從工程能力培養(yǎng)角度探討數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)新模式＊

龍澤明,郭士清,張保軍

(佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,黑龍江佳木斯 154007)

從工程能力培養(yǎng)角度探討數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)新模式＊

龍澤明,郭士清,張保軍

(佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,黑龍江佳木斯 154007)

從目前工程能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀出發(fā),分析了工科學(xué)生工程能力普遍較低的主要原因,提出了提高工科學(xué)生工程能力的新途徑和新模式。以數(shù)控技術(shù)課程為例,具體分析了新途徑和新模式的突出特點(diǎn)及可能遇到的新問題,給出了應(yīng)用新途徑和新模式的具體實(shí)施方法。

工程能力;新模式;實(shí)踐教學(xué);數(shù)控技術(shù)

目前,工科學(xué)校擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)掌握現(xiàn)代高新技術(shù)的新一代工程技術(shù)人員的光榮使命。工科學(xué)生的工程能力通常是指學(xué)生在工程實(shí)踐活動(dòng)中的實(shí)際本領(lǐng)和綜合素質(zhì),是學(xué)生處理實(shí)際問題能力的重要體現(xiàn)。隨著各學(xué)科之間的日益相互融合,工程技術(shù)問題越來越復(fù)雜,人們對(duì)工程技術(shù)人員處理工程技術(shù)問題的能力提出了更高的要求。要培養(yǎng)出高素質(zhì)的合格人才,必須從切實(shí)提高理論教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)等各關(guān)鍵環(huán)節(jié)質(zhì)量著手,研究何種教學(xué)模式能綜合培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程素質(zhì)和工程能力。從總體上來說,應(yīng)看到目前實(shí)踐教學(xué)是當(dāng)前工科教學(xué)的軟肋。

一、高等院校中工程能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀分析

我國高等工程教育目前普遍存在的主要問題之一是創(chuàng)新能力培養(yǎng)與親自實(shí)踐不足[1]。表現(xiàn)在:教學(xué)方式上是注入式過多,啟發(fā)式參與式過少;學(xué)習(xí)方式上結(jié)論型過多,問題型過少;表評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)上重分?jǐn)?shù)過多,重能力過少;知識(shí)結(jié)構(gòu)上書本知識(shí)過多,實(shí)踐知識(shí)過少,工程意識(shí)和工程能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練過少[2]。盡管多年來我國高等教育一直在推行和實(shí)施教學(xué)改革,近年來又大力提倡創(chuàng)新教育,強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,但總體上是“雷聲大,雨點(diǎn)小”。仍然以繼承知識(shí)為主要任務(wù),以灌輸式為主要方式,以多積累知識(shí)、多得好成績?yōu)橹饕康摹＝處?、書本、課堂為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式仍然統(tǒng)治著學(xué)校的課堂。

二、基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)新模式

傳統(tǒng)的教學(xué)模式注重理論教學(xué),不僅耗費(fèi)了大量的教學(xué)時(shí)間,而且教學(xué)效果也不佳。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)現(xiàn)已被越來越多的重視和掌握,通過網(wǎng)絡(luò)人們更容易溝通和獲取信息,利用網(wǎng)絡(luò)這一新技術(shù)平臺(tái),不僅改變了理論教學(xué)原有的講授方式[3],同時(shí)也改變了實(shí)踐教學(xué)的舊模式?；诰W(wǎng)絡(luò)化的實(shí)踐教學(xué)新模式是把實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容運(yùn)用計(jì)算機(jī)多媒體網(wǎng)絡(luò)化虛擬技術(shù),通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)使學(xué)生都能按要求在自己的計(jì)算機(jī)上獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。這種新方式具有開放性、自主性和重復(fù)性等突出特點(diǎn)。

數(shù)控技術(shù)是工科院校普遍開設(shè)的一門課程。因?qū)W校而異,其教學(xué)內(nèi)容顯得繁雜,學(xué)生感到難度大,不易掌握。根據(jù)這門課程的特點(diǎn),我們基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬技術(shù)設(shè)計(jì)了數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)由虛擬數(shù)控加工及數(shù)控技術(shù)工程實(shí)踐兩部分組成[4]。虛擬數(shù)控加工部分,對(duì)機(jī)械零件典型特征利用虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)際加工編程的模擬仿真,通過多媒體向?qū)W生展示了切削加工的真實(shí)過程。數(shù)控技術(shù)工程實(shí)踐部分是對(duì)數(shù)控技術(shù)理論的鞏固和提高,我們將實(shí)際工程案例相關(guān)知識(shí)上傳到網(wǎng)絡(luò),供學(xué)生學(xué)習(xí),并將實(shí)際工程案例問題進(jìn)行必要的虛擬化處理,發(fā)布到已建立的網(wǎng)頁上,讓學(xué)生自己查閱資料,自主分析解決這些問題,教師通過網(wǎng)絡(luò)指導(dǎo)及點(diǎn)評(píng),而且公布解決方案供參考。

