本科數(shù)控實踐教學(xué)體系構(gòu)建研究

江桂云 黃福林

摘要：針對當(dāng)前數(shù)控裝備由中低端向中高端轉(zhuǎn)型升級對社會高層次、高技能復(fù)合型數(shù)控人才的迫切需求的現(xiàn)狀，從培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、實驗室建設(shè)、工學(xué)結(jié)合、師資隊伍建設(shè)等方面研究了數(shù)控實踐教學(xué)體系構(gòu)建的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)控；實踐；教學(xué)體系；高層次人才

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）07-0162-02

近年來，數(shù)字化制造技術(shù)正朝著智能制造方向發(fā)展，數(shù)控機床、工業(yè)機器人使智能生產(chǎn)或者“無人化”工廠成為發(fā)展趨勢。中高端數(shù)控機床將成為機床行業(yè)未來十年的增長主力[1]。數(shù)控行業(yè)對人才的需求將從粗放式的中低端人才轉(zhuǎn)向中高端復(fù)合型數(shù)控人才的需求上來[2]。對數(shù)控技術(shù)人才學(xué)歷狀況進行的調(diào)研表明，本科以上學(xué)歷僅占1.1%，本科及大專學(xué)歷占40.3%，中專及以下學(xué)歷占58.6%；數(shù)控高層次復(fù)合型人才目前在企業(yè)中所占比例僅為3.52%[3]。“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”催生高端層次的多學(xué)科交叉數(shù)控復(fù)合型人才，需要在知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)與之相匹配[4]，本科院校應(yīng)建立與之相適應(yīng)的高端數(shù)控人才培養(yǎng)教學(xué)體系。通過分析本科院校數(shù)控實踐教學(xué)建設(shè)中的相關(guān)問題，改革傳統(tǒng)數(shù)控課程體系和實踐教學(xué)模式，探索一套行之有效的數(shù)控實踐教學(xué)模式和運行體系，提升數(shù)控高技能、高層次人才的培養(yǎng)水平和質(zhì)量。

一、數(shù)控實踐教學(xué)現(xiàn)狀

（一）對數(shù)控高層次人才培養(yǎng)目標(biāo)不清晰

各高職、中職學(xué)校目標(biāo)定位明確：培養(yǎng)一線數(shù)控操作工人、數(shù)控編程員、數(shù)控機床安裝、調(diào)試、維護等技術(shù)人員[5]。而本科院校機械類專業(yè)對學(xué)生的培養(yǎng)定位為機械高級工程技術(shù)人才，并不專門針對數(shù)控方向。只有部分院校把數(shù)控技術(shù)作為專業(yè)大類中的一個方向，而多數(shù)院校是以機械類來代替做數(shù)控方面的工作，缺少對數(shù)控高層次、復(fù)合型人才的目標(biāo)支撐。

（二）數(shù)控師資隊伍建設(shè)不夠

從現(xiàn)有師資結(jié)構(gòu)上看，本科院校具有相當(dāng)數(shù)量的機械類高級工程師、實驗師、工程師。但在數(shù)控教學(xué)中更多的是配合數(shù)控理論課實訓(xùn)，處于從屬和次要的地位，實訓(xùn)也基本以中低端數(shù)控機床操作、加工為主體。本科院校對數(shù)控實踐教學(xué)重視不足，缺少高層次、高素質(zhì)的數(shù)控技能培訓(xùn)師資隊伍。

（三）數(shù)控實踐教學(xué)培養(yǎng)模式不完善

本科院校對數(shù)控人才培養(yǎng)，有兩種情況：一是有專門的數(shù)控專業(yè)方向；二是在課程體系中開設(shè)1—2門數(shù)控方向的課程。數(shù)控方向課程以理論教學(xué)為主，教學(xué)實習(xí)、實踐安排與機械大類的實習(xí)、實踐安排基本一致，缺乏針對性，沒有為數(shù)控方向建設(shè)專門的數(shù)控實驗室和構(gòu)建專門的實踐教學(xué)體系，在數(shù)控師資、數(shù)控實驗室建設(shè)方面都比較滯后。

