數控加工技術核心課程三位一體的項目化教學

通過市場調研，了解企業的數控加工崗位需求，整合數控加工技術核心課程：數控加工工藝、數控加工編程與數控加工操作，使其三位一體，稱其為《數控加工工藝編程與操作》課程。規劃和設計該課程的教學項目，指出課程改革的實施方法，總結該課程改革的經驗和效果。

數控加工技術；三位一體；項目化教學

【作者簡介】丑幸榮（1955—）男，漢族，大學本科，杭州萬向職業技術學院應用工程系副教授研究方向：數控技術。

數控加工工藝、數控編程與數控加工操作是高職數控專業、數控加工技術的三門核心課程。這三門課程理論知識與實踐技能高度結合，直接面向高職數控專業學生的就業崗位。通過這三門課程的學習，使學生具備從事數控加工所必需的工藝分析、數據處理、編程、機床床操作及工件加工等基本知識與技能。

1.該核心課程教學現狀和改革的意義

A.教學現狀

數控技術的應用已經得到我國各級政府和企業家的高度重視。數控加工技術已經成為機械加工標志性技術并逐漸得到普及，而數控人才（現代制造業人才）已經成為國家緊缺人才，社會需求巨大。目前雖然我國各類職業院校加大了培養數控人才的力度，但始終不能滿足我國數控人才的需求，主要原因之一是課程設置、教學內容和教學模式所培養的學生不能滿足企業需求，操作技能不高，職業性不強。

目前，我國很多職業技術學院都將數控專業作為教改的重點專業，并已經把數控專業部分核心課程進行了基于工作過程的項目化教學改革的嘗試。然而，大多學校是把各門課程單獨進行項目化教學或部分整合，并沒有把數控專業相關性較緊密的核心課程進行項目化系統串聯。學生不能在學習中真正理解企業的生產過程，與生產實際相脫節，不能理解崗位群中的內在聯系，缺乏就業競爭力和崗位升遷的能力。

B.三位一體的項目化教學改革的意義

本項教學改革就是解構原有高職數控專業數控加工技術核心課程的理論與實踐脫節、知識模塊相互獨立的傳統知識體系，把職業崗位（群）能力的培養融入到與就業崗位緊密相關、且相互緊密關聯的數控加工工藝、數控編程、數控加工操作的核心課程中；對該三門核心課程的內容和實訓環節進行重構，實施數控加工工藝—數控編程—數控加工操作教學模塊的系統化串聯，即三位一體；創新數控核心課程教學模式，提高專業教學水平和教學效果。

以機械制造業的典型零部件的數控加工過程為導向，通過項目化教學實施，擺脫“學科本位”的課程思想，以能力培養為主線，以能力訓練為軸心。充分發揮學生學習的主動性，將理論知識和操作技能滲透到一系列的項目教學和實訓中。使學生牢固掌握職業技能，熟悉企業的工作過程和工作環境，為學生頂崗實習和就業打下堅實的基礎，提高學生的就業能力。

2.課程改革的內容

A.以職業崗位（群）能力為目標整合課程內容

通過企業調研得知，高職數控專業學生主要面向的工作崗位有：數控工藝員、數控車床操作工、數控銑床/加工中心操作工。其應具備的知識和能力如下。

a.數控工藝員

·具有編制和實施數控加工（車、銑削/加工中心）工藝的知識和能力；

·具有編制數控加工程序的知識和能力；

·具有利用數控加工仿真軟件進行數控加工程序驗證的知識和能力；

·具有利用MasterCAM等CAM軟件自動編程的知識和能力。

b.數控機床操作工（車床操作工、數控銑床/加工中心操作工）

·具有根據數控加工工藝文件選擇、調整數控車床（銑床/加工中心）及其常用刀具的知識和能力。

·具有進行對刀并確定相關坐標系的知識和能力。

·具有進行程序的輸入和調試的知識和能力。

·具有操作車床加工中等復雜程度的軸、套、盤類零件（能操作銑床/加工中心加工凸輪廓類、型腔類、孔系類零件）的知識和能力

·能夠熟練使用常用量具進行零件的長度、內外徑、螺紋、角度等精度檢驗。

可以看出，崗位應具備的知識和能力包含了傳統課程數控加工工藝、數控編程、數控加工操作中的內容。為滿足專業能力培養的需求，將相互緊密關聯的數控加工工藝、數控編程、數控加工操作的課程的內容和實訓環節進行重構，實施數控加工工藝—數控編程—數控加工操作教學模塊的系統化串聯，即三位一體，并通過項目化教學模式實施教學，提高專業教學水平和教學效果。

