基于工程能力培養的數控加工實訓課程建設

王維 張文英

摘 ?要：在智能制造技術迅速發展的背景下，數控加工作為其關鍵環節，如何提高數控人才工程能力培養質量值得探討。該文分析了本科生數控加工實訓的特點和教學側重點，介紹了筆者學校進行數控加工實訓課程建設的措施，包括實驗室硬件條件建設、教學環節系統化設計，采用項目引領任務驅動教學法，采用過程考核對學生能力達成情況進行評價等。

關鍵詞：工程能力培養 ?數控加工實訓 ?課程建設

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）06（a）-0172-02

數控加工是智能制造技術的關鍵環節，數控工程人才的培養對高等教育提出新要求，工科學生綜合工程素養和能力需要進一步提高，我國在2016年正式加入了《華盛頓協議》，在工程教育認證標準中要求通過實習實訓提高學生的工程意識、質量意識、安全意識、環保意識、團隊意識和動手能力等。浙江海洋大學工程技術實訓教學中心（以下稱中心）的數控實訓室承擔著數控加工實訓，該課程對理論知識和實踐操作要求都比較高，要求學生運用諸多知識和技能并加工出合格的產品。

中心在以往實訓過程中對于工程能力的培養還有所欠缺，較多地停留在設備的操作技能上，本科生應更加重視理論實踐結合和分析問題解決問題。為提高學生工程能力培養質量，中心進行教學改革，從硬件建設、教學環節系統化設計、采用項目化任務化教學手段、加強職業規范和團隊協作培養、采用過程考核等方法來提高學生的工程能力[1-3]。

1 ?加強實驗室硬件條件建設

中心下設的數控技術實訓區經過多年建設，現配備有數控車床、數控銑床、加工中心、雕刻機、數控線切割機、數控脈沖電火花、3D打印、高性能計算機、宇龍數控仿真軟件、Autocad、Solidworks、Pro/Engineer等設備和軟件，基本可以滿足實訓所需。為了使學生掌握整個生產系統，配備了各種機床附屬夾具、量具、刀具等，各種夾具包括機用平口鉗、分度工作臺、數控加工回轉工作臺等。各類量具包括粗糙度儀、硬度儀、各種千分尺等。購置各類數控刀具、尋邊器、Z軸設定器等。以上購置的機床和附件大部分是生產型產品，供學生學習和使用，避免了“紙上談兵”，有利于學生全方位地學習有關知識和技能。

2 ?教學環節系統化設計

數控加工實訓專業性較強，也存在危險性，教學環節必須循序漸進，學生需深度參與到每個環節，教學需從灌輸式到對話體驗式轉變，針對學生工程能力的培養，首先讓學生知道什么是“工程問題”，可以是材料切割、工件裝夾，也可以是飛機設計制造，不論簡單或復雜的工程問題都需要仔細分析研究，分析和解決工程問題貫穿于整個實訓環節，逐漸形成了如下教學環節。

2.1 認識數控

該環節是啟發和引導，從總體上讓學生了解數控加工的方方面面，采用視頻教學和現場教學結合的方法，播放數控加工視頻和實際加工演示相結合，播放機床撞刀和人身傷害視頻，讓學生從感性上認識到什么是數控加工、數控加工有什么特點、存在的危險有哪些，從而提高學生的學習興趣和風險意識。再有是認識數控夾具、量具、刀具等，通過實物展示向學生講解其用途和使用方法，使學生先在腦海中形成對數控加工的總體認知，為后續實訓做準備。

2.2 學習數控機床

該環節需要動手操作。教師首講解數控機床的各組成部分和工作原理，打開電氣柜讓學生學習各部件和接線，再逐個講解數控機床的各項操作技能，學生從手動、編輯、MDI等開始逐個操作，在前面認識數控環節學生已經有了風險意識，初次操作數控機床會存在膽怯心理，教師講解各操作的注意事項，教育學生對機械設備存有敬畏之心，同時鼓勵學生膽大心細，學生是從生疏到逐漸熟練的過程，訓練學生操作數控機床以及各類機械設備的原則和步驟，鍛煉了學生的實際動手能力。

2.3 工藝分析和編程

該環節是學習材料、刀具、夾具、量具、切削用量等數控工藝方案和數控編程，學生往往編程學得快，但因為學生沒有實際生產經驗會造成工藝方案制定出現各種問題，甚至無法裝夾和加工，需要反復修改和優化。通過修改優化后解決這些問題對于學生來說是一次難得的理論運用到生產實踐的過程，培養了學生分析和解決復雜工程問題的能力。

