五軸數控加工技術實訓課程考核改革研究

徐國勝　李杰　田永軍

摘要：針對現行數控加工技術實訓課程考核的現狀和存在的問題，指出推行考核體系改革的必要性。以五軸加工技術實訓課程考核為例，以“多元化—過程化—綜合化”為指導思想，構建了基于多元化過程性考核、綜合化考核的考核體系，并進行與之匹配的教學改革探索，以期培養學生工程實踐能力和創新能力，實現適應新時代需求的綜合型高端技能人才培養目標。實施表明，考核體系改革方案切實可行，可在同類課程中進行推廣。

關鍵詞：過程；實訓課程；五軸加工；考核

中圖分類號：G718 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2019）02-0058-05

國家“一帶一路”戰略的推進、“中國制造2025”規劃的實施[1]，突出了機械裝備制造業作為高新技術產業化載體在推動整個社會技術進步中無可替代的基礎作用。其中，機床制造業是機械裝備制造業的核心組成，而五軸聯動加工技術是機床制造業的關鍵技術。現代科學的發展對機械制造業注入了強勁動力，快速推進了五軸聯動機床應用和發展。當前，數控行業技術的競爭本質是人才的競爭，建設一支高素質的數控加工技術人才隊伍，對推進國家數控行業發展、提高制造工業競爭水平和保證“中國制造2025”規劃順利實施具有重大意義。

我國工業化正處于中期發展的關鍵階段，工業界對多軸數控加工技能人才的大量需求，特別是急迫需求具有綜合能力的高端應用型人才、工匠，開展五軸數控加工教學成為數控加工教育當務之急。為了提高教學質量，培養應用型人才，提高學生工程實踐能力，國家級實驗教學示范中心天津職業技術師范大學基于五軸數控加工技術行業實際需求，對傳統五軸數控加工技術實訓教學課程考核體系進行改革，并建立與課程考核匹配的教學改革機制，旨在培養新時代綜合型高端應用型技能人才。

一、五軸數控加工技術課程考核改革體系構建

課程考核是教學活動的重要環節[2]，不僅能夠評價學生對知識和技能的掌握情況，還可以檢測教學成果和評價教學質量，反饋教與學過程中的多種信息，對于培養學生自主學習能力、激發學習興趣和改進教師教學方法、提高教學質量具有重要作用。傳統數控加工技術課程考核是一種結果性考核，這種考核有著能夠從教育活動全過程做整體評價等優點，但是不注重對學習過程監測和評價[3]，不能及時糾正學生已有錯誤，不利于學習素質及創新能力的培養，為了培養新時代綜合型技能型人才，提升學生綜合能力，考核體系亟待改革。

為了滿足新時期工程實踐教育技術對機械專業學生的要求，提升課程考核的科學性、準確性，結合我校工程實踐“動手動腦，全面發展”的教學特色，開展五軸加工技術實訓課程考核改革研究，以“多元化—過程化—綜合化”為指導思想，構建了基于多元化的過程性評價、綜合化評價的考核體系，其主體部分由層次分明的多元化考核模塊及其考核量化標準組成。考核體系實施開始時告知學生，以便學生清楚考核評價方式的量化情況，使學生意識到考核的核心是模塊化的過程考核，需認真完成每一個訓練項目；同時給學生提出約束準則，各項考核均按量化指標進行[4]。考核體系具體內容見表1。

考核體系內容主要包括平時表現考核、過程考核與綜合性結課考核，具體如下：

（一）平時表現考核，注重問題引導

平時表現考核（20%）貫穿于整個考核過程。平時表現成績分為三部分，由課堂出勤（5%）、課堂練習（5%）和課堂拓展（10%）三部分成績組成。學生的出勤情況，以隨機點名、提問、回顧上節課授課知識等方式進行考核。課堂練習考核目的是鞏固重點和難點內容，將每班學生分為4組，每組人數約7人，以小組為單位進行考核，小組組內討論問題，并推薦一人回答問題，小組成績代表組成員成績，不僅能夠培養學生團隊精神[5]，而且以小組為單位激發學生產生思維碰撞，提出新觀點，可加深對問題理解。課堂拓展考核是教師根據實際工程項目拋出相應問題[6]，學生進行解答。回答準確或能夠解決問題則加分，其余情況可酌情給分，不僅能夠培養學生解決實際問題的能力[7]、激發學習興趣[8]，而且有利于培養學生掌握與現代企業需求相適應的專業技能[9]。課堂拓展考核與引導式教學相呼應，要求教師明確工程項目要解決的問題與關鍵，能夠預測學生易出現問題，注重問題引導，提升思維品質。

