數(shù)控技術課程思政元素挖掘與融入的實踐探索

劉美紅　宋科　康宇馳　丁燕芳

摘? 要：立德樹人是高校教育的根本任務，在知識傳授的同時開展思想政治教育是新形勢下教育工作者需要認真思考的問題。數(shù)控技術是機械類本科生的專業(yè)課程之一，是一門兼具理論性和實踐性的課程，包含廣泛的課程思政元素，充分發(fā)掘和合理利用這些元素是開展數(shù)控技術課程思政的核心要素。該文對數(shù)控技術課程的特點進行分析，基于教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》，從哲學元素、家國情懷元素、工匠精神元素和工程倫理教育入手，對如何在數(shù)控技術授課過程中融入課程思政進行探討，為傳統(tǒng)理工科課程思政的教學提供新的思路。

關鍵詞：數(shù)控技術；課程思政；馬克思主義基本原理；家國情懷；工匠精神

中圖分類號：G641? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）16-0172-05

Abstract： Moral education is a fundamental task of higher education. Carrying out ideological and political education while knowledge teaching is a problem that educators need to seriously consider in the new situation. CNC（Computer Numerical Control） technology is one of the professional courses of mechanical undergraduates and is a course with both theory and practice， containing a wide range of course ideological elements. Fully exploring and rationally using these elements are core elements of the development of CNC technology courses. This paper analyzes the characteristics of CNC technology courses. Based on the "Guiding Outline for the Ideological and Political Construction of College Curriculum" issued by the Ministry of Education and in terms of philosophical elements， emotion of "Family-Country" elements， craftsman spirit elements and engineering ethics education， this paper discusses how to integrate curriculum ideology into the teaching process of CNC technology. The present paper provides new ideas for the teaching of traditional science and engineering courses.

Keywords： CNC technology; curriculum ideology and politics; Basic Principles of Marxism; the emotion of "family-country";? craftsmanship spirit

課程思政是一種教育理念和教學實踐，是指發(fā)掘課程所蘊含的思想政治教育元素和所承載的思想政治教育功能，融入到教學環(huán)節(jié)中，目標是對學生的思想和價值進行正確的引領。核心是要求把“做人做事的基本道理、社會主義核心價值觀的要求、實現(xiàn)民族復興的理想和責任”這三句話的總要求融入各類課程和教育教學全過程、各方面，在立德樹人上實現(xiàn)同向而行。

思政元素是指所有蘊含在與專業(yè)相關的知識體系中具有價值引導和品德培育功能的教育元素，一切與立德樹人這一目標相一致的資源[1]。根據(jù)教育部第四場“教育奮進看落實”系列通氣會的會議精神，思政元素可劃分為四個方面：推進習近平新時代中國特色社會主義思想“三進”，培育和踐行社會主義核心價值觀，加強中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育，深化職業(yè)理想和職業(yè)道德教育。

數(shù)控技術是機械工程專業(yè)的一門必修課、專業(yè)課，是機械專業(yè)培養(yǎng)方案中的重要課程之一。根據(jù)教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》，針對工學類課程，要融入馬克思主義立場方法，增強本科生認識問題、分析問題和解決問題的能力；并要注重工程倫理教育，培養(yǎng)學生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。數(shù)控技術作為典型的工學類課程，教師在完成教學任務的同時，應當積極按照指導綱要的要求發(fā)掘并融入課程思政元素，以達到教書育人的目的。課程思政元素的發(fā)掘與融入是重要環(huán)節(jié)[2]。本文從數(shù)控技術的課程特點出發(fā)，以課程思政元素的設計與實施為目標，建立教學各個環(huán)節(jié)與課程思政之間的聯(lián)系，助力普通高等學校的育人功能。

