五軸數(shù)控加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程考核改革研究

徐國勝　李杰　田永軍

摘要：針對現(xiàn)行數(shù)控加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程考核的現(xiàn)狀和存在的問題，指出推行考核體系改革的必要性。以五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程考核為例，以“多元化—過程化—綜合化”為指導(dǎo)思想，構(gòu)建了基于多元化過程性考核、綜合化考核的考核體系，并進(jìn)行與之匹配的教學(xué)改革探索，以期培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)新時(shí)代需求的綜合型高端技能人才培養(yǎng)目標(biāo)。實(shí)施表明，考核體系改革方案切實(shí)可行，可在同類課程中進(jìn)行推廣。

關(guān)鍵詞：過程；實(shí)訓(xùn)課程；五軸加工；考核

中圖分類號：G718 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-5727（2019）02-0058-05

國家“一帶一路”戰(zhàn)略的推進(jìn)、“中國制造2025”規(guī)劃的實(shí)施[1]，突出了機(jī)械裝備制造業(yè)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化載體在推動整個(gè)社會技術(shù)進(jìn)步中無可替代的基礎(chǔ)作用。其中，機(jī)床制造業(yè)是機(jī)械裝備制造業(yè)的核心組成，而五軸聯(lián)動加工技術(shù)是機(jī)床制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)?，F(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展對機(jī)械制造業(yè)注入了強(qiáng)勁動力，快速推進(jìn)了五軸聯(lián)動機(jī)床應(yīng)用和發(fā)展。當(dāng)前，數(shù)控行業(yè)技術(shù)的競爭本質(zhì)是人才的競爭，建設(shè)一支高素質(zhì)的數(shù)控加工技術(shù)人才隊(duì)伍，對推進(jìn)國家數(shù)控行業(yè)發(fā)展、提高制造工業(yè)競爭水平和保證“中國制造2025”規(guī)劃順利實(shí)施具有重大意義。

我國工業(yè)化正處于中期發(fā)展的關(guān)鍵階段，工業(yè)界對多軸數(shù)控加工技能人才的大量需求，特別是急迫需求具有綜合能力的高端應(yīng)用型人才、工匠，開展五軸數(shù)控加工教學(xué)成為數(shù)控加工教育當(dāng)務(wù)之急。為了提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)基于五軸數(shù)控加工技術(shù)行業(yè)實(shí)際需求，對傳統(tǒng)五軸數(shù)控加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程考核體系進(jìn)行改革，并建立與課程考核匹配的教學(xué)改革機(jī)制，旨在培養(yǎng)新時(shí)代綜合型高端應(yīng)用型技能人才。

一、五軸數(shù)控加工技術(shù)課程考核改革體系構(gòu)建

課程考核是教學(xué)活動的重要環(huán)節(jié)[2]，不僅能夠評價(jià)學(xué)生對知識和技能的掌握情況，還可以檢測教學(xué)成果和評價(jià)教學(xué)質(zhì)量，反饋教與學(xué)過程中的多種信息，對于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和改進(jìn)教師教學(xué)方法、提高教學(xué)質(zhì)量具有重要作用。傳統(tǒng)數(shù)控加工技術(shù)課程考核是一種結(jié)果性考核，這種考核有著能夠從教育活動全過程做整體評價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，但是不注重對學(xué)習(xí)過程監(jiān)測和評價(jià)[3]，不能及時(shí)糾正學(xué)生已有錯(cuò)誤，不利于學(xué)習(xí)素質(zhì)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為了培養(yǎng)新時(shí)代綜合型技能型人才，提升學(xué)生綜合能力，考核體系亟待改革。

為了滿足新時(shí)期工程實(shí)踐教育技術(shù)對機(jī)械專業(yè)學(xué)生的要求，提升課程考核的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，結(jié)合我校工程實(shí)踐“動手動腦，全面發(fā)展”的教學(xué)特色，開展五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程考核改革研究，以“多元化—過程化—綜合化”為指導(dǎo)思想，構(gòu)建了基于多元化的過程性評價(jià)、綜合化評價(jià)的考核體系，其主體部分由層次分明的多元化考核模塊及其考核量化標(biāo)準(zhǔn)組成?？己梭w系實(shí)施開始時(shí)告知學(xué)生，以便學(xué)生清楚考核評價(jià)方式的量化情況，使學(xué)生意識到考核的核心是模塊化的過程考核，需認(rèn)真完成每一個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目；同時(shí)給學(xué)生提出約束準(zhǔn)則，各項(xiàng)考核均按量化指標(biāo)進(jìn)行[4]?？己梭w系具體內(nèi)容見表1。

