技術本科學生數字化技術綜合應用能力培養實踐

侯培紅

摘要：根據技術本科教育的特點，進行涵蓋零件有限元分析、三維建模、工程圖處理、加工工藝設計、數控加工程序編制和數控加工為一體的數字化技術綜合實踐教學，培養學生的數字化技術綜合能力，效果良好。

關鍵詞：技術本科 數字化技術 應用能力培養 綜合實踐

高等教育的根本任務是培養和造就大批具有創新精神和實踐能力的高級專門人才。實踐能力是工科大學生必備的和最重要的基本能力。我校作為技術應用型本科，技術立校應用為本是學校的立校之本，而實踐能力培養是學生應用能力培養的很重要一環。本文以我校數字化技術項目綜合訓練課程為例，用具體裝備裝置中使用的某一零件為載體，將數字化技術相關課程所對應的能力模塊作為子項目，對學生進行綜合能力培養，以滿足市場對綜合性人才的需求。

一、實施方案

1.數字化技術課程能力分析

數字化技術相關課程主要有有限元分析、CAD、CAM、機械加工工藝、數控加工技術等。數字化技術綜合能力培養便是將這些課程，通過實踐環節加以綜合，使學生綜合應用能力得到培養。根據專業培養計劃與課程教學大綱，數字化技術主要實踐能力如表1所示。

由表1可知，技術應用能力包括零件工況分析、有限元分析、三維建模、工程圖處理、加工工藝設計及其編程加工等能力。

2.實施方案設計

根據專業培養計劃和教學大綱，數字化技術綜合訓練課時安排為四周。通過訓練，不僅可以培養學生相應的技術能力，而且可以培養學生團隊協作等能力。根據上述討論，訓練可分為六個模塊進行，其具體的實施方案如表2所示。

3.關于資料準備的幾點思考

（1）實用性與綜合性。作為綜合訓練，最好以一個實際使用的零件為載體。六個模塊的能力訓練始終圍繞一個零件串在一起展開，通過一個適當的零件加以綜合，體現訓練的整體性、連續性，便于更好地提高學生綜合應用能力。

（2）零件的典型性。作為訓練使用的零件，要求為使用在某種裝備裝置中的零件，需包含橢圓面、螺旋面等三維曲面等的相對復雜形面，采用宏程序、CAM編程，使用3、4軸以上數控加工。

（3）特色題圖庫。該題圖庫中，含有包含橢圓面、螺旋面等三維曲面等相對復雜的零件。

4.教學資料

基于以上思考，同時根據實踐類課程的特點，教學與過程控制資料如表3所示。

二、實施過程

1.實施階段劃分及其資料

為了有效地開展訓練，根據實施要求，將訓練分為：準備、訓練、考核三個階段。根據每個階段的特點，分發相應的資料。

（1）準備階段。訓練開始前，向學生發放訓練任務書、指導書、安排表、分組表和題圖庫。配備訓練所需的機房電腦及其相應軟件、工藝手冊、編程手冊等，安排數控機床設備及其訓練場地。

（2）訓練階段。為有效開展和掌握訓練情況，教師應持有：大綱、任務書、考勤表、平時成績記錄單；學生應持有任務書、指導書、各類手冊等。

（3）考核階段。學生最后按書寫格式匯總提交一份項目綜合訓練報告，并學好模塊知識問題集，根據安排參加答辯或最終檢查。

2.實施過程

按照實施階段，在訓練開始前，指導教師確定訓練場所及其軟件和設備完好，根據教學大綱和題圖庫情況，編寫訓練任務書，并向學生發放訓練任務書、指導書、安排表、分組表和題圖庫，準備工藝手冊、編程手冊等資料。

訓練分組進行，一般以4～6人為一組。在訓練時，每組從題庫中選擇一套題。組員進行任務分工，各自根據任務書和訓練指導書完成自己的任務，但組內同學要協作、討論、共同參與。

為了調動學生的主觀能動性，訓練采用任務驅動式教學方法，任務由學生自己完成。任務完成的主體是學生，教師可以進行引導和根據需要給予學生指導。

在訓練過程中，學生遇到問題可以與指導老師討論，教師要隨時觀察學生動態和完成情況，跟蹤學生解決問題和完成任務的思路，并做好記錄，將平時表現作為學生的平時成績。遇到共性問題，教師及時給學生加以講解和解決疑難問題。

學生按照要求，完成訓練報告。

最后安排答辯或最終考核，檢查每個學生訓練的參與度和項目完成情況。在參加答辯前，學生必須提交訓練報告，并制作PPT。

3.實施情況

從2011年至今，已開展五屆數字化技術項目綜合訓練實踐，運行情況如表3所示。

三、成效與反思

在本科技術教育過程中，以能力培養為主線開展實踐環節教學至關重要。多年的實踐，有成功，也有反思。

1.遵循技術立校之本，進行綜合能力培養。作為技術應用型本科，進行技術本科教育，將所學理論知識上升到實際，進行綜合應用能力培養非常重要。本成果從數字化技術能力培養出發，提出一種數字化技術綜合能力培養模式，將有限元分析、CAD/CAM、數控加工技術等相關課程以數字化技術綜合訓練的形式串在一起，體現了訓練的綜合性，培養和提升了學生課程綜合應用能力。

2.建設特色題圖庫，從實用出發進行實踐能力培養。從有限元分析等數字化技術相關課程的特點可知，憑空想象某個零件進行訓練難以真正培養學生的技術應用能力。本課題構建特色零件題圖庫，從機器設備、裝備中選擇實際使用的零件作為研究對象進行訓練，體現了訓練的實用性。

3.提高編程技術含量，提升技術層次。本綜合訓練安排在數控機床編程等相關理論與實踐教學環節之后進行，以完成橢圓面、螺旋面等高層次數控編程加工為主，提升了技術教育層次。

4.編寫方便實用的訓練指導書，有助于保證訓練質量，根據訓練情況，不斷加以完善很有必要。同時，如何保證每個同學都能得到全范圍綜合能力的培養和提升，是實踐環節教學的長期且艱巨的任務。

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基金項目：上海電機學院重點教研教改項目（A1-5401-15-001-05-16）。