2.4 測量和質量控制

質量意識往往是在校大學生所欠缺的，以往實訓只是注重技能訓練，對于精度、粗糙度等都沒有過高要求，學生在實訓中容易形成“差不多”的思維習慣，而工業生產對質量控制非常嚴格和具體，中心在實訓過程中對零件的質量要求也參考工業生產有所提高，在整個實訓環節中始終堅持質量意識，通過運用各種檢測方法，檢測零件是否達到設計要求，分析不合格的原因，找到解決方法，鍛煉學生質量控制意識和分析問題、解決問題的能力。

2.5 貫穿始終的職業規范和團隊協作

學生步入實訓室的那一刻就要求嚴格執行數控設備安全文明操作規程，自覺遵守7S職業規范，做好現場的各項日常使用和管理工作，達到標準化管理、標準化作業、標準化現場維護的要求，培養學生嚴謹認真的態度和嚴明的實訓紀律，遵守這些規范可以避免設備損壞和人員傷害，是保證產品質量的前提。通過和普通車床生產特點和效率對比培養學生成本意識。通過對切屑和冷卻液等的無害化處理培養學生的環保意識。對學生進行分組，一般2～3人一組，固定操作的設備，從始至終緊密配合，共同完成實訓任務，培養學生的團隊協作能力[4-5]。

3 ?項目引領，任務驅動

實訓內容采用“項目引領，任務驅動”的教學方法，該方法教學強調以學生為本，根據學生設置項目，教師圍繞項目指導學生，根據項目內容設置若干任務，學生以項目為目的、以任務為指導來開展學習活動，隨著任務的逐個完成，項目也就完成了。該方法可以提高學生的學習興趣和獲得感，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，可以在有限的時間里使教學活動組織得更為有效[6-7]。

中心設計了若干實訓項目，以不同的產品生產為背景，產品由指導教師指定或學生構思設計，產品可以是一個零件，也可以是一個機構或機器。實訓項目主要包括：制作軸類零件、支架類零件、孔系盤零件等;仿制減速器的軸和端蓋，仿制小型升降臺等;制作學生機械設計大賽、工訓大賽、機器人競賽、專利等創新作品。學生需要根據零件制定工藝方案，再完成編程和加工，最后完成零件的檢測、質量管理和成本核算等，學生需經歷產品制作全過程。實訓項目根據實施過程制定有若干任務評價表，學生逐一完成任務，最后產品也就制作成功了，其中一項任務表見表1。

4 ?實訓成績采用過程考評

過程考核在實訓實施過程中的多方面、各階段的考核，目的是全面準確地評價學生能力培養目標達成度，符合工程教育認證標準要求。不同于根據實訓報告和作品打分，該方法可有效評價學生對知識和能力的掌握情況。學生根據任務評價表開展實訓，記錄每項各任務的實施的內容、方法、步驟等，對任務完成情況進行自我評價。老師根據任務評價表完成情況進行打分，綜合成績=任務評價表成績（70%）+實驗紀律表現（15%）+實訓報告（15%）。經過多次練習，絕大部分學生可以完成各項任務并加工出符合要求的產品，學生對實訓也較滿意。實訓結束后，對學生的作品進行點評，做得好的作品留存展示或者贈送給學生，在完成必做項目和任務后，學生可以制作自己喜歡的作品，以提高學生創新能力。

5 ?結語

通過實驗室硬件條件建設，實訓環節系統化設計，采用項目引領、任務驅動教學法，采用過程考核等措施，相對以往側重數控機床操作技能訓練，更加注重知識和能力的培養，提高了學生綜合工程能力，教師在指導過程中也更加有針對性，全部任務完成后，達到了培養目標。下一步要開發更多的實訓項目并強化其工程內涵，和企業合作開發實訓項目，以進一步和實際生產結合以適應工程技能人才培養和工程教育認證所需。

參考文獻

[1] 幸晉渝，王振玉.基于工程能力培養的實踐教學改革探索與實踐[J].中國現代教育裝備，2017（1）：25-27.

[2] 管旭.數控實踐教學探析[J].煤炭技術，2010（5）：242-244.

[3] 王海根.數控加工技術課程實踐教學的探索[J].實驗技術與管理，2008，25（2）：92-95.

[4] 吳志強.數控編程技術與實例[M].北京：北京郵電大學出版社，2014.

[5] 楊丁.數控加工實訓教程[M].成都：西南交通大學出版社，2014.

[6] 張文昭，李艷芳，劉愛林.任務驅動法和項目教學法整合在單片機課程中的實踐[J].湖南科技學院學報，2010，31（12）：99-101.

[7] 張新香.“項目引領，任務驅動”教學模式在數控車教學中的應用[J].教育教學論壇，2016（1）：212-213.