高職“專業(yè)綜合實訓”課程教學改革探索與實踐

黃 燕

(1.湖北科技職業(yè)學院 機電工程學院，湖北 武漢 430074；2.湖北開放大學 機電工程學院，湖北 武漢 430074)

一、引言

機械制造業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要標志之一。機械制造業(yè)的進度與發(fā)展離不開人才的培養(yǎng)，高職院校針對國家對人才的需求，開設了相應的制造類專業(yè)，旨在培養(yǎng)出符合社會需求的高質(zhì)量、高水平的優(yōu)秀畢業(yè)生，為制造業(yè)的快速發(fā)展注入創(chuàng)新的技術和新鮮的動力。高職院校依據(jù)就業(yè)崗位群，以市場需求為導向，將機械制造進行專業(yè)劃分，常規(guī)開設有模具設計與制造、數(shù)控技術、機械設計與制造等專業(yè)。依據(jù)專業(yè)特色，各個制造類專業(yè)之間既有相通點又有不同點，各專業(yè)開設的專業(yè)基礎課程基本相同，專業(yè)必修課程和專業(yè)核心課程上則凸顯了專業(yè)的差異性和特殊性。

“專業(yè)綜合實訓”這門課程在機械制造類各專業(yè)均有開設，是一門綜合性很強的實訓課程，目的在于培養(yǎng)學生將已學理論知識和實踐技能綜合應用到具體的實訓項目中，從而構(gòu)建一個完整的專業(yè)知識體系[1]。根據(jù)專業(yè)性質(zhì)，各專業(yè)在實訓項目的選擇、實訓內(nèi)容的安排上各有不同，例如，模具設計與制造專業(yè)偏向于凸、凹模的設計與加工，機械設計與制造專業(yè)偏向于產(chǎn)品的正、逆向設計與加工，數(shù)控技術則偏向于夾具的設計和零件的加工。這些“專業(yè)綜合實訓”課程在實施過程中都離不開加工，其中數(shù)控銑削加工是最典型、最具代表性的一種加工方式，在數(shù)控技能大賽中運用非常普遍。本文參考“數(shù)控銑”技能大賽[2]和企業(yè)加工模式，結(jié)合高職教學設計要求，對機械制造類專業(yè)的“專業(yè)綜合實訓”這門課程中的加工部分進行課程教學改革，以期學生在學會綜合運用已學的專業(yè)知識來解決實際項目問題的同時，規(guī)范加工操作流程，領會團隊合作的精神，培養(yǎng)認真嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。

二、傳統(tǒng)教學的不足

“專業(yè)綜合實訓”是機械制造類專業(yè)的專業(yè)必修課程，一般安排三到四周來完成，其中有兩周主要是產(chǎn)品的編程與加工，選用的加工方式是銑削。綜合改革前的課程開展情況，發(fā)現(xiàn)以下不足：

(一)實訓內(nèi)容單一

高職院校的教師，由于長期從事學校的教學工作，缺乏企業(yè)的工作實踐經(jīng)驗，教學時采用的加工案例多來源于書本或者以往的舊例子，這樣的案例模型簡單且類型相同，只需要較少的加工策略便可以輕松完成，達不到綜合實訓的標準。

(二)綜合能力的培養(yǎng)不夠全面

教師及學生以前并沒有參與技能大賽中數(shù)控加工類的競賽項目，也沒有在企業(yè)得到過系統(tǒng)的培訓和實踐，對綜合實訓的定義和理解不夠透徹全面。在開展教學時，過多注重加工過程，而缺少檢驗、評價的過程，學生的綜合能力沒有得到全面培養(yǎng)。

(三)學生學習效果較差

由于實訓設備和指導教師有限，學生在實訓時采用了分組的形式。分組的方法較為自由隨意，可能會出現(xiàn)小組與小組之間強弱能力懸殊。較強的組里，學生的能力沒有得到充分發(fā)揮；較弱的組里，實訓幾乎無法開展，拖慢了學習進度。

