本科數控實踐教學體系構建研究

江桂云 黃福林

摘要：針對當前數控裝備由中低端向中高端轉型升級對社會高層次、高技能復合型數控人才的迫切需求的現狀，從培養目標、課程體系、實驗室建設、工學結合、師資隊伍建設等方面研究了數控實踐教學體系構建的相關問題。

關鍵詞：數控；實踐；教學體系；高層次人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）07-0162-02

近年來，數字化制造技術正朝著智能制造方向發展，數控機床、工業機器人使智能生產或者“無人化”工廠成為發展趨勢。中高端數控機床將成為機床行業未來十年的增長主力[1]。數控行業對人才的需求將從粗放式的中低端人才轉向中高端復合型數控人才的需求上來[2]。對數控技術人才學歷狀況進行的調研表明，本科以上學歷僅占1.1%，本科及大專學歷占40.3%，中專及以下學歷占58.6%；數控高層次復合型人才目前在企業中所占比例僅為3.52%[3]。“工業4.0”和“中國制造2025”催生高端層次的多學科交叉數控復合型人才，需要在知識結構和能力結構與之相匹配[4]，本科院校應建立與之相適應的高端數控人才培養教學體系。通過分析本科院校數控實踐教學建設中的相關問題，改革傳統數控課程體系和實踐教學模式，探索一套行之有效的數控實踐教學模式和運行體系，提升數控高技能、高層次人才的培養水平和質量。

一、數控實踐教學現狀

（一）對數控高層次人才培養目標不清晰

各高職、中職學校目標定位明確：培養一線數控操作工人、數控編程員、數控機床安裝、調試、維護等技術人員[5]。而本科院校機械類專業對學生的培養定位為機械高級工程技術人才，并不專門針對數控方向。只有部分院校把數控技術作為專業大類中的一個方向，而多數院校是以機械類來代替做數控方面的工作，缺少對數控高層次、復合型人才的目標支撐。

（二）數控師資隊伍建設不夠

從現有師資結構上看，本科院校具有相當數量的機械類高級工程師、實驗師、工程師。但在數控教學中更多的是配合數控理論課實訓，處于從屬和次要的地位，實訓也基本以中低端數控機床操作、加工為主體。本科院校對數控實踐教學重視不足，缺少高層次、高素質的數控技能培訓師資隊伍。

（三）數控實踐教學培養模式不完善

本科院校對數控人才培養，有兩種情況：一是有專門的數控專業方向；二是在課程體系中開設1—2門數控方向的課程。數控方向課程以理論教學為主，教學實習、實踐安排與機械大類的實習、實踐安排基本一致，缺乏針對性，沒有為數控方向建設專門的數控實驗室和構建專門的實踐教學體系，在數控師資、數控實驗室建設方面都比較滯后。

二、數控實踐教學體系研究

要建立一套符合當前本科院校的數控實踐教學體系，需要有清晰的本科數控人才培養目標，并且在課程體系、實踐教學模式、實驗室建設、師資隊伍建設等方面有具體明確的制度和措施，下面分別說明。

（一）數控實踐教學培養目標的研究

傳統數控實訓是為數控理論課程服務，僅有簡單的數控操作和技能培訓。新的培養目標應以中高端數控機床或數控加工制造系統（如FMC、FMS）為主，擴展到智能化機器人、自動化生產線為一體化的技能培訓，使學生具備對中高端數控機床、數控加工制造系統（如FMC、FMS）、自動化生產線進行程序編制、操作、管理、維護的能力。

（二）數控課程體系的改革探索

1.增加數控應用方向的專業模塊課程。開設數控應用方向的專業模塊，包括《數控工藝與編程》《數控工具》《數控機床維修》《數控系統》等課程，形成相對完善的數控課程體系。

2.改革傳統《機械制造技術基礎》《機械設計》《機械工程測試技術》《機械電氣控制及自動化》《微機原理與接口技術》等課程的教學內容?！稒C械制造技術基礎》需以數控機床、數控刀具、數控機床用夾具、數控加工工藝、自動化生產線為課程教學主線。在《機械設計》課程中，融入數控機床的滾珠絲杠副、滾動導軌、直線導軌、齒形傳動帶等內容；在《機械工程測試技術》課程中融入數控機床的傳感器內容；在《機械電氣控制及自動化》融入數控機床電氣控制與PLC的相關內容。在《微機原理與接口技術》中融入數控機床接口內容等。