考核體系內(nèi)容主要包括平時(shí)表現(xiàn)考核、過程考核與綜合性結(jié)課考核，具體如下：

（一）平時(shí)表現(xiàn)考核，注重問題引導(dǎo)

平時(shí)表現(xiàn)考核（20%）貫穿于整個(gè)考核過程。平時(shí)表現(xiàn)成績分為三部分，由課堂出勤（5%）、課堂練習(xí)（5%）和課堂拓展（10%）三部分成績組成。學(xué)生的出勤情況，以隨機(jī)點(diǎn)名、提問、回顧上節(jié)課授課知識等方式進(jìn)行考核。課堂練習(xí)考核目的是鞏固重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，將每班學(xué)生分為4組，每組人數(shù)約7人，以小組為單位進(jìn)行考核，小組組內(nèi)討論問題，并推薦一人回答問題，小組成績代表組成員成績，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神[5]，而且以小組為單位激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生思維碰撞，提出新觀點(diǎn)，可加深對問題理解。課堂拓展考核是教師根據(jù)實(shí)際工程項(xiàng)目拋出相應(yīng)問題[6]，學(xué)生進(jìn)行解答?；卮饻?zhǔn)確或能夠解決問題則加分，其余情況可酌情給分，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力[7]、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣[8]，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生掌握與現(xiàn)代企業(yè)需求相適應(yīng)的專業(yè)技能[9]。課堂拓展考核與引導(dǎo)式教學(xué)相呼應(yīng)，要求教師明確工程項(xiàng)目要解決的問題與關(guān)鍵，能夠預(yù)測學(xué)生易出現(xiàn)問題，注重問題引導(dǎo)，提升思維品質(zhì)。

（二）多元化過程考核，突出模塊學(xué)習(xí)

多元化過程考核（60%）為五軸數(shù)控加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程考核體系的核心部分，能夠全面評價(jià)學(xué)生的實(shí)踐能力、知識水平以及綜合素質(zhì)水平。過程考核是一種基于多元化的考核模式，強(qiáng)調(diào)過程，每個(gè)模塊教學(xué)內(nèi)容完成后即進(jìn)行考核，模塊考核成績作為過程考核成績，不合格者需要重修不合格模塊，并進(jìn)行再次考核，模塊學(xué)習(xí)完成且過程考核成績合格者才可進(jìn)行結(jié)課考試。過程化考核分值比例大，分為基礎(chǔ)考核模塊、虛擬仿真加工考核模塊和操作加工考核模塊。三大教學(xué)課時(shí)以及分值比約為3∶1∶3，學(xué)習(xí)模塊形式具有多元化，加大了培養(yǎng)實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力學(xué)習(xí)的模塊的比例，各個(gè)模塊層次分明又相互聯(lián)系，既能注重學(xué)生對知識的理解，又能突出專業(yè)核心技能的掌握。

基礎(chǔ)模塊主要內(nèi)容包含機(jī)床操作基礎(chǔ)、程序編制和數(shù)控加工工藝，其考核方式以筆試和操作為主，主要為后續(xù)五軸加工建模和仿真奠定基礎(chǔ)。虛擬仿真加工模塊主要包括模型建立以及加工工藝優(yōu)化，此模塊考核以操作成績?yōu)橹?，可提升學(xué)生對模型的快速設(shè)計(jì)能力。操作加工模塊內(nèi)容主要是通過實(shí)作方式對簡單零件以及典型的葉輪進(jìn)行實(shí)作加工，其目的可促使學(xué)生完成五軸數(shù)控加工所涉及到的理論知識、編程仿真圍繞箱體以及葉輪加工設(shè)計(jì)融會貫通，以實(shí)作模型得以體現(xiàn)。特別是葉輪類等復(fù)雜零件的實(shí)作加工需要結(jié)合企業(yè)的具體生產(chǎn)條件，傳授給學(xué)生工程分析和工程問題解決的技術(shù)原理和思維方式，從真正意義上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教融合，全面提升學(xué)生工程實(shí)踐能力。

