基于學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)改革與研究

孫建華 王亮 孟兆生

摘要：工程實訓(xùn)是工科院校培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的重要平臺，文章通過對我國數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)模式現(xiàn)狀的研究，發(fā)現(xiàn)實訓(xùn)教學(xué)存在的諸多問題，針對問題創(chuàng)新改革教學(xué)模式，引入自主設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，初步解決了“不能以學(xué)生為中心、一臺設(shè)備多名學(xué)生操作、學(xué)生掌握知識過于單一”等實踐教學(xué)問題，有效達成工程教育專業(yè)認證中對于機械類專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，使學(xué)生綜合能力得到培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床實訓(xùn);教學(xué)改革;綜合能力;非技術(shù)能力

2016年6月，隨著中國成為國際本科工程學(xué)位互認協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會員，全國各大高校大力開展專業(yè)建設(shè)，力求盡早通過工程教育專業(yè)認證，實現(xiàn)與國際工程教育接軌。工程教育專業(yè)認證中對培養(yǎng)學(xué)生12項能力提出具體要求，分別為工程知識、問題分析、設(shè)計，開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理以及終身學(xué)習(xí)能力。由此可以看出，學(xué)生的技術(shù)能力與非技術(shù)能力得到充分培養(yǎng)已成為工程教育的發(fā)展趨勢。工程實訓(xùn)是工科院校不可或缺的實踐教學(xué)課程，是培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的重要平臺，要想提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，就要從每一項實訓(xùn)課程入手。文章以數(shù)控銑床實訓(xùn)課程為例，打破傳統(tǒng)教學(xué)思想，創(chuàng)新實訓(xùn)教學(xué)模式，真正達到通過工程訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的教學(xué)目的。

一、我國數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)模式現(xiàn)狀

通過與國內(nèi)各大兄弟院校的工程訓(xùn)練中心的交流學(xué)習(xí)，我們了解到絕大多數(shù)數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)模式總體相差不多，主要分以下幾類：

（一）針對機械類學(xué)生的教學(xué)模式

機械類學(xué)生需掌握安全知識、程序編制、機床操作（包括刀具、夾具、量具的選擇和使用）等，所以對于這類學(xué)生的數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)時間要相對較長，且絕大部分時間為教師給出固定零件圖，學(xué)生自主編程并進行機械加工。

（二）針對近機類學(xué)生的教學(xué)模式

對于這類學(xué)生的數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)時間適中，學(xué)生一般只需掌握安全知識和機床操作即可，程序編制只作為了解，教師只需給出具體零件圖紙、加工工藝和程序，由學(xué)生進行機械加工。

（三）針對非機類學(xué)生的教學(xué)模式

對于這類學(xué)生的數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)時間最短，主要以認知工程文化、了解工訓(xùn)安全和工程制造為主。由于此專業(yè)學(xué)生的專業(yè)特殊性，教師在上課時主要以講解操作為主，一般不會讓學(xué)生上機操作，以免發(fā)生安全事故。

二、目前數(shù)控銑床實訓(xùn)課程存在的問題

由于教學(xué)方法、教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置存在缺陷，導(dǎo)致數(shù)控銑床工程實訓(xùn)教學(xué)效果不理想，存在問題主要有以下幾類：

（一）受教學(xué)方法影響，教學(xué)過程不能做到以學(xué)生為中心

整個數(shù)控銑床實訓(xùn)課程主要以教師講解為主，學(xué)生一般被動地接受知識，這與工程教育專業(yè)認證中“以學(xué)生為中心，以教師為輔助”的理論相違背，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性也很難被調(diào)動。

（二）受教學(xué)模式影響，頻繁出現(xiàn)一臺教學(xué)設(shè)備多名學(xué)生同時操作現(xiàn)象

由于數(shù)控銑床實訓(xùn)學(xué)生所學(xué)內(nèi)容基本相同，按規(guī)定完成加工的作業(yè)件都是相同的，所以學(xué)習(xí)進度幾乎一致，這就造成在實訓(xùn)最后階段，所有學(xué)生都集中到同一時間段進行上機操作，經(jīng)常出現(xiàn)一臺設(shè)備多名學(xué)生操作的現(xiàn)象，這樣影響實訓(xùn)效率，而且存在嚴重的安全隱患。

（三）受教學(xué)內(nèi)容影響，學(xué)生掌握知識過于單一

受所學(xué)內(nèi)容都相同的影響，學(xué)生在完成作業(yè)的過程中，難免會出現(xiàn)互相借鑒，甚至是互相抄襲的情況，這樣就造成如果換一個零件，其加工工藝設(shè)計以及程序編制等過程就很難完成，使學(xué)生掌握知識過于單一。

