基于CDIO的數(shù)控技術(shù)課堂教學(xué)研究

程廣振 胡曉軍

摘 要： 把CDIO工程教育模式的成功經(jīng)驗，引入數(shù)控技術(shù)人才培養(yǎng)過程，以項目化教學(xué)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗教學(xué)模式，一次實驗教學(xué)活動，通過實施一個完整的項目進(jìn)行，實驗任務(wù)以項目的形式交給學(xué)生，學(xué)生在教師指導(dǎo)下，以小組為單位，制定計劃，共同完成整個項目，將 “構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運(yùn)作”的工程理念，融入教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊意識，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，解決問題能力，綜合評價針對項目化教學(xué)全過程，充分肯定過程的規(guī)范性和方法的正確性，客觀分析最終結(jié)果，明確指出不足之處，關(guān)鍵是提出改進(jìn)方法，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，實現(xiàn)改進(jìn)完善。

關(guān)鍵詞： 數(shù)控技術(shù);教學(xué)研究;實驗

1 緒論

CDIO教育理念，針對產(chǎn)品生命周期全過程，以設(shè)計項目引導(dǎo)學(xué)生，運(yùn)用理論知識解決工程實踐中的問題，鍛煉動手能力，擴(kuò)展工程知識，培養(yǎng)職業(yè)素質(zhì)，利用項目教學(xué)法，以工程問題為導(dǎo)向，通過實施一個完整的項目達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力。突出工程教育理念，優(yōu)化課程內(nèi)容與體系，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容改革，發(fā)揮“雙師”型教學(xué)團(tuán)隊的作用，充分利用優(yōu)勢設(shè)備資源，突出工學(xué)結(jié)合，培育復(fù)合型高技能工程應(yīng)用人才。

2 現(xiàn)狀分析

我校作為地方性高等院校，一項十分重要的任務(wù)是培養(yǎng)適合地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才，其特色突出體現(xiàn)在實踐技能，工程應(yīng)用。研究探索新的教學(xué)模式和綜合能力培養(yǎng)方法，是辦好工程類專業(yè)，滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)人才需求，建成地域特色明顯的綜合大學(xué)的迫切需要。數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其廣泛的使用，給機(jī)械制造的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來深刻的變化。

現(xiàn)實情況是，企業(yè)對高素質(zhì)、高技能數(shù)控技術(shù)應(yīng)用型人才需求旺盛，但畢業(yè)生的質(zhì)量不能滿足職業(yè)需求，主要反映在如下兩方面。其一，專業(yè)技能不強(qiáng)適應(yīng)崗位慢，企業(yè)迫切需要“上手快”的數(shù)控技術(shù)人才，畢業(yè)生不能充分滿足這種人才需求，需要較長時間的崗前培訓(xùn)，才能慢慢獨(dú)立工作，大多數(shù)畢業(yè)生“眼高手低”，識讀零件圖紙、合理選擇刀具、正確編制典型零件數(shù)控加工工藝、熟練操作數(shù)控機(jī)床、機(jī)床進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)等基本技能欠扎實，根據(jù)零件的變化合理設(shè)計加工工藝、編制數(shù)控加工程序的能力不強(qiáng)。其二，綜合職業(yè)素養(yǎng)薄弱，職業(yè)素養(yǎng)是企業(yè)界很看重的一項人才素質(zhì)，它是指職業(yè)內(nèi)在的規(guī)范和要求，是工作者在職業(yè)過程中表現(xiàn)出來的綜合品質(zhì)，職業(yè)素養(yǎng)至少包含兩個重要因素，敬業(yè)精神和合作態(tài)度，大部分畢業(yè)生對待工作的責(zé)任感和敬業(yè)精神，以及與人交流和合作精神，與企業(yè)的期望差距較大。

造成這種情況的原因很多，但課堂教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)場應(yīng)用脫節(jié)，滯后于工程應(yīng)用，更新不及時，缺乏針對性，重理論輕實踐，無疑是最直接的因素，學(xué)的用不上，用的沒有學(xué)。以致學(xué)生畢業(yè)后走上工作崗位，很難在短期內(nèi)勝任職業(yè)技能要求，壓力很大，企業(yè)招來畢業(yè)生還需花大量時間精力培訓(xùn)，才能解決專業(yè)技術(shù)崗位工作需求。

