能力本位視角下項目式教學在數控技術專業教學中的實施

許本勝 王燦 張棟梁

【摘 要】結合數控技術專業的培養特點，從能力本位的角度出發，以培養學生綜合能力為目標，將數控技術專業的學生培養分為三個階段，探討數控技術專業項目式教學方法。分析CAD/CAM課程教學內容的組成模塊，以減速器為例闡述了課程教學項目的選取、項目教學過程的設計。討論了項目式教學中需注意的幾個問題。實踐證明將項目式教學法應用于數控技術專業課程教學可以取得較好的教學效果。

【關鍵詞】數控技術專業、項目式教學、教學內容、教學過程

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2014）01C-0062-03

數控技術作為機械產品自動化加工的一種重要手段，在制造業中具有非常重要的作用，它關系到制造業自動化水平的高低。目前，大部分機械加工企業已經引入各種數控設備。為了滿足制造行業的人才需求，數控技術專業也在各大高等院校大力發展起來。然而，數控技術專業是一門綜合性強、實踐性強的專業，不但要求學生具備扎實的專業基礎知識，還要求學生具有較強的動手、工程實踐能力。然而目前數控技術專業相關課程的教學方法仍然大量采用傳統“教師講、學生聽”的教學方法，過于重視理論知識傳授，使學生學習的主動性和創造性受到極大的壓制，不利于學生自學能力、創新能力和綜合能力的培養，致使學生畢業后在崗位上不能很好地勝任工作，或者需要在崗位上重新學習后才能勝任。

項目教學法以激發主動探究和研究的精神及培養獨立思考與解決問題的能力為目標而受到教育界的重視。項目教學法提倡在具體的創造實踐活動中主動的學習，其突出優點是它使學生從傳統的“滿堂灌”的被動的學習中解放出來，在完成項目的過程中逐漸使學生掌握教學計劃中所要求的知識和技能。項目教學法的應用對于培養學生分析問題和解決問題的能力、提高學生學習的積極性以及促進學生綜合能力的培養有著重要作用。

為了克服傳統教學方法的不足，促進學生學習的積極性、主動性以及綜合素質的提高，本文從能力本位的角度對數控技術專業的項目式教學實施過程進行相關探討。

一、數控技術專業課程項目式教學培養規劃及教學方法實施

（一）培養規劃

數控技術專業在此從能力本位的角度對教學內容進行針對性的設計，考慮到學生畢業后的就業方向主要是在機械加工企業中進行數控機床的操作或機床設備的維護，因此對數控技術專業學生的教學安排也從他們的職業能力出發，課程的設計也主要從職業能力培養的角度來考慮。在此講學生大專學習的三年分成三個階段來培養，包括基礎職業能力培養、核心職業能力培養以及綜合職業能力培養三個階段。第一階段即入學第一年，學生才剛進大學，對本專業還不是很熟悉，此時對學生主要是培養他們的基礎職業能力，一方面，讓他們知道以后的大致就業方向，讓學生明確學習方向；另一方面讓他們具有一些專業基礎知識，包括會畫、會看機械圖、看懂簡單的電路、會對計算機進行常規操作和程序的編寫，開設的課程主要有：機械制圖、CAD、金工實習、計算機基礎、電工電子、C語言等。第二階段，應讓學生掌握本專業的一些基本技能，以及一些處理問題的基本方法，如：簡單零件的工藝分析、常見軟件的三維造型及數控編程，包括零件的銑、車等加工，同時獲取相應的職業技能證書，開設的課程主要有機制工藝、CAD/CAM應用技術、數控加工及編程等。第三階段，即在校最后一年，此時，應對學生進行綜合能力的培養，能將所學的知識用于復雜問題的處理，開設的課程主要包括：復雜件及組合件數控加工、數控機床維修與調試、生產實習、畢業設計。

（二）教學方法實施

為了讓學生更好地掌握本專業的技能、更好地服務社會，數控專業的教學過程以項目教學法的方式進行。項目教學法中，“項目”是指以生產一件具體的、具有實際應用價值的產品為目的的任務。通過項目的整合與選取，將課程中的理論知識和實踐應用結合起來用于教學內容的學習是實施項目教學法的關鍵，也是項目化教學首先需要解決的問題。