3.將《機器人技術基礎》設置為本科機械專業必修課程，圍繞機器人、數控機床，開展數控自動化生產線的綜合實訓，訓練學生對現代數控制造系統、機器人自動搬運、自動上下料、自動裝配等的高層次復合技能。

（三）高端數控實驗室建設方案探索

要培養高層次的復合型數控人才，需充分整合數控實驗教學資源，開展以下工作。

1.高端數控實驗室建設思路。整合現有數控實驗資源，構建以機器人、高檔數控機床、物料傳輸搬運系統為主體的現代數控加工制造系統（FMC、FMS）、自動化生產線。開展對高端數控機床的操作、維護、編程，自主設計、改造數控機床等實訓。

2.數控仿真實驗室建設的研究。數控加工仿真是數控機床在虛擬環境中的映射，數控加工仿真技術已經成為CAD/CAM領域的關鍵技術之一[6]。數控仿真實驗室從兩個渠道進行建設，其一，通過教師自主開發的數控仿真模塊資源，模擬機電數控維修，數控加工自動化生產線的制造、裝配過程。其二，配置商用數控仿真軟件，實現主流數控系統的加工過程及編程仿真。

（四）工學結合探索

建設功能較全、設備先進的高端數控實驗基地需要大量的資金投入，即使如此，離真正高端制造企業的數控加工差距還很大[7]。必須讓學生參與到企業的高端數控制造過程中，需要探索與高端生產制造企業聯合的方式，建設高端數控加工的校外實訓基地，通過頂崗實習方式，使學生在數控柔性制造系統、柔性加工中心、數字化、智能化生產線上進行全面的實訓。

（五）數控實踐師資隊伍建設

本科院校數控技能教師中多數人學歷層次低、年齡偏大、知識老化嚴重，缺少高端數控新技術。當務之急，一方面更新其知識結構，進行數控學科前沿知識的培訓，如高端數控系統、機器人、數字化生產線等。另一方面，改善實訓教師的學歷、年齡結構，如引進碩士或博士擔任數控實訓教師，安排理論課的教師擔任高端數控加工和數控自動化生產線、機器人等的實訓。

此外，讓實訓教師到先進制造企業中的柔性制造系統、自動化生產線進行數控群控、直接控制系統、智能化生產制造的培訓，提升數控師資隊伍的整體水平。

三、結語

結合當前數控裝備由中低端向中高端轉型升級對社會高層次、高技能復合型數控人才的迫切需求，開展基于高端數控人才培養的實踐教學模式的研究與實踐，探討適應智能制造需要的高端數控實驗室建設手段，探索高水平的數控實踐師資隊伍建設思路。通過充分利用虛擬實驗教學、工學結合等手段，形成數控實踐教學新模式，構建相對完善的數控實踐課程體系，提升數控人才培養的質量和水平。

參考文獻：

[1]中國制造2025[Z].北京：人民出版社，2015.

[2]中國教育科學研究院課題組.完善先進制造業重點領域人才培養體系研究[J].教育研究，2016，432（1）：4-15.

[3]明興祖，何國旗，熊顯文.數控系列課程教學改革與建設的探索與實踐[J].高等教育研究，2011，（9）：73-76.

[4]李純彬，鄒新蘭.數控技術專業實踐教學改革探索[J].河南機電高等?？茖W校學報，2007，15（6）：125-126.

[5]段性軍.數控技術專業實踐教學標準的構建分析及探索[J].科教導刊，2014，（4）：62-63.

[6]李永祥，王峰，蘭菲，虞付進.虛擬仿真系統教學法在數控教學中的應用[J].浙江師范大學學報（自然科學版），2015，38（3）：326-331.

[7]劉濟慧，鄒二勇.深入校企合作提高數控實訓教學效果的研究探索[J].中國現代教育裝備，2016，243（6）：135-136.