一? 數(shù)控技術課程思政元素的研究進展

數(shù)控技術類課程融入課程思政元素的必要性已經(jīng)得到廣大教育工作者的高度重視，眾多高校在數(shù)控技術類課程思政元素探索方面開展了大量工作。賈秋霜等[3]以數(shù)控技術與編程課程為例，將工匠精神、大國工匠、安全意識、愛國情懷和職業(yè)道德等思政元素與數(shù)控機床介紹、數(shù)控工藝安排、數(shù)控編程與操作融合，實現(xiàn)專業(yè)知識傳授與思政育人功能的協(xié)同前進。戰(zhàn)麗娜[4]基于數(shù)控設備的操作與應用課程的特點，從社會主義核心價值觀的角度出發(fā)，挖掘課程中的愛國主義教育元素、誠信教育元素、責任意識教育元素、法律意識教育元素和工匠精神元素，并依據(jù)元素特點提出有效的融入方法，將專業(yè)技能的強化與價值觀的引領無縫連接，實現(xiàn)育人功能。王園[5]從數(shù)控技術課程重技能、重實踐的特點入手，提出將愛國主義、職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神課程思政元素融入課程教學的方法。屈海軍和吉強[6]通過介紹《大國工匠》紀錄片，徐工技能大師畢可順和孟維的事跡，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，培養(yǎng)學生的愛國主義情懷；在實踐環(huán)節(jié)中引入“6S”管理的“整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全”規(guī)定，進而培養(yǎng)而培養(yǎng)學生的安全意識、責任感。如圖1所示的是使用知網(wǎng)搜索主題為數(shù)控和課程思政，且全文包含關鍵字段論文的數(shù)量。搜索主題為數(shù)控和課程思政（命令：SU%=‘數(shù)控 and SU%=‘課程思政）的論文共有47篇，其中全文包含工匠精神、敬業(yè)、大國工匠和愛國主義的論文較多，均大于20篇，然而包含工程倫理、哲學的論文較少，因此說明國內教師在開展數(shù)控技術課程思政工作時，忽略了運用馬克思主義立場方法認識問題、分析問題和解決問題的教育和工程倫理教育。

此外，數(shù)控類課程的課程思政元素融入存在生搬硬套、課程思政元素與課程內容關聯(lián)程度不高的情況。史東麗等[7]在開展數(shù)控車削技術授課過程中引入了一位衡水中學畢業(yè)生的例子，作為提高學生自律性、控制能力的思政元素。王秋紅和張濤[8]在開展數(shù)控編程與加工的課程時，將職場招聘環(huán)節(jié)作為誠實守信的課程思政元素切入點。喬自強等[9]在現(xiàn)代數(shù)控技術授課過程中將美國囤積大量疫苗以備發(fā)“疫情財”和印度新冠感染肆虐引發(fā)變異與數(shù)控機床的機械結構相關聯(lián)，作為增強民族自豪感、培養(yǎng)學生擔當與使命意識的課程思政元素。

二? 數(shù)控技術課程思政現(xiàn)狀

（一）? 教師對課程思政的觀念有誤區(qū)

目前，高校教師在開展課程思政過程中的積極性、主動性和創(chuàng)造性不高。主觀原因是部分高校教師存在只應該傳授專業(yè)知識的刻板印象，輕視課程思政，“重教書、輕育人”。尤其在專業(yè)課教育方面，部分教師認為學生的思想政治引導及教育是思政教師、輔導員的職責范圍，自己的職責是指導學生在專業(yè)技能方面的提升，且在專業(yè)課上傳授思政元素會占用授課時間，影響教學效果。客觀原因，我國高校在相當長一段時間內存在“重科研、輕教學”的情況，主要考核教職工的論文、項目、獲獎及專利等，忽略了教學。從“破四唯”以來，我國科技人才評價體系逐漸改進，各高校對教書育人環(huán)節(jié)及成果逐漸看重，引導高校老師在教書育人方面下功夫，然而“破四唯”的政策落地時間不長，執(zhí)行政策及方法仍處于探索中，導致高校教師在教學方面下功夫有限。

（二）? 專業(yè)教師具備的思政能力有限

數(shù)控技術課程思政的開展需要授課老師具備扎實的數(shù)控專業(yè)知識，根據(jù)教學需要適時融入課程思政元素，營造一個良好的教學氛圍。然而數(shù)控技術專業(yè)教師具備機械類的教育背景，僅在本科、研究生期間的公共課上接受過思政教育，對馬克思主義基本原理和新時代中國特色社會主義思想等知識儲備薄弱，因此所具備的思政能力有限。

（三）? 課程思政元素發(fā)掘不夠及融入方式生硬

數(shù)控技術教材思政元素較少是原因之一。多數(shù)的數(shù)控技術教材仍以講解數(shù)控技術相關知識為主，內容包括數(shù)控編程的原理、方法及實踐，數(shù)控機床的軟硬件結構，以及數(shù)控技術的歷史及未來，涉及到思政元素的部分不多。其他專業(yè)課程教材也存在思政元素結合不夠深入的問題[10-12]。