(四)學習效率低

由于學生人數(shù)較多，即使是分組，師生比仍然較小，學生就會分布在教室和實訓場地兩個地方。由于教學時間沒有得到合理的安排，經(jīng)常出現(xiàn)一部分學生無任務可做的情況，最終導致在有限的學習時間內(nèi)，實訓項目完成量較少，學習效率較低。

三、教學改革方案

通過對企業(yè)人才需求的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，隨著生產(chǎn)模式逐步趨于自動化，企業(yè)對員工有了更高的要求，不再需要大量的一線工人，而對技術類人員和高精密機器操作人員的需求大大增多。在對國內(nèi)技能競賽的關注和參與中發(fā)現(xiàn)，大賽組織考量的不僅僅是技能，對安全意識、團隊合作精神也提出了很高的要求。針對筆者所在學?！皩I(yè)綜合實訓”課程教學中出現(xiàn)的一些不足，為契合企業(yè)和大賽的需求，制定教學改革方案，合理安排教學計劃，豐富教學內(nèi)容，提高學生的學習標準，遞進式增加學習難度，讓大部分學生掌握基礎實訓內(nèi)容，少數(shù)學生攻克提升實訓內(nèi)容。

(一)方案執(zhí)行前的準備

此次教學改革方案中，實訓項目均采用自動編程和加工，為保證方案順利實施，在方案執(zhí)行之前，需要具備一定的實訓條件。

1.學生具備實訓的知識基礎。在“專業(yè)綜合實訓”課程開展之前，學生已修完全部的專業(yè)基礎課程和專業(yè)必修課程，基本具備識讀機械制圖[3]、計算機三維建模、數(shù)控銑手動編程和加工、計算機三軸自動編程和加工等能力。

2.具備實訓場所和實訓設備。實訓中涉及的加工都需要采用加工中心銑床來完成，本校新建了智能工廠，且采購了三軸加工中心、四軸加工中心以及五軸加工中心的機床，設置了專業(yè)的數(shù)控計算機機房，具備了自動編程和加工的條件。

3.指導教師同時具備理論和實踐指導能力?！皩I(yè)綜合實訓”課程配備兩名指導老師，其中一名為校內(nèi)專任教師，另外一名為有企業(yè)工作經(jīng)歷的實訓類教師。經(jīng)過頂崗實習培訓，校內(nèi)專任教師具備了自動編程、熟練操作和使用加工中心的能力，擁有豐富的理論知識和基本的實踐操作指導能力。實訓類教師的企業(yè)經(jīng)驗豐富，實踐能力強，能夠向?qū)W生傳達精準的企業(yè)要求、安全意識和實踐指導，同時能夠帶動提升校內(nèi)專任教師的實踐能力。

(二)教學改革的方案及實施

教學改革方案的整體思路[4]是：教師給出加工零件的圖紙技術文件，學生采用分組的形式，利用三維建模軟件建立出三維虛擬模型，制定加工工藝，利用編程軟件編寫加工程序，經(jīng)過必要的加工仿真后，操作加工中心機床進行銑削加工，然后對加工后的零件進行檢驗和裝配，最后學生小組之間進行互評和自評，并對教師的教學給出評價意見。

1.學生分組。為培養(yǎng)學生的團隊合作精神，根據(jù)機床的數(shù)量對學生進行分組。分組的原則是：學習能力強的學生帶動學習能力差或者積極性不高的學生，組成一個小組，選擇組織能力強的學生作為小組組長，負責組織小組成員討論并分配實訓任務，并按照小組內(nèi)成員的完成情況給出客觀的分數(shù)供指導老師參考。通過用優(yōu)生帶差生的方式，彌補傳統(tǒng)教學中分組隨意造成的學生學習效果較差的問題。