（二）多元化過程考核，突出模塊學習

多元化過程考核（60%）為五軸數控加工技術實訓課程考核體系的核心部分，能夠全面評價學生的實踐能力、知識水平以及綜合素質水平。過程考核是一種基于多元化的考核模式，強調過程，每個模塊教學內容完成后即進行考核，模塊考核成績作為過程考核成績，不合格者需要重修不合格模塊，并進行再次考核，模塊學習完成且過程考核成績合格者才可進行結課考試。過程化考核分值比例大，分為基礎考核模塊、虛擬仿真加工考核模塊和操作加工考核模塊。三大教學課時以及分值比約為3∶1∶3，學習模塊形式具有多元化，加大了培養實踐操作能力和創新能力學習的模塊的比例，各個模塊層次分明又相互聯系，既能注重學生對知識的理解，又能突出專業核心技能的掌握。

基礎模塊主要內容包含機床操作基礎、程序編制和數控加工工藝，其考核方式以筆試和操作為主，主要為后續五軸加工建模和仿真奠定基礎。虛擬仿真加工模塊主要包括模型建立以及加工工藝優化，此模塊考核以操作成績為主，可提升學生對模型的快速設計能力。操作加工模塊內容主要是通過實作方式對簡單零件以及典型的葉輪進行實作加工，其目的可促使學生完成五軸數控加工所涉及到的理論知識、編程仿真圍繞箱體以及葉輪加工設計融會貫通，以實作模型得以體現。特別是葉輪類等復雜零件的實作加工需要結合企業的具體生產條件，傳授給學生工程分析和工程問題解決的技術原理和思維方式，從真正意義上實現產教融合，全面提升學生工程實踐能力。

五軸加工技術實訓課程具有很強的實踐性和應用性，復雜零件實作考核過程要按照企業生產產品的模式對學生的實作過程進行評價，在評分過程中由企業導師（或具有企業工作經驗的專門從事數控加工研究的本校教師）和任課教師作為考官，即實作考核采用“校企雙導師制”。

（三）結課考試考核，強調綜合發展

結課考試（20%）是學期末進行一次綜合性項目考核，結課考核實際上是對模塊學習的重復和總結，其考核形式多元化，主要包含兩部分：一方面是應會成績（10%）。應會成績主要內容是數控加工技術涉及的綜合性的原理知識、關鍵操作點，學生隨機抽取考核題目，按規定的時間內完成，督促了學生對所學知識的重視和復習。另一方向，多媒體成果展示（10%），這種方式能夠評價綜合應用能力，演講臺上展示成果通過講解設計、實作過程加深了對數控加工技術的理解，而多媒體演講又能提高交流以及表達能力。

二、五軸加工技術實訓課程教學改革機制的建立

目前，大多數高校的數控類課程不僅存在考核方法較單一的狀況，而且教學方式也較為單一，通常先講理論后講實踐，理論與實踐分層嚴重，授課時將知識一味的灌輸給學生[10]，導致學生“消化不良”。通過訪談學生發現，大部分學生認為枯燥的理論知識會帶給他們迷茫[11]，而實踐操作又不能很好圍繞實際工程問題去開展，因此他們無法獲知這些知識與實際工程問題有何關聯，對所學知識與今后實際工作的關聯性缺乏明確認識，從而產生厭學、成績下降。而有些教師對這些不知情，導致教學質量不高。

為了保障考核體系的正常實施，針對這些問題，探索適用于數控加工技術課程的教學改革機制，教學過程中以技能教學目標為出發點，從問題教學出發，充分結合實際工程項目以解決五軸聯動加工中心實際應用中常見問題和難點問題為目標，旨在激發學生的學習興趣以及提高學生實踐能力和解決問題能力[12]。根據國家級實驗教學中心的實踐經驗，將教學過程以學生的行為為主線，采用教師對學生行為進行預判和與學生互動相結合的方式進行教學，在教學過程中不僅要求學生提高綜合實踐能力，而且要求教師對學生進行職業道德和安全教育，心理訓練，培養適應新時代全面發展的應用型人才。數控加工技術教學過程實施流程如圖1所示。

（一）加強安全教育，提高職業道德修養

五軸數控加工現場操作安全性要求高，有些學生對機械加工存在陌生感甚至產生恐懼心理，或者有些學生對安全不在乎，這都嚴重影響了教學安全。因此，安全規范教育必須貫穿教學過程，針對具有不同特征的學生去有效的引導，保證正常學習。高尚職業道德是新時代技能應用型人才必備素質，是國家經濟結構調整所需，也是現代企業創新發展所需，更是“工匠精神”的重要詮釋。在教學過程中，教師應將技能培養和職業道德教育進行耦合性關聯，根據學生面臨的職業道德困境深入剖析，有針對性地詮釋職業道德精神，培養學生的職業道德觀，增強學生的職業認同感。