三、新模式在我校數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用

《數(shù)控技術(shù)》課程是集機(jī)械制造技術(shù)、控制技術(shù)、檢測與傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)語言、微機(jī)原理與接口技術(shù)、電力電子技術(shù)、CAD/CAM等相關(guān)多門課程溶于一體的實(shí)用性極強(qiáng)的技術(shù)課[5]。該課程涉及新技術(shù)較多,內(nèi)容涵蓋面廣,在專業(yè)課的學(xué)習(xí)中起到“鏈鎖專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課、理論貫通實(shí)踐、延伸專業(yè)綜合能力、培養(yǎng)綜合創(chuàng)新能力”的作用。目前我國高?！稊?shù)控技術(shù)》課教學(xué)中普遍存在的問題是:因數(shù)控教學(xué)設(shè)備造價(jià)高、臺(tái)套數(shù)不足,使用和維護(hù)成本高等原因,一般學(xué)生難以親自動(dòng)手,這一狀況極不適合教學(xué);使理論教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐脫節(jié)。由此造成學(xué)生實(shí)際動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)大為減少,從而造成實(shí)際的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量受到很大影響。也使組織安排教學(xué)的“課堂教學(xué)難、實(shí)驗(yàn)教學(xué)難、實(shí)訓(xùn)教學(xué)難”的三難問題更加突出。為此,我們在深入研究教學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上,經(jīng)過長期教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,根據(jù)學(xué)生在不同學(xué)習(xí)階段對(duì)理論知識(shí)掌握的程度和對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解的特點(diǎn)出發(fā),進(jìn)行了有針對(duì)性的改革,總結(jié)出了基于五大方面實(shí)踐教學(xué)模塊的多層次遞進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)模式體系。五大方面實(shí)踐教學(xué)模塊是“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)”。在此基礎(chǔ)上我們提出了基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬工程實(shí)踐的教學(xué)新模式,該實(shí)踐教學(xué)模式體系的實(shí)施有效地改善了學(xué)生的實(shí)際工程能力。

如在《數(shù)控技術(shù)》課中講解數(shù)控機(jī)床零件加工前的對(duì)刀過程。讓每一位學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)在自己的電腦上,打開虛擬環(huán)境中的數(shù)控機(jī)床,通過鼠標(biāo)和鍵盤點(diǎn)擊操控電腦屏幕上機(jī)床設(shè)備的各種按鈕等。學(xué)生按照規(guī)程點(diǎn)擊按鈕,使電腦屏幕上機(jī)床的刀臺(tái)自動(dòng)退回到原點(diǎn),機(jī)床的控制屏上顯示刀臺(tái)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)為零。同時(shí),還伴有伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和刀臺(tái)移動(dòng)的逼真聲響。當(dāng)學(xué)生點(diǎn)錯(cuò)了按鈕時(shí)機(jī)床也將做出錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)和異常的聲響。能夠使學(xué)生親身感受正確操作機(jī)床和不正確操作機(jī)床的真正感覺,在不損壞機(jī)床的情況下,使學(xué)生學(xué)會(huì)了操作機(jī)床設(shè)備。之后,只要到實(shí)驗(yàn)室實(shí)地操作一下機(jī)床就會(huì)使學(xué)生獲得很大提高。這種虛擬與現(xiàn)實(shí)的有機(jī)結(jié)合,是提高學(xué)生實(shí)際工程能力的有效途徑,是教學(xué)新模式的重要體現(xiàn)。

四、結(jié)論

(1)設(shè)計(jì)建立的基于網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控技術(shù)課實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng),為學(xué)生提供了一個(gè)親自動(dòng)手實(shí)踐的新平臺(tái);

(2)能使學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)課堂理論教學(xué)內(nèi)容,也能夠使學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)逼真的模擬數(shù)控加工過程;

(3)可通過網(wǎng)絡(luò)向?qū)W生提供高質(zhì)量的數(shù)控技術(shù)及數(shù)控加工技術(shù)知識(shí),為學(xué)生提供一個(gè)更加方便自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐的新空間;

(4)所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)系統(tǒng),使學(xué)生們能夠多次重復(fù)地學(xué)習(xí)和演示實(shí)踐數(shù)控技術(shù)各相關(guān)知識(shí)點(diǎn);

(5)學(xué)生學(xué)習(xí)的反饋信息表明,這種把實(shí)踐教學(xué)與工程實(shí)踐“零距離”接觸的教學(xué)模式,增加了學(xué)生工程實(shí)踐能力,增強(qiáng)了學(xué)生的就業(yè)競爭力。

[1]張繼紅.教學(xué)型大學(xué)工科專業(yè)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)模式研究[D].長沙:湖南師范大學(xué),2008.

[2]馮澎.高校工科類學(xué)生數(shù)控實(shí)踐教學(xué)研究[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2007,(7).

[3]秦惠民,鞠光守.基于網(wǎng)絡(luò)的大學(xué)開放式課程現(xiàn)象研究[J].中國高教研究,2009,(11).

[4]王彬.基于實(shí)用性數(shù)控開放式綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究[D].武漢:華中科技大學(xué),2007.

[5]徐亞萍,王潤孝.數(shù)控機(jī)床課程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,(12).

2010-09-26

黑龍江省新世紀(jì)高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目課題;佳木斯大學(xué)重點(diǎn)教研項(xiàng)目課題(08-08)

龍澤明 (1962-),男,黑龍江虎林人,教授,碩士生導(dǎo)師。