智能制造背景下數控類課程教學改革探索★

石從繼，周志鵬

（武昌首義學院，湖北 武漢 430064）

引言

2017年2月14日，教育部、人社部、工信部共同印發了《制造業人才發展規劃指南》，規劃對企業人才的需求提出了新的要求。隨著近些年我國產業結構發生改變，高校作為專業人才培養基地，更是要緊跟行業發展的需要，在新的形勢下，實施數控人才知識更新。因此，本文以智能制造為背景，探討如何在數控類課程教學中進行改革和探索，以培養出符合市場與企業需求的人才。

1 課程教學現狀

2018年，武昌首義學院新增機械設計制造及其自動化專業（智能制造方向），這是一個新工科專業，也開設了《數控加工工藝與編程》課程。很顯然，基于數控技術在傳統機械制造中的應用來開展教學，課程教學目標和思路以傳統的機械制造技術為主體，就無法體現智能制造新工科特色。教學資源和內容陳舊，缺少信息化教學手段支持，且沒有體現數控智能化的發展趨勢。目前，先進的數控技術正向智能化邁進，高檔智能型數控機床應用日益廣泛，基于智能制造的背景之下，傳統的《數控加工工藝與編程》課程的教學中相關缺陷和不足越來越明顯[1]。

2 智能制造背景下數控類課程教學改革

2.1 基于“互聯網+”混合式課程資源建設

智能制造的本質是信息技術與制造技術的深度融合，也是“互聯網+制造”的制高點。《數控加工工藝與編程》課程教學改革，首先是課程資源的建設。

1）重構課程教學內容，對課程知識體系進行重新梳理，以IEET工程教育認證為標準，對原有的課程內容進行重構，特別是學生交叉復合能力和信息化素質的培養。針對智能制造與數控技術最新的發展，大量增加數控機床智能化方面的知識點，特別是增加了數控機床與機器人聯動的內容，強調智能制造產線環境下數控機床的編程、控制及工作流程，實現智能制造技術與數控技術的融會貫通[2-3]。

2）精心制作和優化基于“互聯網+”課程資源，《數控加工工藝與編程》在2013年就是校級精品課程，且公開出版了配套教材。面向新工科專業，在現有課程網站資源的基礎上，將課程的教學實施任務、課程的課件、微教學視頻、優質校外課程資源等整合至“超星學習通”學習平臺，構建基于超星學習通平臺的課程混合式教學模型（見圖1）。2020年9月在2018級機制專業實施線上線下混合式教學，反響較好。

圖1 混合式教學資源建設

2.2 基于OBE理念實施課程教學

1）OBE教學理念的實施將傳統的“以教師為中心”向“以學生為中心”轉變，教師在進行知識傳授的同時要關注能力培養。從2018級機制專業開始，《數控加工工藝與編程》課程基于OBE理念實施教學，每輪教學都要進行課程目標達成度分析，不斷進行持續改進。引進數控仿真軟件系統輔助教學，教學內容重新進行組織，按照“圖紙—工藝—程序—仿真加工—智能工廠實際加工”五個層次（見圖2），由淺入深，循序漸進安排教學[2-3]。

圖2 圖紙—工藝—寫程序—執行全過程

2）采用項目化教學方式，擴充教學案例庫。在數控綜合編程教學中，將智能制造產教融合創新實踐教學基地里的FANUC和HNC的各種數控機床技術資料，提供給學生作為教學參考資料。將近幾屆基地加工的機械創新設計大賽作品的零件設計圖紙、工藝規程、數控程序清單提供給學生課余學習，將典型零件的加工做成模型供教學使用。增加了新的車床和銑床綜合性的教學例案，所有的教學案例包括完整的圖紙、題目及程序參考，含仿真效果圖。為了保證每位同學的學習效果，課程組教師規定，所有作業和實訓的數控程序設計題必須要經過仿真軟件的加工驗證，且必須將效果打印出來附在程序清單后面才算合格，確保學生對寫的每一段代碼均能深度理解和掌握。

2.3 課堂教學與學科競賽活動有機結合

課程組將學科競賽與課程教學內容改革緊密結合，使學科競賽成為日常教學的有益補充，日常教學中滲透學科競賽相關內容，做到賽—教—學深度融合。積極組織和鼓勵學生參加各種學科競賽，如湖北省大學生機械創新設計大賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技競賽、智能制造挑戰賽等，充分調動了學生的學習積極性，讓學生將所學的知識綜合起來，自己設計、繪圖、制訂加工工藝、數控編程，直到在機床上進行實際加工，裝配完成最終的作品。

2.4 校企聯合建設“智能制造產教融合”實踐創新基地

以智能制造為背景，從人才培養方案課程體系的需求出發，為學生提供較為完善的課程實踐（實驗）條件，校企聯手打造合作共建實踐基地。2019年10月，建設并投入使用“智能制造產教融合創新實踐教學基地”，基地以“工業4.0”為背景，依托國際領先智能制造技術和設備，以企業化標準流程，完整構建未來智能工廠生態環境，提供了一流的教學實踐、科研創新與服務平臺。該實踐教學基地使用面積1 170 m2，分為綜合展示區、工業機器人綜合實訓區、智能制造生產線、自動化工程設計實驗室、智能制造實訓基地綜合實驗室五個區域。基地能為課程的各類實踐教學環節提供有力的保障，讓學生更清楚地認識和體會智能制造與數控機床、工業機器人的相互關系，學習各種先進數控編程手段和技術。此外，充分發揮企業資源，在認識實習、生產實習等教學環節中組織機制專業學生不定期到各類企業生產一線進行參觀，近距離接觸智能制造技術、數控機床技術，延展課堂知識[4]。

3 結語

數控技術智能化是未來的發展趨勢，在智能制造背景下，數控類課程教學改革必須結合當前行業動態與新技術發展需求，體現出新工科特色，不斷提高學生的專業能力和崗位能力，以提升本院校人才培養質量，滿足社會、地區、企業對智能制造領域高端復合人才的需求。