面向“卓越計(jì)劃”的數(shù)控技術(shù)課程改革

季國(guó)順

[摘 要]分析“卓越計(jì)劃”對(duì)數(shù)控技術(shù)課程提出的新要求，以及為此而進(jìn)行的數(shù)控技術(shù)課程改革，可為推進(jìn)我校工程專業(yè)的卓越工程師教育提供有益經(jīng)驗(yàn)。我校數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)難以實(shí)現(xiàn)“卓越計(jì)劃”追求卓越的人才培養(yǎng)目標(biāo)。應(yīng)該實(shí)行面向“卓越計(jì)劃”的數(shù)控技術(shù)課程教改方案，明確教改方案的思路、實(shí)現(xiàn)步驟、目標(biāo)及內(nèi)容。教學(xué)實(shí)踐證明，該教改方案可以較好地溝通理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間的聯(lián)系，對(duì)培養(yǎng)卓越機(jī)械工程師具有重要的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]“卓越計(jì)劃”;數(shù)控技術(shù);工程專業(yè)

[中圖分類號(hào)] G424 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）01-0121-02

教育部推出“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”，是貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項(xiàng)目，旨在使工科學(xué)生在校期間就能接受工程師職業(yè)能力訓(xùn)練。分析“卓越計(jì)劃”對(duì)數(shù)控技術(shù)課程提出的新要求，以及為此而進(jìn)行的數(shù)控技術(shù)課程改革，可為推進(jìn)我校工程專業(yè)的卓越工程師教育提供有益經(jīng)驗(yàn)。

一、“卓越計(jì)劃”提出數(shù)控技術(shù)教學(xué)改革

（一）我校數(shù)控教學(xué)硬件條件

數(shù)控技術(shù)是一門理論與實(shí)踐都很強(qiáng)的課程。與國(guó)內(nèi)一般本科高校相似，我校也建立了工程訓(xùn)練中心，以強(qiáng)化學(xué)生數(shù)控知識(shí)的應(yīng)用能力。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的成本較普通機(jī)床高得多，受到教學(xué)經(jīng)費(fèi)限制，所以工程訓(xùn)練中心配備的數(shù)控機(jī)床數(shù)量還是相對(duì)有限，實(shí)際配備更多的則是普通機(jī)床，因此只能滿足學(xué)生一般的金工實(shí)習(xí)。

（二）“卓越計(jì)劃”凸顯數(shù)控技術(shù)教學(xué)不足

我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化作為“卓越計(jì)劃”實(shí)施專業(yè)，目前的培養(yǎng)方式為：首先，在大二第二學(xué)期末，將參加“卓越計(jì)劃”的學(xué)生單獨(dú)組建為卓越班。其次，卓越班學(xué)生大四時(shí)進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行前期三個(gè)月和后期九個(gè)月兩個(gè)階段，共為期一年的實(shí)踐教學(xué)，前期三個(gè)月結(jié)束后，企業(yè)和學(xué)生進(jìn)行雙向選擇，以確定是否進(jìn)行后續(xù)的企業(yè)實(shí)踐學(xué)習(xí)。

在卓越計(jì)劃實(shí)施過程中，數(shù)控技術(shù)課程是一邊實(shí)施“卓越計(jì)劃”，一邊進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容向側(cè)重于實(shí)踐知識(shí)方向改進(jìn)?！翱N云縣高新機(jī)械制造有限公司”是我?！白吭接?jì)劃”參與企業(yè)，該企業(yè)的技術(shù)人員就直言不諱的談及，技術(shù)崗位實(shí)習(xí)的學(xué)生對(duì)數(shù)控系統(tǒng)乃至機(jī)電系統(tǒng)的單個(gè)工作模塊工作原理了解不深入，對(duì)機(jī)械、電氣及控制系統(tǒng)集成的成套的數(shù)控或機(jī)電設(shè)備的工作方式及設(shè)計(jì)思路基本處于茫然無知狀態(tài)。

（三）數(shù)控技術(shù)教學(xué)不適應(yīng)“卓越計(jì)劃”的原因

1.原有人才培養(yǎng)模式下數(shù)控技術(shù)課程的內(nèi)容體系不能滿足“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)要求。2.學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)涉及的機(jī)電一體化各子系統(tǒng)知識(shí)，主要停留在了解與記憶層面，部分處于課程設(shè)計(jì)層面，缺乏對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力。3.“卓越計(jì)劃”班級(jí)的數(shù)控或機(jī)電一體化成套實(shí)踐環(huán)節(jié)不足，影響學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床乃至機(jī)電系統(tǒng)集成知識(shí)的理解與應(yīng)用。

二、數(shù)控技術(shù)課程改革思路、實(shí)施步驟及目標(biāo)