五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，復(fù)雜零件實(shí)作考核過程要按照企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的模式對學(xué)生的實(shí)作過程進(jìn)行評價(jià)，在評分過程中由企業(yè)導(dǎo)師（或具有企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)的專門從事數(shù)控加工研究的本校教師）和任課教師作為考官，即實(shí)作考核采用“校企雙導(dǎo)師制”。

（三）結(jié)課考試考核，強(qiáng)調(diào)綜合發(fā)展

結(jié)課考試（20%）是學(xué)期末進(jìn)行一次綜合性項(xiàng)目考核，結(jié)課考核實(shí)際上是對模塊學(xué)習(xí)的重復(fù)和總結(jié)，其考核形式多元化，主要包含兩部分：一方面是應(yīng)會成績（10%）。應(yīng)會成績主要內(nèi)容是數(shù)控加工技術(shù)涉及的綜合性的原理知識、關(guān)鍵操作點(diǎn)，學(xué)生隨機(jī)抽取考核題目，按規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，督促了學(xué)生對所學(xué)知識的重視和復(fù)習(xí)。另一方向，多媒體成果展示（10%），這種方式能夠評價(jià)綜合應(yīng)用能力，演講臺上展示成果通過講解設(shè)計(jì)、實(shí)作過程加深了對數(shù)控加工技術(shù)的理解，而多媒體演講又能提高交流以及表達(dá)能力。

二、五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)改革機(jī)制的建立

目前，大多數(shù)高校的數(shù)控類課程不僅存在考核方法較單一的狀況，而且教學(xué)方式也較為單一，通常先講理論后講實(shí)踐，理論與實(shí)踐分層嚴(yán)重，授課時(shí)將知識一味的灌輸給學(xué)生[10]，導(dǎo)致學(xué)生“消化不良”。通過訪談學(xué)生發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生認(rèn)為枯燥的理論知識會帶給他們迷茫[11]，而實(shí)踐操作又不能很好圍繞實(shí)際工程問題去開展，因此他們無法獲知這些知識與實(shí)際工程問題有何關(guān)聯(lián)，對所學(xué)知識與今后實(shí)際工作的關(guān)聯(lián)性缺乏明確認(rèn)識，從而產(chǎn)生厭學(xué)、成績下降。而有些教師對這些不知情，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量不高。

為了保障考核體系的正常實(shí)施，針對這些問題，探索適用于數(shù)控加工技術(shù)課程的教學(xué)改革機(jī)制，教學(xué)過程中以技能教學(xué)目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，從問題教學(xué)出發(fā)，充分結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目以解決五軸聯(lián)動加工中心實(shí)際應(yīng)用中常見問題和難點(diǎn)問題為目標(biāo)，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及提高學(xué)生實(shí)踐能力和解決問題能力[12]。根據(jù)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將教學(xué)過程以學(xué)生的行為為主線，采用教師對學(xué)生行為進(jìn)行預(yù)判和與學(xué)生互動相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，在教學(xué)過程中不僅要求學(xué)生提高綜合實(shí)踐能力，而且要求教師對學(xué)生進(jìn)行職業(yè)道德和安全教育，心理訓(xùn)練，培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代全面發(fā)展的應(yīng)用型人才。數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)過程實(shí)施流程如圖1所示。

（一）加強(qiáng)安全教育，提高職業(yè)道德修養(yǎng)