如以CAD/CAM技術應用為例，其教學要求為老師給定項目要求，學生做出具體實物。其中包括的內容有實物的尺寸確定、三維造型，工藝確定和數控加工成型及裝配。其教學內容可以劃分為以下幾個模塊：實體及曲面造型模塊、裝配及運動仿真模塊以及CAM模塊。其中裝配、數控加工模塊是CAD/CAM課程教學的重點和難點，實體及曲面造型模塊是基礎、且其學習內容相對簡單。目前的教學方法都是首先逐個講解CAD造型的基本方法，如拉伸、旋轉、放樣等，然后講解具體的實體及曲面造型實例，最后在零件造型的基礎上講解裝配和CAM模塊的內容。實際上，這些內容通過以具體的項目為載體來供學生學習，如選擇減速器設計作為課程學習中的一個項目，圖1所示為一級圓柱齒輪減速器裝配圖和與課程相關的教學內容。

（a）一級圓柱齒輪減速器

（b）減速器項目教學內容

圖1

由圖1，減速器項目的具體學習內容為：對于給定的減速器圖紙要求，通過分析減速器有哪些組成零件、零件間的裝配關系以及主要零件的數控加工工藝，來學習減速器各零件的CAD造型方法、有關裝配和數控軌跡生成的操作。作為教學項目，減速器具有如下特點：一是實際應用價值高。減速器是典型的機械傳動裝置，其作用為在原動機和工作機或執行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩，被廣泛地應用于汽車、礦山機械和冶金、化工機械等各種機械的傳動。二是綜合性強且難度適中。由圖1可看出，減速器設計項目包括了各零件幾何造型、裝配及數控加工各方面的內容，將數控技術專業課程中原本各孤立的模塊有機地聯系起來。在機械設計基礎、機械制圖等課程中學生已經接觸過減速器的設計和繪圖，但也包含一些課程涉及的專業知識，如齒輪標準件的參數化設計、箱體夾具設計等。三是容易引起學生的興趣。學生對減速器的設計內容及組成結構比較熟悉，在前述課程中接觸過減速器具體的實物模型，但如何利用軟件進行減速器三維造型、裝配和加工，是學生的興趣所在。

在項目的實際選取中，還可以選擇其他項目，如電風扇造型與裝配、可樂瓶底設計與加工和鍛模零件設計與加工等。這些項目均來自實際的產品，既能引起學生的學習興趣，又能將單個零件的造型設計、數控加工和產品總體裝配內容聯系在一起，能夠調動學生學習的積極性、主動性，有利于達到較好的教學效果。

二、數控技術專業課程項目式教學過程的設計

選擇好合適的教學項目后，還需根據項目教學法的特點，將這些項目應用于課程實際的教學過程中。圖2所示為項目教學法的教學過程：

圖2 項目教學法教學過程

在采用項目教學法的教學過程中，教師只在分組和評估總結中直接參與。在整個教學過程中，教師扮演更多的是組織者、咨詢人員以及仲裁者的角色。而學生是項目和實施和完成者，學生始終處于主動地位，是項目教學過程中主體。以減速器設計項目為例，其具體的項目教學過程可按照以下步驟進行。

第一，學生分組和任務布置。減速器設計是一個綜合性的項目，有一定難度，可將學生分為5人一組。布置減速器項目的要求和具體任務。

第二，制訂計劃。根據項目的要求和任務，各組成員對減速器進行總體分析，明確減速器組成結構和工作原理，確定利用CAD/CAM系統進行造型、仿真加工和裝配的工作步驟和程序。在教師的幫助下，各組學生進一步修改完善實施計劃，并確定最終的計劃。

第三，實施計劃。首先根據計劃準備好資料、手冊等。減速器項目具體實施過程為：利用CAD/CAM系統軟件對減速器中各組成零件進行幾何造型，將造型好的零件進行裝配，可先對傳動軸部件進行裝配然后進行總體裝配，創建工程圖并對箱體、端蓋等零件進行數控加工（包括工藝分析和程序的編寫）。項目完成后，小組成員進行項目總結并撰寫項目報告。