（一）課程改革思路

根據(jù)“卓越計(jì)劃”學(xué)生實(shí)踐過程中暴露出來的問題，結(jié)合教育部“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)的若干意見，制訂了數(shù)控技術(shù)課程改革的基本思路，即在掌握扎實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，以若干工程案例進(jìn)行數(shù)控技術(shù)或機(jī)電一體化單元知識(shí)及其集成能力的訓(xùn)練。

（二）課程改革實(shí)施步驟

第一步，根據(jù)“卓越計(jì)劃”學(xué)生的實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，課堂教學(xué)中精講基礎(chǔ)知識(shí)后，以企業(yè)已經(jīng)開發(fā)的典型數(shù)控機(jī)床或機(jī)電一體化設(shè)備為載體，條分縷析地向?qū)W生介紹數(shù)控技術(shù)所涉及的各單元知識(shí)及其集成情況，采用以實(shí)際工程項(xiàng)目強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)模式，將學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)化為模擬企業(yè)工程開發(fā)過程，以使學(xué)生實(shí)現(xiàn)將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為專業(yè)技能的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

第二步，將企業(yè)目前正在開發(fā)產(chǎn)品的工程典型案例引入教學(xué)內(nèi)容，在授課教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生以大作業(yè)的形式進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練并進(jìn)行課堂討論，使學(xué)生掌握數(shù)控技術(shù)所涉及知識(shí)和集成應(yīng)用的思路和基本法，最后將學(xué)生的作業(yè)結(jié)果反饋給企業(yè)，請(qǐng)企業(yè)技術(shù)人員評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，以提高學(xué)生分析問題和綜合應(yīng)用機(jī)電一體化知識(shí)的能力。

第三步，引導(dǎo)學(xué)生參與教師的應(yīng)用型科研項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科研任務(wù)分解及協(xié)調(diào)，分階段實(shí)施科研工作的解決問題方法，鍛煉學(xué)生今后在企業(yè)里進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)的能力。

第四步，基于工程實(shí)踐項(xiàng)目分解，按組分配任務(wù)，分組進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，討論項(xiàng)目實(shí)施方法，查閱資料。各組分工協(xié)作，培養(yǎng)各組之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，以鍛煉學(xué)生的協(xié)作的職業(yè)能力及職業(yè)素養(yǎng)。

第五步，強(qiáng)化理論知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)踐過程的考核，采取實(shí)踐考核與理論考核相互結(jié)合，形式上做到有機(jī)統(tǒng)一。

（三）課程改革目標(biāo)

通過數(shù)控技術(shù)課程改革，以期達(dá)到的目標(biāo)為：使學(xué)生在掌握系統(tǒng)扎實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，明白數(shù)控技術(shù)或機(jī)電一體化知識(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)具備解決實(shí)際工程為主的正確思路和初步能力，為在企業(yè)進(jìn)行卓越計(jì)劃的實(shí)踐學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)。

三、課程改革內(nèi)容及實(shí)施效果

（一）課程改革內(nèi)容

1.精選數(shù)控核心知識(shí)

精選數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)。要求學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床的工作原理、數(shù)控程序的手工編程、脈沖增量插補(bǔ)及數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)、逐點(diǎn)比較插補(bǔ)及數(shù)字積分插補(bǔ)、刀具半徑補(bǔ)償原理、數(shù)控系統(tǒng)軟件及硬件構(gòu)成、進(jìn)給伺服系統(tǒng)構(gòu)成原理、編碼器工作原理、光柵的工作原理。了解數(shù)控技術(shù)的編程標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)控編程的數(shù)學(xué)計(jì)算、加減速控制、數(shù)控系統(tǒng)軟件及硬件工作方式、典型的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)。結(jié)合學(xué)校的實(shí)驗(yàn)中心，進(jìn)行數(shù)控原理基本實(shí)驗(yàn)，這部分采用考試的方式進(jìn)行課程學(xué)習(xí)考核。

2.立足工程實(shí)踐

選擇工程實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。目前主要選擇我?！白吭接?jì)劃”合作企業(yè)“縉云縣高新機(jī)械制造有限公司”的工程實(shí)例，如立式雙工位數(shù)控外拉床設(shè)計(jì)、中間突緣內(nèi)長(zhǎng)鍵專用數(shù)控內(nèi)拉床設(shè)計(jì)、中間突緣端面齒專用數(shù)控外拉床設(shè)計(jì)等項(xiàng)目，同時(shí)結(jié)合學(xué)校數(shù)控研究室的科研積累，如基于運(yùn)動(dòng)控制卡的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)、基于PLC的專用數(shù)控機(jī)床開發(fā)等項(xiàng)目，進(jìn)行工程案例教學(xué)，這部分以學(xué)生實(shí)踐效果考核為主。