二、數(shù)控實踐教學(xué)體系研究

要建立一套符合當(dāng)前本科院校的數(shù)控實踐教學(xué)體系，需要有清晰的本科數(shù)控人才培養(yǎng)目標(biāo)，并且在課程體系、實踐教學(xué)模式、實驗室建設(shè)、師資隊伍建設(shè)等方面有具體明確的制度和措施，下面分別說明。

（一）數(shù)控實踐教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的研究

傳統(tǒng)數(shù)控實訓(xùn)是為數(shù)控理論課程服務(wù)，僅有簡單的數(shù)控操作和技能培訓(xùn)。新的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)以中高端數(shù)控機床或數(shù)控加工制造系統(tǒng)（如FMC、FMS）為主，擴展到智能化機器人、自動化生產(chǎn)線為一體化的技能培訓(xùn)，使學(xué)生具備對中高端數(shù)控機床、數(shù)控加工制造系統(tǒng)（如FMC、FMS）、自動化生產(chǎn)線進行程序編制、操作、管理、維護的能力。

（二）數(shù)控課程體系的改革探索

1.增加數(shù)控應(yīng)用方向的專業(yè)模塊課程。開設(shè)數(shù)控應(yīng)用方向的專業(yè)模塊，包括《數(shù)控工藝與編程》《數(shù)控工具》《數(shù)控機床維修》《數(shù)控系統(tǒng)》等課程，形成相對完善的數(shù)控課程體系。

2.改革傳統(tǒng)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》《機械設(shè)計》《機械工程測試技術(shù)》《機械電氣控制及自動化》《微機原理與接口技術(shù)》等課程的教學(xué)內(nèi)容?！稒C械制造技術(shù)基礎(chǔ)》需以數(shù)控機床、數(shù)控刀具、數(shù)控機床用夾具、數(shù)控加工工藝、自動化生產(chǎn)線為課程教學(xué)主線。在《機械設(shè)計》課程中，融入數(shù)控機床的滾珠絲杠副、滾動導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軌、齒形傳動帶等內(nèi)容；在《機械工程測試技術(shù)》課程中融入數(shù)控機床的傳感器內(nèi)容；在《機械電氣控制及自動化》融入數(shù)控機床電氣控制與PLC的相關(guān)內(nèi)容。在《微機原理與接口技術(shù)》中融入數(shù)控機床接口內(nèi)容等。

3.將《機器人技術(shù)基礎(chǔ)》設(shè)置為本科機械專業(yè)必修課程，圍繞機器人、數(shù)控機床，開展數(shù)控自動化生產(chǎn)線的綜合實訓(xùn)，訓(xùn)練學(xué)生對現(xiàn)代數(shù)控制造系統(tǒng)、機器人自動搬運、自動上下料、自動裝配等的高層次復(fù)合技能。

（三）高端數(shù)控實驗室建設(shè)方案探索

要培養(yǎng)高層次的復(fù)合型數(shù)控人才，需充分整合數(shù)控實驗教學(xué)資源，開展以下工作。

1.高端數(shù)控實驗室建設(shè)思路。整合現(xiàn)有數(shù)控實驗資源，構(gòu)建以機器人、高檔數(shù)控機床、物料傳輸搬運系統(tǒng)為主體的現(xiàn)代數(shù)控加工制造系統(tǒng)（FMC、FMS）、自動化生產(chǎn)線。開展對高端數(shù)控機床的操作、維護、編程，自主設(shè)計、改造數(shù)控機床等實訓(xùn)。