五軸數(shù)控加工現(xiàn)場操作安全性要求高，有些學(xué)生對機(jī)械加工存在陌生感甚至產(chǎn)生恐懼心理，或者有些學(xué)生對安全不在乎，這都嚴(yán)重影響了教學(xué)安全。因此，安全規(guī)范教育必須貫穿教學(xué)過程，針對具有不同特征的學(xué)生去有效的引導(dǎo)，保證正常學(xué)習(xí)。高尚職業(yè)道德是新時(shí)代技能應(yīng)用型人才必備素質(zhì)，是國家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整所需，也是現(xiàn)代企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展所需，更是“工匠精神”的重要詮釋。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)將技能培養(yǎng)和職業(yè)道德教育進(jìn)行耦合性關(guān)聯(lián)，根據(jù)學(xué)生面臨的職業(yè)道德困境深入剖析，有針對性地詮釋職業(yè)道德精神，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀，增強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)認(rèn)同感。

（二）將心理訓(xùn)練納入實(shí)訓(xùn)教學(xué)，提高學(xué)生的心理素質(zhì)

在授課過程中，學(xué)生素養(yǎng)維度不同，認(rèn)知能力不同，接受能力不同，傳統(tǒng)教學(xué)方法利用相同授課方法對學(xué)生不加區(qū)分對待，認(rèn)知能力較差的學(xué)生接受這種教學(xué)方式是不利于其發(fā)展的，久而久之，對該課程產(chǎn)生消極情緒，容易走進(jìn)困境。因此，教師在授課過程中可以利用人格水平、能力水平等心理學(xué)知識，通過詢問方式來評估學(xué)生的認(rèn)知能力傾向，根據(jù)實(shí)際情況，實(shí)施創(chuàng)新素養(yǎng)提升的差異化策略，把學(xué)生擅長領(lǐng)域表現(xiàn)出來并且將其加強(qiáng)，學(xué)生通常會因自身長處的最大化而增加學(xué)習(xí)動力。另外，針對學(xué)生在學(xué)習(xí)、訓(xùn)練過程因?qū)嵶髯髌凡缓细窕蛘咭蛐睦硭刭|(zhì)差導(dǎo)致考核結(jié)果不能與正常水平相匹配因而產(chǎn)生嚴(yán)重挫敗感的問題，教師應(yīng)從實(shí)際出發(fā)對學(xué)生進(jìn)行心理干預(yù)與訓(xùn)練，抓住學(xué)生心理特征，提升教學(xué)針對性。例如，進(jìn)行加工考核前，提醒學(xué)生準(zhǔn)備各種有可能作為考核的加工工件，除進(jìn)行模擬練習(xí)外，還要制定各種可能遇見的問題方案，使得學(xué)生心中有數(shù)，沉著應(yīng)戰(zhàn)。針對心理素質(zhì)差的學(xué)生可以通過心理訓(xùn)練逐步增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐欲望，培養(yǎng)自我調(diào)節(jié)能力，適度調(diào)整心態(tài)，減輕壓力。

（三）突出課程模塊主要地位，優(yōu)化教學(xué)過程

教學(xué)改革后，教師在教學(xué)過程中分模塊進(jìn)行教學(xué)，過程考核不合格者只需重修不合格模塊，然后進(jìn)行總成績計(jì)算，總成績不合格者進(jìn)行重修。過程考核體系強(qiáng)調(diào)模塊化考核，因此，教師應(yīng)優(yōu)化教學(xué)過程，加強(qiáng)與學(xué)生互動交流頻率，教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過程及模塊考核的反饋信息，發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，及時(shí)更正已有錯(cuò)誤，提高學(xué)生掌握知識的廣度和深度，同時(shí)教師也能發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中存在的問題，督促教師根據(jù)實(shí)際問題重新對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和組織、提高教學(xué)能力。新型教學(xué)改革機(jī)制建立了與學(xué)生的能力和知識成長過程相適應(yīng)的多元過程化教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，打破填鴨式教學(xué)，突出循序漸進(jìn)的呈現(xiàn)層次性模塊化的過程教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神、社會責(zé)任意識為目標(biāo)的宗旨。

三、課堂考核改革實(shí)施效果

考核評價(jià)體系連續(xù)兩年在我校2015級和2016級“工程實(shí)踐教育”實(shí)驗(yàn)班以及普通機(jī)械班學(xué)生中實(shí)施。從整個(gè)實(shí)施的效果看，采用過程考核學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有明顯提高。75%以上的學(xué)生認(rèn)可多元化過程考核方式，不僅提高了自己的動手能力及改善了學(xué)習(xí)態(tài)度，而且明顯提高了綜合實(shí)踐能力?？己烁母飳θ瞬排囵B(yǎng)具有導(dǎo)向作用，激勵(lì)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到了預(yù)期效果。