2.項目任務分配。教師依據(jù)企業(yè)和大賽的調(diào)研，挑選與專業(yè)特色和學生能力匹配的圖紙技術文件，給每個小組分配不同的項目任務[5]，以解決傳統(tǒng)教學中實訓內(nèi)容單一的問題。任務分配分為兩個級別：第一個級別是基礎技能掌握；第二個級別是技能提升[6]。在第一個級別，教師分配給每個小組的項目任務為難度適中的三軸編程與加工，每個小組都有能力在實訓周期內(nèi)完成并優(yōu)化項目任務。在第二個級別，推薦優(yōu)秀的小組或者自由組合挑戰(zhàn)多軸編程與加工，擴充知識面，挖掘?qū)W生潛能。

3.建模、編程與加工。教師提出任務要求，學生識讀教師發(fā)放的圖紙技術文件，利用已學的UG建模模塊根據(jù)圖紙尺寸要求建立三維模型，利用UG加工模塊編寫加工程序，并在UG軟件中完成仿真，教師查看程序無誤后，學生在教師指導下操作三軸加工中心銑床加工出工件。相對于傳統(tǒng)教學，加入了識讀圖紙技術文件和建立三維模型兩個步驟，相當于帶入了機械制圖和計算機輔助設計兩門課程的知識點，很大程度上調(diào)用了先學課程的知識，體現(xiàn)了“專業(yè)綜合實訓”此門課程的意義。

在學生完成建模、編程和加工等一套流程以后，教師引導學生發(fā)現(xiàn)工件的表面質(zhì)量問題，讓學生了解問題產(chǎn)生的原因，并指導學生在程序編寫上做適當?shù)男薷?。通過這種方式，讓學生在親身實踐中發(fā)現(xiàn)并解決問題，增強學生的學習印象，提高學生解決問題的能力，同時學生在這個過程中能夠獲得一定的成就感。

由于實訓指導老師人數(shù)和機床數(shù)量的限制，為了讓每位學生都能有操作機床并完成加工的學習經(jīng)歷，能夠接受指導老師全面的指導，小組與小組之間采用輪流加工的方法。當小組A在指導老師1的指導下操作機床加工工件的時候，小組B留在教室將程序?qū)敕抡孳浖M行仿真模擬，并在指導老師2的指導下變換相關參數(shù)以優(yōu)化加工程序，完成速度快的小組認領新的項目任務并開始加工前的準備。待小組A加工完畢之后，根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題和加工完成后工件的質(zhì)量問題，指導老師憑經(jīng)驗指導學生修改編程參數(shù)，優(yōu)化加工程序并開始新任務的建模和編程工作，同時小組B操作機床完成加工。通過這種方式，將課堂時間充分利用，很好地解決了傳統(tǒng)教學中部分學生在課堂無事可做的狀況，從而提高了學生的學習效率。

針對學習能力強的學生，在完成基本技能的項目任務后，教師給出涉及多軸加工的項目任務進行技能提升，給學生講解多軸加工的編程策略，讓學生了解多軸編程的思路。在教師的指導下，學生自己編程、仿真并使用多軸機床完成加工。這一教學內(nèi)容的添設，其目的是提升學生的技能，讓愛學肯學的學生掌握更多更廣的知識。

4.檢驗與裝配。學生在完成工件加工以后，學生對照圖紙技術文件上的要求，對自己所做的工件進行單個零件的尺寸檢驗和多個零件之間的裝配檢驗，以此來判斷工件的合格與否。鑒于測量存在誤差，每個小組的成員都需要參與到檢驗與裝配的環(huán)節(jié)中，來確定測量值的準確性。針對不合格尺寸，小組需要討論并向指導老師分析原因和提出解決方案。改革后的教學中加入了檢驗與裝配，完善了教學內(nèi)容，使學生的綜合能力得到更加全面的培養(yǎng)。