2.數(shù)控仿真實驗室建設(shè)的研究。數(shù)控加工仿真是數(shù)控機床在虛擬環(huán)境中的映射，數(shù)控加工仿真技術(shù)已經(jīng)成為CAD/CAM領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一[6]。數(shù)控仿真實驗室從兩個渠道進行建設(shè)，其一，通過教師自主開發(fā)的數(shù)控仿真模塊資源，模擬機電數(shù)控維修，數(shù)控加工自動化生產(chǎn)線的制造、裝配過程。其二，配置商用數(shù)控仿真軟件，實現(xiàn)主流數(shù)控系統(tǒng)的加工過程及編程仿真。

（四）工學(xué)結(jié)合探索

建設(shè)功能較全、設(shè)備先進的高端數(shù)控實驗基地需要大量的資金投入，即使如此，離真正高端制造企業(yè)的數(shù)控加工差距還很大[7]。必須讓學(xué)生參與到企業(yè)的高端數(shù)控制造過程中，需要探索與高端生產(chǎn)制造企業(yè)聯(lián)合的方式，建設(shè)高端數(shù)控加工的校外實訓(xùn)基地，通過頂崗實習(xí)方式，使學(xué)生在數(shù)控柔性制造系統(tǒng)、柔性加工中心、數(shù)字化、智能化生產(chǎn)線上進行全面的實訓(xùn)。

（五）數(shù)控實踐師資隊伍建設(shè)

本科院校數(shù)控技能教師中多數(shù)人學(xué)歷層次低、年齡偏大、知識老化嚴(yán)重，缺少高端數(shù)控新技術(shù)。當(dāng)務(wù)之急，一方面更新其知識結(jié)構(gòu)，進行數(shù)控學(xué)科前沿知識的培訓(xùn)，如高端數(shù)控系統(tǒng)、機器人、數(shù)字化生產(chǎn)線等。另一方面，改善實訓(xùn)教師的學(xué)歷、年齡結(jié)構(gòu)，如引進碩士或博士擔(dān)任數(shù)控實訓(xùn)教師，安排理論課的教師擔(dān)任高端數(shù)控加工和數(shù)控自動化生產(chǎn)線、機器人等的實訓(xùn)。

此外，讓實訓(xùn)教師到先進制造企業(yè)中的柔性制造系統(tǒng)、自動化生產(chǎn)線進行數(shù)控群控、直接控制系統(tǒng)、智能化生產(chǎn)制造的培訓(xùn)，提升數(shù)控師資隊伍的整體水平。

三、結(jié)語

結(jié)合當(dāng)前數(shù)控裝備由中低端向中高端轉(zhuǎn)型升級對社會高層次、高技能復(fù)合型數(shù)控人才的迫切需求，開展基于高端數(shù)控人才培養(yǎng)的實踐教學(xué)模式的研究與實踐，探討適應(yīng)智能制造需要的高端數(shù)控實驗室建設(shè)手段，探索高水平的數(shù)控實踐師資隊伍建設(shè)思路。通過充分利用虛擬實驗教學(xué)、工學(xué)結(jié)合等手段，形成數(shù)控實踐教學(xué)新模式，構(gòu)建相對完善的數(shù)控實踐課程體系，提升數(shù)控人才培養(yǎng)的質(zhì)量和水平。

參考文獻：

[1]中國制造2025[Z].北京：人民出版社，2015.

[2]中國教育科學(xué)研究院課題組.完善先進制造業(yè)重點領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系研究[J].教育研究，2016，432（1）：4-15.

[3]明興祖，何國旗，熊顯文.數(shù)控系列課程教學(xué)改革與建設(shè)的探索與實踐[J].高等教育研究，2011，（9）：73-76.

[4]李純彬，鄒新蘭.數(shù)控技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)改革探索[J].河南機電高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2007，15（6）：125-126.

[5]段性軍.數(shù)控技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建分析及探索[J].科教導(dǎo)刊，2014，（4）：62-63.

[6]李永祥，王峰，蘭菲，虞付進.虛擬仿真系統(tǒng)教學(xué)法在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用[J].浙江師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，38（3）：326-331.

[7]劉濟慧，鄒二勇.深入校企合作提高數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)效果的研究探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2016，243（6）：135-136.