（一）達(dá)到了以考促學(xué)、學(xué)以致用的目的

考核的目的在于促使學(xué)生去學(xué)習(xí)，去應(yīng)用。通過實(shí)施多元過程考核體系，學(xué)生對不同模塊的理論知識和實(shí)踐技能掌握程度逐漸提高，模塊考核的單項(xiàng)成績合格率在75%以上，結(jié)課考核成績?nèi)吭?0分以上。另外，考核方式督促了學(xué)生重視實(shí)踐中求發(fā)展、注重真實(shí)體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注企業(yè)需求、社會需求，激發(fā)了學(xué)生對數(shù)控加工的興趣和創(chuàng)新活動的熱情，學(xué)生（50%以上）利用所學(xué)知識參加了創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練等多項(xiàng)競賽項(xiàng)目，獲得了多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，提高了學(xué)生創(chuàng)新能力、設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)溝通能力。

改革突出以學(xué)生行動為主線，重視過程考核，有利于培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才。一方面，模塊化過程考核提高了學(xué)生對每個(gè)模塊的掌握程度，以及對單項(xiàng)考核點(diǎn)的重視程度，從而提高了學(xué)習(xí)質(zhì)量。另一方面，考核改革引領(lǐng)學(xué)生觀念改變，從以前輕實(shí)踐重理論，轉(zhuǎn)變到發(fā)現(xiàn)理論與實(shí)踐的差距，再到理實(shí)并重，通過實(shí)踐促進(jìn)理論理解，又通過理論知識指導(dǎo)實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)施，循序漸進(jìn)地提高了綜合實(shí)踐能力。實(shí)施該考核體系后畢業(yè)生擇業(yè)優(yōu)勢具有明顯提升，為國家緊缺型人才的培養(yǎng)提供了支持。

改革中加強(qiáng)心理學(xué)教育，提高心理素質(zhì)修養(yǎng)，提升綜合水平。在施教過程中，加強(qiáng)對學(xué)生心理學(xué)教育，培養(yǎng)人格獨(dú)立、強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)精神、激勵(lì)問題質(zhì)疑、消除挫敗行為、樹立學(xué)生自信，提升了學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)，提高了學(xué)生克服困難的能力。

（二）加強(qiáng)了教師隊(duì)伍建設(shè)，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高

教師作為課程考核和教學(xué)改革的重要實(shí)施者，為了保證考核體系順利實(shí)施，在構(gòu)建教學(xué)課程體系、提升校企合作深度、推進(jìn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革方面都需要具備扎實(shí)的專業(yè)理論教學(xué)和實(shí)踐技術(shù)指導(dǎo)的雙重能力。同時(shí)，課程考核改革促進(jìn)教師多深入企事業(yè)單位、多參與實(shí)際生產(chǎn)，促進(jìn)教師專業(yè)水平的提高，同時(shí)也促進(jìn)了教學(xué)效果的改善。

針對傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)考核評價(jià)方式存在的問題，以五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程為例，進(jìn)行了基于“多元化—過程化—綜合化”指導(dǎo)思想的過程考核評價(jià)體系構(gòu)建，并探討了與之匹配的教學(xué)改革。考核體系以培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代具有綜合素養(yǎng)的高級技能人才為目的，鍛煉和提高了自主學(xué)習(xí)的能力、工程基礎(chǔ)理論知識應(yīng)用能力、分析問題和解決問題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作和工程實(shí)踐能力，為職業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。數(shù)控專業(yè)課程考核改革是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)實(shí)踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須建立一個(gè)科學(xué)可行的考核評價(jià)體系，這是一項(xiàng)動態(tài)的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和社會需求不斷調(diào)整和探討，同時(shí)還要不斷完善，建立與之匹配的教學(xué)改革機(jī)制。

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（責(zé)任編輯：張宇平）