對(duì)實(shí)踐表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，讓其介入教師科研項(xiàng)目，以鍛煉其分析問題和解決問題的能力。如組織學(xué)生參加討論光學(xué)懸絲架的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、儀表自動(dòng)化裝配系統(tǒng)開發(fā)、掛鎖自動(dòng)化裝配設(shè)備開發(fā)等，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)開發(fā)機(jī)電一體化系統(tǒng)的興趣，鼓勵(lì)學(xué)生通過自身調(diào)研、自我設(shè)計(jì)提高解決工程問題的能力。這部分以學(xué)生團(tuán)隊(duì)的研究報(bào)告作為考核內(nèi)容。

（二）課程改革實(shí)施效果

1.提高了課堂教學(xué)質(zhì)量

精簡(jiǎn)了理論教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生不再覺得課堂教學(xué)枯燥無味。課程改革后，確定的理論教學(xué)內(nèi)容，主要側(cè)重于數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，概念很明晰，內(nèi)容的結(jié)構(gòu)層次及前后聯(lián)系的邏輯性強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很容易掌握知識(shí)體系，普遍認(rèn)為理論教學(xué)內(nèi)容與他們的前期基礎(chǔ)課程及生活實(shí)際聯(lián)系密切，因而提高了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的興趣。

2.強(qiáng)化了課程內(nèi)容價(jià)值

學(xué)生真實(shí)體會(huì)了數(shù)控知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值。課程改革前，眾多本科學(xué)生存在這樣的觀念，認(rèn)為數(shù)控技術(shù)課程最有用的知識(shí)是數(shù)控編程，這只是一種停留在高等職業(yè)院校學(xué)生的認(rèn)識(shí)層次，實(shí)際上數(shù)控知識(shí)包括了機(jī)械、電氣、電子、控制等多門學(xué)科豐富的知識(shí)，是這幾門學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用，更是多門學(xué)科知識(shí)的集成提高，數(shù)控編程只是數(shù)控知識(shí)應(yīng)用的基礎(chǔ)層次，如果僅僅學(xué)習(xí)數(shù)控編程就失去了本科生學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)課程的意義。課程改革后，學(xué)生從自身的學(xué)習(xí)實(shí)踐中，顯著認(rèn)識(shí)到了數(shù)控技術(shù)涉及的各學(xué)科在數(shù)控技術(shù)中的層次結(jié)構(gòu)及其集成的體系結(jié)構(gòu)，明白了數(shù)控技術(shù)課程在于鍛煉學(xué)生機(jī)電一體化知識(shí)綜合應(yīng)用的能力。

3.鍛煉了學(xué)生工程素養(yǎng)

鍛煉了學(xué)生從工程應(yīng)用的角度看待數(shù)控技術(shù)的能力。因?yàn)?，在教學(xué)實(shí)踐中，貫穿了鮮活的工程應(yīng)用案例，并從對(duì)工程案例以剖析和綜合的方式讓學(xué)生自己實(shí)踐，學(xué)生可以從教學(xué)過程中，隨時(shí)能夠體會(huì)到數(shù)控知識(shí)各方面對(duì)系統(tǒng)作用的效果，因而學(xué)生自覺形成了從工程應(yīng)用系統(tǒng)的角度，考慮數(shù)控知識(shí)及機(jī)電一體化知識(shí)的應(yīng)用能力。

4.課程改革需逐步完善

將課程改革方案實(shí)施于最近一屆“卓越計(jì)劃”學(xué)生，經(jīng)過一年時(shí)間與“卓越計(jì)劃”企業(yè)的合作，發(fā)現(xiàn)改革后的方案比較貼近學(xué)生在企業(yè)實(shí)踐的需求，學(xué)生在企業(yè)實(shí)踐中能夠自覺從工程實(shí)際考慮工作內(nèi)容，其團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也得到顯著提高。但是，也暴露了一些諸如學(xué)生忽視理論知識(shí)學(xué)習(xí)的缺陷，這個(gè)問題說明數(shù)控技術(shù)教改內(nèi)容還需要進(jìn)一步完善，其實(shí)施過程將需要不斷地動(dòng)態(tài)調(diào)整。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 劉元林，張?jiān)鲽P，李洪濤.基于“卓越計(jì)劃”的機(jī)械類“3+1”人才培養(yǎng)模式改革[J].黑龍江教育，2013（1）：41-42.

[2] 高為國(guó)，董麗君，吳安如.基于卓越工程師培養(yǎng)的“機(jī)械工程材料”課程建設(shè)[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（3）：74-77.

[3] 陳國(guó)金.工科類大學(xué)生創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010（3）：95-97.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]