5.教學評價。教學評價是實訓課程的最后一個步驟，包括對學生的評價和對教師的評價。對學生的評價，是對學生“專業(yè)綜合實訓”這門課程的學習情況進行評價，包括學生互評和教師評價。每個小組推薦一名組員向全班學生講述自己工件的制作過程，重點說明加工工藝、制作過程中出現(xiàn)的問題，由授課老師帶動學生們一起分析問題和給出指導意見。其他小組可以提出建議和肯定，并給出客觀的分數(shù)供指導老師參考。教師綜合平時考勤、項目任務完成情況、學生小組互評以及小組組長對組員的評價等情況給定每個學生“專業(yè)綜合實訓”這門課程的最終成績。對教師的評價，是學生對教師的教學方案設計、指導方法、實訓內(nèi)容等進行評價，以匿名形式將意見寫下來反饋給指導老師，幫助指導老師發(fā)現(xiàn)教學問題，改進教學方法。

教學評價是傳統(tǒng)教學中漏掉的一項重要環(huán)節(jié)。通過教學評價，能夠幫助教師對課程教學進行診斷，并反映學生的學習成績和教師的教學效果，從而使學生的知識和技能獲得長進，使教師對自己的教學有調(diào)整的方向。

四、教學改革效果

通過對“專業(yè)綜合實訓”課程進行教學改革，學生不僅在校內(nèi)獲得了綜合能力的鍛煉，對畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展也存在著深遠的影響。

首先，學生在項目任務完成的過程中，很大程度上調(diào)用了先學課程的知識，體現(xiàn)了“專業(yè)綜合實訓”此門課程的意義。學生在“專業(yè)綜合實訓”課程的各個階段，都是復習和利用已學知識點的過程，將這些知識點連續(xù)地串在一起，完成若干個項目式的任務。

其次，學生的項目任務來源于企業(yè)和大賽，教學方案的實施過程也趨于企業(yè)化，學生所利用的軟件、加工設備都與時代接軌且在企業(yè)中應用較為廣泛。良好的實訓環(huán)境和完善的課程設置對學生未來的職業(yè)發(fā)展起著良好的鋪墊作用和指導意義。

第三，每個項目的執(zhí)行還原了國內(nèi)目前最常見的數(shù)控銑加工比賽的過程和一些企業(yè)通過數(shù)控銑生產(chǎn)工件的過程。從圖紙到工件，經(jīng)歷了建模、編程、加工和檢測等一系列中間過程，培養(yǎng)了學生綜合設計與制造的能力，給學生營造了一個系統(tǒng)的工作任務環(huán)境，保證了學生能夠從課程中真正學到知識。

第四，根據(jù)學生的學習情況靈活設置了難度梯度，讓學習能力強的學生有機會學到更深更有難度的知識，參與到更多高端的實踐，避免在課堂上出現(xiàn)學生沒有事情做、空等的狀況。相對地，學習能力較弱的同學有了更多的時間琢磨和掌握一般難度的知識，避免學習進度過快導致學生因為跟不上而興趣減弱、半途而廢。

五、結(jié)語

高職機械類專業(yè)的“專業(yè)綜合實訓”課程，是在集中安排的時間周期里，學生綜合已學專業(yè)知識來完成若干個任務或者項目的一門加工類實訓課程，旨在檢驗學生解決實際問題的能力。由于實訓內(nèi)容和教學安排的不合理，傳統(tǒng)的教學無法全面和系統(tǒng)地體現(xiàn)出專業(yè)性和綜合性。在引進先進設備和培養(yǎng)師資的同時，從企業(yè)和大賽中挑選合適的任務案例，在教學上進行系統(tǒng)的布置和安排，讓學生在拿到每個任務的圖紙時，都經(jīng)歷三維建模、自動編程、加工中心加工、檢測與裝配、評價等一系列實踐過程，在保證所有學生完成基本任務的前提下，對學習能力強、完成速度快的學生增加高難度任務以挖掘?qū)W生潛能。通過這種課程教學改革，解決了傳統(tǒng)教學中加工案例單一、重加工輕檢驗及評價、學生分組與教學安排不合理等不足，學生學會了如何運用專業(yè)知識去解決復雜加工問題，鍛煉了學生的專業(yè)綜合能力，提高了學生的專業(yè)綜合水平。