教學科研互動 推進卓越機械工程師培養系列課程改革

袁鋒偉 李必文 龍雙漣

南華大學 湖南衡陽 421001

數控技術自20世紀中葉創立以來，給機械制造業帶來了革命性的變化。現在，數控技術已成為制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的技術基礎，現代的CAD/CAM，FMS，CIMS以及敏捷制造、智能制造等先進制造技術，都是建立在數控技術之上的。隨著數控技術在我國的普及和發展以及高等工科院校教學改革的不斷深入，迫切需要培養大量的具有計算機輔助設計制造和數控技術的最新知識與信息、有創新能力、理論與實踐相結合、具有較強動手能力的新型機電人才。

1 教學科研互動的現實和理論意義

我校為本科生開設的數控技術系列課程涉及數控加工技術、數控設備與編程技術、特種加工、CAD/CAM技術、機械制造工程學、模具設計與制造、先進制造技術等。長期以來，受經費、任課教師的知識背景和考核標準等因素影響，該課程教學有重視軟件、輕視硬件訓練的傾向；國內具有高水平和突出特色的教材偏少；辦學模式較為單一，缺乏自身的特色和多樣化風格；實踐類培養環節不能保證所有學生有充裕的時間、充足的設備進行自主、創新性實驗或進行科技創新活動。

相對于傳統教學科研割裂的情形，教學與科研互動在4個方面具有優化作用和先進性。

1.1 教育內容

教學不是按照一本相對固定、內容龐雜的數控技術教材進行授課，而是根據實際需要，以一定的理論框架為基礎，將理論授課整合為結構合理、專業精深的專題講座體系，其教學內容應是與時俱進的。

1.2 教育方法

讓在數控技術科研上富有學術成果的教師參加教學工作，有利于將相關領域基礎理論中的知識點和學科發展的前沿自然結合，形成高屋建瓴之勢，真正做到深入淺出。

1.3 教育分工

不是由一位特定教師承擔一兩個班級至少一學期的授課，而是由多名或更多的研究型教師，經分工協作，充分發揮各自的教研所長，面對更多的班級進行短時期、高水平的學術交流。

1.4 教育考核

采用研究型專題寫作等靈活形式，更加注重對學生能力、素質的考核，促使教學重心向素質教育轉軌，加大對理論聯系實際問題的考核，加大對數控技術現實問題、熱點問題的分析與考核。

2 基于教學科研互動的數控技術系列課程改革

實現教學、科研的良性互動，把促進綜合素質的培養作為制訂課程計劃的基本依據，在數控技術系列課程和社會需求之間建立明確的聯系，使數控技術系列課程教學從基于理論向重視實踐和面向行動轉化。

2.1 解決了教學和科研相融合的機制問題

建立了教學和科研相互融合的機制，主要包括三部分：(1)結合學科建設和教研室工作，建立任課教師的評價體制，即制定處理教學科研關系的激勵政策，教師的獎勵、晉職、招收研究生等均要求教學與科研并重。(2)任課教師自身要實現教學和科研之間的融合，即采用互動式的教學方式，注意學生的反饋，注意與實踐相結合，注意通過研究的方法來解決問題，以利于學生和教師的交流互動，有利于教師掌握當前社會的變化以及研究領域的變化。(3)任課教師之間要實現教學和科研的融合，即形成“學科帶頭人”制度，以機械工程學科帶頭人為工作中心，數控技術的教學和科研都圍繞其進行，一方面，通過相互傳授和向學生傳授其研究的內容，擴大團隊的影響，另一方面，通過教學，相互聽課，不斷相互交流協作，互相學習，最終取得教學和科研的雙贏效果。

2.2 促進了科研成果向教學資源的轉化

結合課程改革和實驗教學改革，結合專業建設與學科發展，進行統籌規劃，堅持高標準、高起點、高效率，在引進高新技術硬件和軟件的同時，將數控技術的最新研究成果和技術引入課程教學，內化為數控技術教學內容，形成教學特色，從而使數控技術系列課程的辦學水平得到提高，教師和實驗技術人員的交流得以加強，知識得以更新，素質得到提高。由于改善了教學科研條件，教學、科研相互促進、良性循環。