第四，成果展示。對獲得的成果進行展示，包括減速器裝配動畫、主要零件數控仿真加工等內容，如圖3所示的減速器裝配爆炸圖。

圖3 減速器裝配爆炸圖

第五，總結評估。可先由學生進行自我評估，之后再由教師進行項目總結，主要包括對項目中出現的問題和各種解決辦法優劣性的總結，最后對各小組的項目實施結果進行檢查評分。

三、教學中須注意的幾個問題

在數控技術專業課程的教學過程，實施項目教學法還必須注意以下幾個問題：

（一）教學應緊密聯系生產實際

數控技術課程專業性和實踐性很強，要加深學生對所學知識的理解、使學生對所學知識能夠做到融會貫通，結合教學條件，可通過實際生產視頻錄像或者讓學生參與生產實際，通過感性認識和切身體驗來內化知識和技能。如學生對于數控加工涉及的零件裝夾、加工工藝等知識比較生疏，往往不能很好地應用到教學實例中，此時，教師可利用通過多媒體教學中播放加工視頻或者帶領學生到實習工廠觀察具體零件的數控加工過程，如箱體的數控加工中如何進行裝夾和定位、夾具的形式，以及整個切削過程等來輔助教學。

（二）解決問題時采用“發散思維”

對于同一零件的幾何造型和數控加工，通常有不同的實現方法。在項目式教學過程中，應盡量引導學生從不同的角度進行思考、采用不同的方法來解決問題，并引導學生考慮各種方法的優缺點及適用范圍，這樣學生通過較少的項目實例就可以學到不同的方法技巧，做到舉一反三。如箱體零件造型有先整體造型再分割，箱座、箱蓋分別造型的方式進行以及將箱座、箱蓋共有部分集中造型，余下部分分開造型三種方式，這三種方式中整體造型方式簡單方便，分體造型方式相對較為煩瑣。

（三）教師指導應恰到好處

和傳統教學方法不同，項目教學法中學生應處于主動地位，即主要通過學生自己思考、自己動手解決問題來發現知識和提高技能，教師過多的講解和指導會限制學生思路的拓展和創新能力的發揮，容易使學生變得被動。因此，教師在指導時應把握好尺度，注重引導而不要過多對解決問題方法進行闡述。另外，在教學過程中還要做到因材施教，在項目進行過程中對學生基礎知識、解決問題的能力進行觀察，根據學生個人不同情況進行適當指導。

（四）構建合理的項目教學評價體系

合理的評價體系對于正確引導學生的學習動機、提升項目教學過程的質量有著重要作用。在數控技術專業課程的評價、考核過程中，應加大工作任務完成情況占課程總成績的比例，建立能全面、真實地反映學生學習效果的評價體系。在具體的評價過程中，可將考核指標進行分類，如學習態度、學習能力、動手能力以及團隊合作能力等，這樣既考核學生的主動獲取知識、解決問題的能力，又注重學生與他人交流合作的能力以及團隊精神，體現項目教學法側重于對學生綜合素質的培養的宗旨。

四、結束語

本文探討了數控技術專業課程的項目式教學方法，包括教學項目的選取、項目教學過程的設計以及數控技術專業課程項目教學法應注意的幾個問題。在數控技術專業課程教學中，通過實施項目式教學法也取得了較好的教學效果，近年來我校學生在全國大學生機械創新設計大賽中已屢次獲廣西賽區多項獎勵。實踐證明將項目式教學方法應用于數控技術專業課程的教學中，對于激發學生學習興趣、提高學生專業知識技能以及綜合能力有著重要作用。

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【基金項目】桂林航天工業學院教改項目（2011JA06）；2012年度廣西高等教育教改工程項目（2012JG281）

【作者簡介】許本勝（1980- ），男，湖北黃石人，桂林航天工業學院講師，研究方向：CAD/CAM，先進制造技術。

（責編 何田田）