具有工程實踐能力和創(chuàng)新能力

數控技術是一門實踐性與工程性并重的技術，數控技能人才不僅僅要掌握數控系統(tǒng)、數控加工工藝、編程等基礎技能知識，還需要站在更高的視角，從社會、行業(yè)、工程、文化等方面觀察問題和思考問題，利用各種資源和資料進行咨詢、決策、計劃和實施，并運用創(chuàng)新思維，提出創(chuàng)新解決方法［1011］。新工科背景下的數控技能人才具有與機械制造相應的工藝設計、工藝管理、設備運行、指令控制等工程實踐能力，還要有與先進制造技術水平相適應的創(chuàng)新能力［12］。

2.3 “三觀正”——具有良好的人文素養(yǎng)

培養(yǎng)人才歸根到底是為國家建設服務，促進中國特色社會主義建設的發(fā)展。無論教育如何改革，都必須以立德樹人為根本目標。新工科建設強調專業(yè)素質和人文素養(yǎng)的融合發(fā)展，其本質是“道技合一”，即技能型人才不僅要掌握扎實的專業(yè)理論和技能，而且要具備優(yōu)秀的人文素養(yǎng)，有正確的意識形態(tài)、政治態(tài)度及思想道德修養(yǎng)［13］。因此，在新工科建設引領下，數控技術人才是一群具有扎實專業(yè)技能且心系祖國未來的新時代卓越人才。

3 數車實訓教學改革舉措

為適應制造業(yè)格局的重大調整及“新工科”對數控人才的需求，高校應當采取有效措施和路徑來培養(yǎng)新數控技術人才。在此以“數控實訓”教學為例進行剖析，遵循“學生中心、產出導向、持續(xù)改進”理念，改革實訓教學模式。線上建立教學平臺，線下引入虛擬仿真教學手段，實現線上+線下的“雙線”教學，產生“1+1gt;2”的效果，將課堂教學充分延伸到課外；采用多元化考核評價體系，激發(fā)學生的自主學習能力。實踐框架體系如圖1所示。

圖1 “數控實訓”教學改革方案

3.1 “線上+線下”混合，創(chuàng)新教學手段

隨著新工科建設、成果導向教育教學理念對人才培養(yǎng)的需要，傳統(tǒng)的線下“講解+演示+模仿加工”教學模式已不能滿足新時代學生的學習需求。為適應“互聯網+教育”，線上教學模式應運而生，雖然線上教學可以突破時空限制，能夠充分利用網絡資源，但存在著學生難以監(jiān)管、互動性差、考核方式局限等諸多問題?；诖耍搿熬€上+線下”混合式教學模式，產生“1+1gt;2”的效果。

3.1.1 充分利用互聯網資源，建立線上教學平臺

課前教師將學習任務（微課視頻、工程案例等）和相關問題上傳至教學平臺，學生帶著問題進行課前預習，教師通過學生的自主學習情況進行學情分析。

3.1.2 線下教學采用模擬仿真和機床實操并行模式

根據課前的學情分析，教師進行有針對性的授課。引入斯沃數控仿真軟件，通過多媒體設備，教師在線演示設備的操作方法及零件的加工過程，學生線上操作虛擬設備，可以更加直觀地觀察到自己的程序是否正確，從而在短時間內掌握數控機床的操作流程和編程指令應用。當仿真無誤時，安排學生以小組的形式進入車間進行機床實操，把零件加工出來，以提高學生的團隊合作能力和集體榮譽感。當仿真出現問題時，學生可反復觀看課前的預習視頻，和教師進行探討交流，直至把零件正確仿真出來，再去車間進行實操加工。這樣，觀看課前預習視頻、教師講解、模擬仿真、機床實操形成了一個學習閉環(huán)，大大降低了實訓操作中的失誤，減少人身傷害。

3.1.3 “線上+線下”混合式學習

課后，學生可以充分利用課余時間在線上教學平臺上學習，并通過仿真軟件進行模擬加工，不受空間、時間限制，打破課堂一次性教學模式，使課堂教學得以延伸，大大提高了學生學習的積極性。

3.2 建立多元化考核評價體系

考核評價標準既是檢驗學生學習效果的標尺，又是激勵學生努力方向的導向標，建立健全科學的評價機制，將對學生起到積極正向的導向作用［14］。當前“數控實訓”教學考核模式主要側重于終結性評價，輕視形成性評價，即“重結果，輕過程”“重當前，輕發(fā)展”，難以較全面地評價學生的綜合素養(yǎng)，不利于學生個人學習的主動性、創(chuàng)造能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。在課程考核評價中，要以社會主義核心價值觀培養(yǎng)為主線，以工匠精神為落腳點，以充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新能力為重點。為此，江蘇理工學院工程實訓中心建立了以就業(yè)為導向、注重職業(yè)素養(yǎng)、與企業(yè)生產緊密結合的多元考核評價體系。

（1）考核學生的認知。讓學生收集有關我國機床的發(fā)展歷史，形成調查報告并計入課程考核成績，讓學生感受我國先進數控設備的發(fā)展歷程。

（2）考核學生的平時成績。從課程紀律、認真嚴謹態(tài)度、團隊協調能力、知識領悟能力、分析判斷能力、自主學習能力以及職業(yè)素養(yǎng)等多方面考核學生的綜合素質。不僅注重評價結果，還應關注學生今后的發(fā)展?jié)摿?，使考核評價結果具有就業(yè)指導意義。

（3）考核學生的自主創(chuàng)新能力?；趯W生已掌握的知識自主設計開發(fā)創(chuàng)意零件/機構，并由教師指導加工開發(fā)流程，讓學生融合和運用知識和技能，親歷和體驗產品開發(fā)流程，從而增強學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)能力。

結語

本文從引入“線上+線下”混合式教學手段以及建立多元化考核評價體系兩方面入手，提出了應用型本科院?；谛鹿た平ㄔO的“數控實訓”教學改革方案，不但提升了實踐教學效果，而且也鍛煉了學生的獨立學習能力和創(chuàng)新能力，同時對教師的不斷自我提升也提出了要求。面對新工科建設對數控技能人才的新要求，應用型本科院校唯有大膽改革和嘗試，不破不立，才能在培養(yǎng)復合型技能人才、為國家做貢獻的道路上更進一步。

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基金項目：江蘇理工學院教學改革與研究項目“應用型本科《專業(yè)技能訓練》課程數控車床部分的教學改革”（11613412411）

作者簡介：劉曼曼（1988— ），女，漢族，安徽碭山縣人，碩士研究生，工程師，研究方向：數控技術；廖格兵（1988— ），男，漢族，安徽望江縣人，在讀碩士，工程師，研究方向：新能源技術。