三、基于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)改革與研究

針對以上數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)中存在的問題，以及工程教育專業(yè)認證中對培養(yǎng)學(xué)生能力提出的具體要求，實訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)新改革已經(jīng)勢在必行，筆者以機械類專業(yè)為試點班，通過對數(shù)控銑床實訓(xùn)課程進行創(chuàng)新改革，在培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)能力的同時，使學(xué)生的團隊協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力也得到鍛煉和培養(yǎng)，從而提高學(xué)生綜合能力。

（一）根據(jù)機械類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)制定數(shù)控銑床教學(xué)目標(biāo)

工程教育專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)中對機械類專業(yè)共提出4項培養(yǎng)要求，其中第2和第3項要求又都細分為3小項，這其中有3項培養(yǎng)要求可以通過工程實訓(xùn)課程來達成，根據(jù)機械類人才培養(yǎng)目標(biāo)制定5項數(shù)控銑床教學(xué)目標(biāo)：第一，通過同組同學(xué)共同設(shè)計作業(yè)件，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生制圖能力、計算能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力;第二，通過繪制CAD圖紙和編制程序，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生使用計算機軟件能力;第三，通過作業(yè)件加工工藝設(shè)計，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生基本工藝操作等基本技能;第四，通過對作業(yè)件的機械加工，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生初步掌握并使用各種機床設(shè)備和現(xiàn)代化工程工具的能力;第五，通過數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)課程，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識和終身學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。

（二）數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)改革

為了使學(xué)生的技術(shù)能力和非技術(shù)能力協(xié)同發(fā)展，從而提高學(xué)生綜合素質(zhì)。數(shù)控銑床實訓(xùn)課程打破傳統(tǒng)教學(xué)思想，創(chuàng)新實訓(xùn)教學(xué)模式，重新設(shè)置教學(xué)過程，如表1所示。

在教學(xué)過程中，將學(xué)生分成多個組，每組由兩名學(xué)生共同完成作業(yè)件的設(shè)計及加工，由表1授課內(nèi)容6可以看出，創(chuàng)新改革后的數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容主要增加了自主設(shè)計作業(yè)件，不再是教師提供單一零件圖的形式，這使整個教學(xué)模式都發(fā)生了變化，教師從主導(dǎo)教學(xué)變?yōu)檩o助指導(dǎo)，學(xué)生從被動接受知識變?yōu)樽灾鲃?chuàng)新設(shè)計，大大提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣，真正做到“以學(xué)生為中心，以教師為輔助”，教學(xué)理論與專業(yè)認證理念相契合。由于每組學(xué)生設(shè)計工件難易程度不同，并且還加入模擬仿真步驟，學(xué)生可以通過仿真加工來查錯糾錯，上機操作時間得以錯開，極大緩解了機床設(shè)備不足產(chǎn)生的教學(xué)壓力。對于設(shè)計難度較大的作業(yè)件，教師鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)Pro/Engineer、Unigraphics NX、Mastercam等自動編程軟件，教師在設(shè)計過程中給予指導(dǎo)，培養(yǎng)了學(xué)生的復(fù)雜零件加工能力、自主學(xué)習(xí)能力和終身學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。

（三）教學(xué)作品展示

學(xué)生對自主設(shè)計作業(yè)件教學(xué)內(nèi)容興趣濃厚，學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣顯著增強，并產(chǎn)生了很多優(yōu)秀的教學(xué)作品。

圖1和圖2是在黨的十九大召開之際，由學(xué)生自主設(shè)計并獨立加工完成的作業(yè)件，圖3和圖4是在學(xué)生自主學(xué)習(xí)自動編程軟件后，由教師指導(dǎo)完成的作業(yè)件，在教學(xué)過程中，教師只負責(zé)對學(xué)生提出的工藝設(shè)計、編程以及刀具選擇等問題中遇到的困難給予解答。

四、結(jié)語

通過創(chuàng)新改革數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)模式，初步解決了“不能以學(xué)生為中心，一臺設(shè)備多名學(xué)生操作，學(xué)生掌握知識過于單一”等實踐教學(xué)問題。完成了數(shù)控銑床實訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)，達成工程教育專業(yè)認證中對于機械類專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生技術(shù)能力和非技術(shù)能力均得到很好的鍛煉，實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量有所提升，學(xué)生綜合能力得到培養(yǎng)。