基于智能制造崗位能力需求的高職《數(shù)控加工與編程》課程改革與研究

蘭葉深 周明安 徐文俊 徐建亮

摘要：針對傳統(tǒng)《數(shù)控加工與編程》課程教學(xué)面向智能制造技術(shù)所存在的問題，提出了基于智能制造崗位能力需求為導(dǎo)向的《數(shù)控加工與編程》課程改革方案，在分析數(shù)控加工智能制造崗位工作任務(wù)和能力要求的基礎(chǔ)上，通過重構(gòu)課程教學(xué)目標、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容、改革課程教學(xué)模式及考核方式等手段對《數(shù)控加工與編程》課程進行了研究，從而使學(xué)生通過課程改革的實施提高智能制造崗位實踐應(yīng)用能力，實現(xiàn)課程教學(xué)質(zhì)量的全面提升。

關(guān)鍵詞：智能制造;教學(xué)改革;數(shù)控加工與編程;崗位能力

0? 引言

在全球制造業(yè)全面轉(zhuǎn)型和升級的背景下，為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需求[1]，我國“中國制造2025”提出由制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)變，智能制造的核心是通過建立數(shù)字化、智能化車間，大力發(fā)展智能技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品的智能化生產(chǎn)[2]。隨著智能制造技術(shù)的持續(xù)推進，對數(shù)控加工技術(shù)提出了自動化、高效率、高精密等更高要求，使得企業(yè)對數(shù)控加工技術(shù)人員的崗位能力需求不再是單一的數(shù)控機床操作技能型人才，而是具備工業(yè)機器人與數(shù)控機床協(xié)同操作、數(shù)字化質(zhì)量檢測等綜合技能應(yīng)用型人才[3]。然而，傳統(tǒng)《數(shù)控加工與編程》課程單一的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，已難以滿足智能制造崗位能力的現(xiàn)實需求，因此，本文遵循智能制造崗位的工作能力要求，通過重構(gòu)《數(shù)控加工與編程》課程教學(xué)目標、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式以及改革課程考核方式等手段，確保課程所教學(xué)技能達成面向智能制造崗位能力需求，實現(xiàn)數(shù)控加工與編程課程教學(xué)質(zhì)量的全面提升。

1? 課程教學(xué)現(xiàn)狀及問題

《數(shù)控加工與編程》作為一門實踐性和綜合性要求很高的課程，一直是高職院校數(shù)控專業(yè)、機械制造與自動專業(yè)、機電一體化專業(yè)的專業(yè)核心課程，在機械類專業(yè)整個崗位能力培養(yǎng)體系中起著非常的重要地位[4]。然而，隨著智能制造產(chǎn)業(yè)的不斷升級發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)控加工與編程職業(yè)崗位的核心技能已發(fā)生了質(zhì)的變化，對數(shù)控加工技術(shù)人員綜合能力要求越來越高，為此，教學(xué)團隊通過對企業(yè)和高職院校教師發(fā)放問卷調(diào)查的形式，研究當(dāng)前智能制造崗位能力需求與《數(shù)控加工與編程》課程教學(xué)對接現(xiàn)狀，調(diào)查結(jié)果如圖1所示，由調(diào)查結(jié)果，可知當(dāng)前《數(shù)控加工與編程》課程教學(xué)對學(xué)生技能的培養(yǎng)未能很好的滿足智能制造崗位需求，其主要有以下幾方面原因：①課程目標滯后行業(yè)發(fā)展需求。傳統(tǒng)《數(shù)控加工與編程》課程教學(xué)的培養(yǎng)目標是讓學(xué)生了解數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)、掌握數(shù)控代碼的含義和進行數(shù)控編程與加工[5]，隨著制造業(yè)技術(shù)的不斷升級改進，其加工自動化、智能化和數(shù)字化水平不斷提高，現(xiàn)有課程教學(xué)目標滯后于制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，造成學(xué)生課程所學(xué)的操作技能已無法適應(yīng)智能制造的崗位技能需求;②課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠合理，綜合能力培養(yǎng)欠缺。傳統(tǒng)的課程教學(xué)內(nèi)容過于注重學(xué)生工藝參數(shù)設(shè)定、程序編程、及機床的反復(fù)操作的掌握，缺少貼近智能制造技術(shù)崗位能力定位和延伸，導(dǎo)致學(xué)生技能培養(yǎng)淺層化，學(xué)生的崗位能力處于較低等級;③課程考核方式單一。學(xué)生的實踐成績占課程總成績的比例過低，且缺乏對學(xué)生實際操作過程的綜合評價，這種評價方式降低了學(xué)生對操作技能學(xué)習(xí)的主動性，也影響了學(xué)生對課程知識的實踐應(yīng)用能力。

2? 課程改革的內(nèi)容

2.1 重構(gòu)課程教學(xué)目標

當(dāng)前《數(shù)控加工與編程》課程目標的定制主要依據(jù)傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)方案[6]，是以傳統(tǒng)數(shù)控機床操作工培養(yǎng)為目標，與智能制造技術(shù)結(jié)合不夠緊密。而基于智能制造崗位能力需求的數(shù)控加工與編程課程改革，旨在培養(yǎng)學(xué)生實現(xiàn)從單一的數(shù)控機床操作工到工業(yè)機器人與數(shù)控機床協(xié)同操作、數(shù)字化檢測的職業(yè)成長。因此，課程團隊通過調(diào)研與數(shù)控加工與編程課程教學(xué)對接的企業(yè)崗位（見表1），明確崗位能力對課程核心能力和素質(zhì)目標的要求，將創(chuàng)新設(shè)計意識、自動化加工、互聯(lián)網(wǎng)+思維融入課程核心能力培養(yǎng)之中。課程的目標重構(gòu)主要聚焦數(shù)控加工、工業(yè)機器人操作和數(shù)字化檢測三大核心能力的培養(yǎng)。