2.3 教學方式和方法邁上新臺階

自主開發了數控銑床仿真系統、數控車床仿真系統等虛擬實驗系統，機械制造工程學CAI虛擬教學軟件，數控加工技術、數控車床編程與操作、數控銑床/加工中心編程與操作、數控電火花線切割機床編程與操作等CAI課件。由于在教學過程中體現了自己特有的教學思想，不但有效地提高了教學效率，而且以逼真的效果加大了課堂信息量，提高了學生的空間思維能力、創新能力，從而提高了教學質量，取得了很好的教學效果。

2.4 優化數控技術核心課程，發展跨學科相關課程

從數控技術的系統性、整合性出發，減少了一些專業課的課時，將數控技術系列課程中帶有共性的基礎原理和方法整合、加強、優化至核心課程，盡量避免對學位課程進行過于具體的設計；調整了人才培養方案，先后對本科生進行了數值分析、計算機圖形學、Matlab科學與計算、復雜刀具設計等課程知識的培訓，盡可能地拓寬課程基礎知識；打破學科壁壘，先后聘請與我院有科研合作關系的設計與藝術學院、電氣工程學院、計算機學院、臨床醫學院的專家舉辦機電產品造型技術、控制電機、計算機圖像處理技術、人體解剖學等課程知識的講座，使學生形成了較為靈活的思想和較為寬廣的知識背景。

2.5 花大力氣編寫高質量的特色教材和專著

如何編寫和使用教材是數控技術系列課程改革面臨的新問題。我校組織數控技術科研和教學的精干力量，編寫了《數控銑床及加工中心自動編程與操作》《數控車床自動編程與操作》《數控線切割自動編程與操作》三部擬作教材使用的專著。該系列著作的特點在于：嘗試將學科性教育和職業性教育的內容糅合，內容科學合理、客觀翔實；突出一個“新”字，現代化內容貫穿全書，使讀者處于數控技術的發展前沿，拉近讀者與現代科學發展的距離；重視交叉學科和跨學科研究的發展動向，并盡可能地將這些動向反映出來；結合工程實際，融合機械設計自動化軟件SolidWorks的三維特征造型技術、Matlab語言的數值計算功能，詳盡地介紹數控技術CAD/CAM軟件在模具和工具行業的應用；對于師生和社會讀者普遍關心的數控加工技術的工藝技巧及特種加工技術等內容，也做了合理的編排。

2.6 向本科生開放大型、精密科研數控設備

向本科生開放大型、精密科研設備，是在課程實踐環節改革中將教學科研互動工作落到實處的一項重大舉措。但這種開放不是簡單的開放，而是通過擬訂培養方案，提出培養措施，安排開放時間等，將其納入專項培訓、專業課程設計、畢業設計、課外科技創新活動的工作計劃中。得益于該措施，學生不但有機會接觸一些高精尖的數控設備，如數控高功率橫流二氧化碳氣體激光器、數控YAG固體激光器、立式數控加工中心等，一些學生還以主人翁的姿態參與了部分相關科研子課題的研究工作。該舉措在一定程度上改變了數控技術教學中存在的課程理論化、實踐環節簡化、實踐訓練弱化的現狀。

3 結束語

以數控技術系列課程改革為切入點，經過較長時間的探索與實踐，形成了“以教學、科研相結合為基本形式，以教學、科研良性互動為主要內容，以提高教育教學質量和提高學生綜合素質為目的”的卓越工程師人才培養模式；通過在課程改革中強調通識教育與專業教育、理論性教育與實踐性教育的平衡，全面促進學生綜合素質的培養；探索并形成了教學與科研相融合的有效機制，取得了明顯的教學效益、科研效益、育人效益和社會經濟效益，實現了教學和科研雙贏的效果。

[1] 劉建強.德國應用科學大學模式對實施卓越工程師培養計劃的啟示[J].中國高教研究,2010(6):50-52.

[2] 郭秀穎.創新工程應用型本科院校學生綜合素質教育模式的研究[J].科教論叢,2010(4):180.

[3] 徐理勤,顧建民.應用型本科人才培養模式及其運行條件探討[J].高教探索,2007(2):14.

[4] 教育部高等教育司.卓越工程師培養計劃部分高校第二次研討會報告[R].2009.

[5] 張智鈞.試析高等學校卓越工程師的培養模式[J].黑龍江高教研究,2010(12):139-141.

[6] 張春良,曾紅波,陳艾華,馬曉麗.提升實驗室功能 培養學生創新能力[J].建材高教理論與實踐,2000(6):102-104.

[7] 張林慧.西藏大學教學和科研融合機制研究[J].西藏科技,2007(11):41-43.