B.項目規劃

根據崗位需求的相關知識和能力，確定課程內容，設計課程項目。保證教學內容以應用為目的，滿足于職業崗位需要。

根據企業的崗位設置，將本課程分為三個模塊：

數控車削工藝設計、編程與操作；數控銑削工藝設計、編程與操作；數控加工自動編程。

一般機械行業的數控加工零件的復雜程度屬于中等程度以下，以手工編程為主，所以，前兩個模塊中的數控編程為手工編程。數控加工自動編程實質是計算機軟件在數控編程中的應用，所以將自動編程內容單獨設置一個模塊。這樣也便于教學實施。

根據崗位的知識和能力需求，結合生產實際，每一模塊設計了若干個項目。共計理實一體化授課116課時，機床操作實訓44課時。課程項目及課時安排如下（括號內為課時數：理實一體化授課課時/機床操作實訓課時）：

概述（4/0）；

模塊一 數控車削加工工藝、編程與操作：

項目一 數控車削加工工藝分析（8/0）；

項目二 數控車床操作（4/2）；

項目三 階梯軸加工（8/3）；

項目四 螺紋軸加工（6/3）；

項目五 圓弧面軸加工（6/3）；

項目六 盤套類零件加工（6/3）；

項目七 非圓弧曲面軸加工（4/4）。

模塊二 數控銑削加工工藝、編程與操作：

項目八 數控銑削加工工藝分析（8/0）；

項目九 數控銑床（加工中心）操作（4/2）；

項目十 平面凸輪廓零件加工（8/4）；

項目十一 型腔類零件的加工（8/4）；

項目十二 孔系零件的加工（8/4）；

項目十三 曲面銑削加工（6/4）；

模塊三 數控加工自動編程：

項目十四 Mastercam數控加工基礎（12/0）；

項目十五 二維零件銑削加工（8/4課時）；

項目十六 三維零件銑削加工（8/4）。

其中“概述”部分為非項目化內容。主要講述數控機床的分類、數控機床的主要性能指標與功能、數控編程方法、數控機床坐標系、數控程序的結構與格式等各模塊中的共性內容，為項目教學打下基礎。

C.項目設計

根據崗位知識和技能需求，每一項目首先確定知識目標和技能目標，指出難點和重點。每一項目包含四部分內容：項目導入、知識學習、項目實施、項目實訓。

項目導入:導入來自生產實際的項目，說明項目要完成的內容。所有加工類項目都包含加工工藝分析、數控編程、數控加工三個基本環節，使學生在每一項目的學習中都能體驗數控加工的完整生產過程。

知識學習:該項目中相關知識的介紹與學習。

項目實施:完成項目相關知識的學習后，對該項目實施工藝分析、數控編程、數控加工（模擬）。

項目實訓:對該項目導入的工件進行數控機床加工。

項目的教學內容與要求舉例，以下是項目三的教學內容與要求。

教學目標

·知識目標：掌握階梯軸的結構特點、加工工藝特點、正確分析階梯軸的加工工藝；掌握G00/G01/G90/G94/S/T/F等指令應用；掌握階梯軸的手工編程方法。

·能力目標：能正確編制階梯軸的加工工藝；能進行階梯軸的手工編程；能進行階梯軸的數控模擬加工和數控機床加工。

教學要求、重點、難點

·教學要求：了解階梯軸車削工藝；了解數控系統功能指令；掌握軸類零件加工編程基本指令、階梯軸數控程序編制、階梯軸數控加工操作。

·教學重點：軸類零件加工編程基本指令、階梯軸數控程序編制、階梯軸數控加工操作。

·教學難點：軸類零件加工編程基本指令、階梯軸數控程序編制。

項目內容

·項目導入。

·知識學習：階臺軸加工工藝、數控系統功能指令、軸類零件加工基本編程指令。

·項目實施：工藝分析、編制加工程序、仿真加工

·項目實訓：實訓任務、實訓指導、實訓評分。

3.課程改革的實施

改革后的《數控加工工藝編程與操作》課程突出“教中學、學中做，學做結合”一體化的教學手段。通過以學生為中心、以數控加工過程為導向的授課方式，項目引領，任務驅動，充分調動和發揮學生學習的主動性；按照職業成長規律進行技術層進式的項目教學，建立以能力考核為主，符合生產實際的評價體系；學生在完成工作任務的同時，牢固掌握職業技能和職業規范，為學生頂崗實習與就業打下堅實的基礎，提升學生的“職業競爭力”。