2.2 優(yōu)化課程的教學(xué)內(nèi)容

《數(shù)控加工與編程》課程實踐教學(xué)內(nèi)容較多，但授課學(xué)時有限。因此，應(yīng)結(jié)合智能制造崗位能力需求，重新規(guī)劃和設(shè)計課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)，在原有課程項目的基礎(chǔ)上，增加工業(yè)機器人操作及數(shù)字化檢測技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，實踐項目任務(wù)模塊，如圖2所示，融合了工業(yè)機器人操作、數(shù)字化檢測以及數(shù)控機床操作，將工藝制定、程序編程、數(shù)控機床操作等相關(guān)知識點，構(gòu)成數(shù)控機床操作模塊;將工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃、編程、操作等相關(guān)知識點，構(gòu)成工業(yè)機器人操作模塊;將常用量具檢測、尺寸檢測、三坐標檢測等知識點，構(gòu)成數(shù)字化檢測模塊。設(shè)計與職業(yè)崗位能力需求高度融合的課程教學(xué)教學(xué)，促使學(xué)生通過相關(guān)知識點之間的聯(lián)系，有步驟、有層次地學(xué)習(xí)各模塊的內(nèi)容，讓學(xué)生更為直觀的理解和掌握企業(yè)智能制造生產(chǎn)線的加工流程，使其符合智能制造崗位能力的客觀要求。

2.3 基于崗位工作過程的教學(xué)實施

課程教學(xué)的實施根據(jù)機床設(shè)備的操作復(fù)雜程度，分為數(shù)控車削加工、數(shù)控銑削加工以及加工中心三部分進行層層遞進的教學(xué)，根據(jù)現(xiàn)代企業(yè)典型的產(chǎn)品生產(chǎn)加工任務(wù)[7]，分別設(shè)計了3個零件的加工任務(wù)（見表2），這些零件包含液壓行業(yè)、軸承行業(yè)以及新能源汽車行業(yè)等。

在實際教學(xué)過程中，以產(chǎn)品智能制造崗位工作過程為導(dǎo)向（見圖3），學(xué)生以小組分組的形式進行，小組成員根據(jù)工作過程崗位分工各司其職，首先根據(jù)零件加工要求制定合理的工藝方案，然后根據(jù)智能制造實訓(xùn)室設(shè)備擺放位置，規(guī)劃好工業(yè)機器人上下料運動軌跡[8]，利用工業(yè)機器人自動化上下料，選擇合適的數(shù)控機床進行加工，最后采用三坐標檢測加工完成的產(chǎn)品。學(xué)生通過在崗位工作實踐過程中可以掌握數(shù)控加工智能制造的相關(guān)知識，并積累相關(guān)崗位的工藝經(jīng)驗，一方面幫助學(xué)生提高承擔(dān)生產(chǎn)性產(chǎn)品的加工能力，另一方面也有利于學(xué)生提高數(shù)控加工智能制造崗位訓(xùn)練技能。

2.4 突出工作過程的考核方式

傳統(tǒng)的課程考核方式過于注重課程教學(xué)理論知識的掌握，忽略了對崗位能力實踐應(yīng)用的評價。為此，面向智能制造崗位能力需求的課程考核方式采用工作過程性考核，由個人自評（10%）、小組互評（30%）、加工作品評價（40%）以及教師評價（20%）組成，更加重視學(xué)生知識掌握情況和崗位能力實踐應(yīng)用的情況。在課程典型產(chǎn)品加工任務(wù)的實踐教學(xué)過程中，如表3所示，過程性考核以該項目知識的掌握、實踐操作能力、崗位素養(yǎng)作為的評價標準。在課程結(jié)束時，教學(xué)布置學(xué)生小組一個自主創(chuàng)新的產(chǎn)品加工形式，讓學(xué)生自主設(shè)計產(chǎn)品、制定工藝方案、利用工業(yè)機器人自動化上下料實現(xiàn)機床加工，并提交三坐標質(zhì)量檢測報告，通過一個綜合性的課程核心能力實踐過程，判定學(xué)生對課程所涉及崗位核心能力的掌握程度。過程性考核方式突出了崗位實踐應(yīng)用能力，鍛煉了學(xué)生的實操能力并提升了學(xué)生的崗位技能，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3? 總結(jié)

基于智能制造崗位能力需求為導(dǎo)向的《數(shù)控加工與編程》課程教學(xué)改革，以智能制造崗位能力培養(yǎng)為目標，以典型工作任務(wù)為載體，以崗位工作過程為課程教學(xué)模式，并引入突出工作過程的考核方式，充分調(diào)動學(xué)生對課程教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)積極性，增強了課程教學(xué)內(nèi)容與智能制造技術(shù)的密切聯(lián)系，有利于學(xué)生通過崗位能力任務(wù)訓(xùn)練提高綜合實踐能力，促使學(xué)生快速進入到智能制造崗位能力培養(yǎng)的職業(yè)成長，從而達到課程改革的最終目的。

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