（二）將心理訓練納入實訓教學，提高學生的心理素質

在授課過程中，學生素養維度不同，認知能力不同，接受能力不同，傳統教學方法利用相同授課方法對學生不加區分對待，認知能力較差的學生接受這種教學方式是不利于其發展的，久而久之，對該課程產生消極情緒，容易走進困境。因此，教師在授課過程中可以利用人格水平、能力水平等心理學知識，通過詢問方式來評估學生的認知能力傾向，根據實際情況，實施創新素養提升的差異化策略，把學生擅長領域表現出來并且將其加強，學生通常會因自身長處的最大化而增加學習動力。另外，針對學生在學習、訓練過程因實作作品不合格或者因心理素質差導致考核結果不能與正常水平相匹配因而產生嚴重挫敗感的問題，教師應從實際出發對學生進行心理干預與訓練，抓住學生心理特征，提升教學針對性。例如，進行加工考核前，提醒學生準備各種有可能作為考核的加工工件，除進行模擬練習外，還要制定各種可能遇見的問題方案，使得學生心中有數，沉著應戰。針對心理素質差的學生可以通過心理訓練逐步增強學生實踐欲望，培養自我調節能力，適度調整心態，減輕壓力。

（三）突出課程模塊主要地位，優化教學過程

教學改革后，教師在教學過程中分模塊進行教學，過程考核不合格者只需重修不合格模塊，然后進行總成績計算，總成績不合格者進行重修。過程考核體系強調模塊化考核，因此，教師應優化教學過程，加強與學生互動交流頻率，教師根據學生學習過程及模塊考核的反饋信息，發現問題，進行個性化指導，及時更正已有錯誤，提高學生掌握知識的廣度和深度，同時教師也能發現教學過程中存在的問題，督促教師根據實際問題重新對教學內容進行優化和組織、提高教學能力。新型教學改革機制建立了與學生的能力和知識成長過程相適應的多元過程化教學體系結構，打破填鴨式教學，突出循序漸進的呈現層次性模塊化的過程教學，實現了以培養學生實踐能力、創新精神、社會責任意識為目標的宗旨。

三、課堂考核改革實施效果

考核評價體系連續兩年在我校2015級和2016級“工程實踐教育”實驗班以及普通機械班學生中實施。從整個實施的效果看，采用過程考核學生的學習積極性有明顯提高。75%以上的學生認可多元化過程考核方式，不僅提高了自己的動手能力及改善了學習態度，而且明顯提高了綜合實踐能力。考核改革對人才培養具有導向作用，激勵了學生學習積極性，達到了預期效果。

（一）達到了以考促學、學以致用的目的

考核的目的在于促使學生去學習，去應用。通過實施多元過程考核體系，學生對不同模塊的理論知識和實踐技能掌握程度逐漸提高，模塊考核的單項成績合格率在75%以上，結課考核成績全部在80分以上。另外，考核方式督促了學生重視實踐中求發展、注重真實體驗，引導學生關注企業需求、社會需求，激發了學生對數控加工的興趣和創新活動的熱情，學生（50%以上）利用所學知識參加了創新設計競賽、創新創業訓練等多項競賽項目，獲得了多個獎項，提高了學生創新能力、設計能力和團隊溝通能力。

改革突出以學生行動為主線，重視過程考核，有利于培養技術應用型人才。一方面，模塊化過程考核提高了學生對每個模塊的掌握程度，以及對單項考核點的重視程度，從而提高了學習質量。另一方面，考核改革引領學生觀念改變，從以前輕實踐重理論，轉變到發現理論與實踐的差距，再到理實并重，通過實踐促進理論理解，又通過理論知識指導實踐項目實施，循序漸進地提高了綜合實踐能力。實施該考核體系后畢業生擇業優勢具有明顯提升，為國家緊缺型人才的培養提供了支持。

改革中加強心理學教育，提高心理素質修養，提升綜合水平。在施教過程中，加強對學生心理學教育，培養人格獨立、強化團隊精神、激勵問題質疑、消除挫敗行為、樹立學生自信，提升了學生的創新素養，提高了學生克服困難的能力。

（二）加強了教師隊伍建設，促進了教學質量的提高

教師作為課程考核和教學改革的重要實施者，為了保證考核體系順利實施，在構建教學課程體系、提升校企合作深度、推進應用型人才培養模式改革方面都需要具備扎實的專業理論教學和實踐技術指導的雙重能力。同時，課程考核改革促進教師多深入企事業單位、多參與實際生產，促進教師專業水平的提高，同時也促進了教學效果的改善。

針對傳統實訓教學考核評價方式存在的問題，以五軸加工技術實訓課程為例，進行了基于“多元化—過程化—綜合化”指導思想的過程考核評價體系構建，并探討了與之匹配的教學改革。考核體系以培養適應新時代具有綜合素養的高級技能人才為目的，鍛煉和提高了自主學習的能力、工程基礎理論知識應用能力、分析問題和解決問題的能力以及團隊合作和工程實踐能力，為職業發展奠定了堅實基礎。數控專業課程考核改革是機械類專業學生培養實踐能力的關鍵環節，必須建立一個科學可行的考核評價體系，這是一項動態的、復雜的系統工程，需要結合專業特點和社會需求不斷調整和探討，同時還要不斷完善，建立與之匹配的教學改革機制。

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（責任編輯：張宇平）