A.基于生產過程的項目教學

每一項目來自于生產實際，并按實際生產過程，圖樣分析→工藝設計→數控編程→程序調試（模擬加工）→數控加工，進行教學。使學生真正體會和掌握未來的工作崗位的工作任務、所需的知識和能力；了解各崗位之間的關系，明確畢業后自己的首選工作崗位和未來可升遷的工作崗位。

B.教中學、學中做，學做結合

該課程實踐性很強，難度較大，必須采用“教中學、學中做，學做結合”的教學模式，才能達到比較好的教學效果。該課程實訓設備投資較大，一般學校的實訓條件（設備數量）很難實現實訓教學與理論教學完全同步進行。所以，項目教學在兩個場所進行，一是理實一體化教室。理實一體化教室配備微機（每人一個機位）、數控仿真軟件、CAD/CAM軟件和多媒體教學系統。在理實一體化教室進行理論教學和數控編程以及模擬加工操作的實訓教學。另一場所是機械加工中心，在機械加工中心進行數控加工操作實訓。由于實訓設備的原因，兩個場所的教學進度可以不完全一致（數控加工操作實訓滯后），但教學內容必須相互銜接、協調一致。

C.工學結合

職業教育最好的教學模式是工學結合，只有通過工學結合才能使學生真正接觸生產實際。所以，在該課程的教學過程中，必須一定時間，至少一周，可以在寒暑假，安排學生到企業實習，重點培養職業技能。此外，該課程可以完全或部分（如實際操作環節）由企業專家或能工巧匠擔任教學，可以將他們的實際經驗直接向學生傳授，有助于學生零距離就業，提高學生的就業競爭力。

D.建立能力考核為主的評價體系

改革傳統的單一卷面考核和一次性終結考核方式來評定學生成績的方法。考核由卷面考核和項目過程考核相結合，重點按項目和任務進行過程考核，著重考核學生完成工作任務的實際技能。

卷面考核只占總成績的25%，主要考核學生應掌握的而實訓中無法考核的理論知識。項目過程考核占總成績的75%。方法是每一項目要求學生完成該項目的一個大作業，該作業完全與項目教學內容相一致。如數控車削加工項目大作業，要求學生對作業給定的工件圖紙進行數控工藝設計、數控編程、數控加工模擬和機床加工操作。每一項目都以實際生產的要求制定考核標準，以工藝文件考核數控工藝設計能力、以數控仿真考核數控編程能力、以數控加工操作考核數控機床操作能力。

4.課程改革效果

本課程改革方案已在杭州萬向職業技術學院07、08兩屆學生中實施。學生的學習興趣、學習主動性、參與性明顯增強，實際操作技能大大提高，中級數控車（銑）工考工一次獲證率達98.8%，就業率達98%以上。畢業學生到企業后，適應能力強，上手快，很受用人單位歡迎。就業競爭力明顯增強。

5.存在的問題

本課程改革后，取得了很好的效果，但是，仍然有一些不足之處有待改進。

新的教學模式對教師提出了更高的要求。

理實一體化教學，需要對機加工工藝、數控編程與加工有一定實際經驗的真正的雙師型教師。這方面的師資力量一般院校都比較缺乏，是該課程教改中的一個難點，可以通過教師下廠頂崗實習，學生實習帶隊，校外培訓、產學研結合等多種校企合作方式，加快雙師型教師培養，保證教學改革的順利實施。

實訓條件不足影響教學效果。

數控機床成本較高，其數量一般都不能完全滿足“理實一體化”教學要求，理論教學與機床操作實訓不能完全同步，不能取得最佳教學效果。這是該課程教學改革一個瓶頸，需要加大投資，若能達到兩人一機，就基本能滿足要求。

“工學結合”需要進一步加強。

企業由于生產的需要，很難滿足學校的教學需求。解決該問題的最好辦法就是辦“生產性實訓基地”。把工廠直接引入學校，學校參與企業的生產。這樣學校在教學方面就有了一定的主動性，可以在很大的程度上解決“工學結合”的問題。

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