3 實施方案

項目化教學(xué)是通過實施一個完整的項目而進(jìn)行的教學(xué)活動，其實施流程如圖1所示。

3.1 項目選定

按照項目化教學(xué)實施方案流程要求，針對數(shù)控技術(shù)實驗教學(xué)內(nèi)容，以數(shù)控車削加工的一個項目為例，加工零件如圖2所示，要求5人一組，明確分工，構(gòu)思設(shè)計實施方案，并完成加工，掌握FANUC-0i Mate數(shù)控系統(tǒng)的常用指令，注意G70、G71循環(huán)加工指令的應(yīng)用，能編寫較復(fù)雜軸類零件的加工程序。

3.2 實施設(shè)計

項目實施的設(shè)計主要考慮達(dá)到以下幾方面目標(biāo)，能夠調(diào)用學(xué)生的已有知識，激勵學(xué)生收集相關(guān)資料，將以往所學(xué)相關(guān)的專業(yè)知識融會貫通，激發(fā)學(xué)習(xí)自覺性，讓學(xué)生把所學(xué)的理論知識與實踐聯(lián)系起來，在增強(qiáng)個人能力的同時，使同學(xué)之間互相協(xié)作，互相學(xué)習(xí)，團(tuán)結(jié)互助，有助于樹立學(xué)生的自信心。其實施過程如圖2所示。

學(xué)生制訂實施計劃，包括毛坯選擇，刀具選擇，工件坐標(biāo)系建立，加工程序編寫思路。教師審查學(xué)生制訂的實施計劃，指出錯誤，學(xué)生修改完善實施計劃，教師審查通過后實施。一般毛坯選擇直徑45的圓鋼，刀具選擇外圓車刀和5mm切斷刀，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)選在軸線與工件右端交點(diǎn)上，利用車床循環(huán)加工指令G70、G71編程。

每個小組成員共同按計劃實施，熟悉機(jī)床操作面板及控制按鈕，錄入加工程序，仿真加工驗證程序，驗證通過后，完成加工任務(wù)。具體過程包括：開機(jī)，編程，毛坯裝夾，試切對刀，模擬仿真，自動循環(huán)加工，加工尺寸及表面質(zhì)量檢驗。

3.3 綜合評價

項目評價體系設(shè)置考查三方面的內(nèi)容，構(gòu)思設(shè)計、項目實施、評價探究。構(gòu)思設(shè)計包括工藝流程、實施方案和加工程序;項目實施包括分工協(xié)作、機(jī)床操作、應(yīng)變能力和敬業(yè)精神;評價探究包括加工質(zhì)量、產(chǎn)品檢測和探究改進(jìn)。共10個小項，每小項滿分10分，總計100分。評價既重視結(jié)果，又全面分析過程，考慮互助、協(xié)作精神，團(tuán)隊全局觀念，全面評價，充分肯定過程的規(guī)范性和方法的正確性，客觀分析最終結(jié)果，明確指出不足之處，關(guān)鍵是提出改進(jìn)方法，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，實現(xiàn)改進(jìn)完善。

4 實施效果

該方法在2014、2015級機(jī)械電子工程專業(yè)數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)實驗課堂采用，取得明顯效果。

（1）學(xué)生工程應(yīng)用綜合能力得到提高。學(xué)生圍繞項目要求，提出設(shè)計方案，優(yōu)化設(shè)計方案，滿足設(shè)計要求，針對性強(qiáng)，目標(biāo)明確，為學(xué)生提供發(fā)揮潛能，主動發(fā)展的空間平臺。

（2）學(xué)生創(chuàng)新意識得到加強(qiáng)。學(xué)生在老師指導(dǎo)下設(shè)計方案，可以充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，學(xué)會調(diào)查研究，收集相關(guān)領(lǐng)域科技發(fā)展現(xiàn)狀與前沿信息，借鑒相關(guān)設(shè)計的經(jīng)驗教訓(xùn)，加深對理論的理解，對設(shè)計方案提出改進(jìn)措施，不斷完善設(shè)計質(zhì)量，提高設(shè)計能力。

（3）充分利用學(xué)校設(shè)備資源。學(xué)生在實施過程中，必須熟悉各種數(shù)控加工設(shè)備與檢測儀器，是學(xué)生接觸、學(xué)習(xí)、掌握機(jī)械加工設(shè)備和儀器的過程，鍛煉學(xué)生應(yīng)用能力與工程素養(yǎng)，充分發(fā)揮學(xué)校加工設(shè)備、實驗儀器的效能。

（4）有利于師生互動，提高指導(dǎo)效率。高等學(xué)校如何培養(yǎng)出優(yōu)秀的畢業(yè)生，能夠在社會就業(yè)大潮中獲得成功，提高學(xué)校畢業(yè)生的質(zhì)量是關(guān)鍵，搭建學(xué)生與教師互動平臺，充分發(fā)揮指導(dǎo)教師的積極性，師生互動，推動學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)，教學(xué)水平提高。

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