三? 數(shù)控技術課程思政路徑的總體規(guī)劃

數(shù)控技術是機械加工自動化的基礎，是數(shù)控機床的核心技術，是集合了計算機、自動控制、機械制造、精密測量和管理信息等多學科的一門綜合性應用技術類課程。課程以數(shù)控加工技術為主線，涵蓋數(shù)控技術及其發(fā)展、計算機數(shù)控裝置、數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)、數(shù)控機床的結構等工科知識以及數(shù)控加工程序的編制、數(shù)控技術中的軌跡控制原理等理科知識；既有實踐操作部分，又包含理論計算內容。因此，可針對不同內容的特點，相應地融入課程思政元素。理論計算部分邏輯性強，包含大量計算及編程，可融合大量辯證唯物主義哲學思想，例如否定之否定規(guī)律，對立統(tǒng)一規(guī)律，量變質變原理等；數(shù)控機床結構、實操部分實踐性較強，可作為大國重器、愛國主義等課程思政元素融入點。這些數(shù)控技術課程中蘊含著豐富的思政元素，能將數(shù)控技術專業(yè)知識與價值引領有機結合，以“隨風潛入夜，潤物細無聲”的方式起到價值引領的作用，貫徹“價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授”三位一體的育人理念。

四? 數(shù)控技術課程思政元素的挖掘

本文基于數(shù)控技術類課程理論性強、實踐內容多的特點，從發(fā)掘哲學元素、科技報家國情懷元素、工匠精神元素和工程倫理教育四個方面入手。

（一）? 深入發(fā)掘數(shù)控技術課程的哲學元素

插補的工作原理是數(shù)控系統(tǒng)的重點內容之一。DDA直線插補軌跡如圖2所示，O點為加工原點，A點為加工終點，加工動點分別沿著X、Y坐標軸同時累加，在加工路徑的起終點之間插入若干個點，用微小的直線線段來逼近加工路線。量變質變原理是指事務的發(fā)展總是從量變開始的，量變到一定程度才會引起質變。DDA直線插補的若干個微小直線線段就是量變的積累，不斷逼近加工路徑，最后完成零件的加工質的變化。可以使用量變質變原理進行解釋。

DDA直線插補原理如圖3所示，該工作流程包含判定JRx和JRy兩個余數(shù)寄存器是否溢出的環(huán)節(jié)，當余數(shù)寄存器未溢出時，不產(chǎn)生輸出給伺服電機的脈沖信號；當余數(shù)寄存器溢出時，生成一個脈沖信號傳輸給伺服電機。否定之否定規(guī)律說明事物的發(fā)展不是直線式前進而是螺旋式上升的。DDA直線插補過程不是直線運動，包含了判斷環(huán)節(jié)，如果不滿足要求則無法向下一步發(fā)展，當且僅當滿足判斷要求時，插補過程會向下一階段繼續(xù)，因此插補是一個前進性與曲折性相互統(tǒng)一的一個過程。

數(shù)控機床按照伺服系統(tǒng)的控制原理分類，可分為開環(huán)控制數(shù)控機床、閉環(huán)控制數(shù)控機床和半閉環(huán)控制數(shù)控機床。開環(huán)控制數(shù)控機床不包含位置和速度檢測裝置，指令信號的流程是單向的，優(yōu)點是結構簡單、成本低，但是精度較低；閉環(huán)控制數(shù)控機床在工作臺位置安裝傳感器，將位置信息反饋給控制系統(tǒng)，優(yōu)點是定位精度高、速度調節(jié)準確，缺點是工作臺慣量大，增加了系統(tǒng)設計和調整的難度，且成本較高；半閉環(huán)控制數(shù)控機床將位置反饋裝置安裝在電動機端或者絲杠端，解決了閉環(huán)控制數(shù)控機床工作臺慣量大的問題，成本介于開環(huán)和閉環(huán)數(shù)控機床之間。對立統(tǒng)一規(guī)律是指任何事物以及事物之間都包含著矛盾性，事物矛盾雙方又統(tǒng)一又斗爭推動事物的運動、變化和發(fā)展，是事物發(fā)展的根本規(guī)律。成本和控制精度是機床控制系統(tǒng)的矛盾雙方，兩者既統(tǒng)一又對立推動著數(shù)控機床控制系統(tǒng)的發(fā)展，半閉環(huán)控制數(shù)控機床是發(fā)展的產(chǎn)物。

（二）? 深入發(fā)掘數(shù)控技術課程的科技報國家國情懷元素

數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的大腦，是決定數(shù)控機床功能多樣性、可靠性和成本的核心要素，我國在數(shù)控系統(tǒng)領域長時間受到國外公司的掣肘，尤其在加工精度控制方面的落后使得我國很難生產(chǎn)出超精密加工數(shù)控機床。華中數(shù)控首次提出將色譜圖方法來標記刀頭的每一個細小波動，不同波動用不同顏色區(qū)分，歷經(jīng)7年的研發(fā)，將零件的加工精度提升至0.01 μm，完成了對世界一流的追趕[13]。此外，國外數(shù)控系統(tǒng)的高端功能、內部數(shù)據(jù)I/O，控制執(zhí)行I/O對我國封鎖限制，我國用戶無法將自己開發(fā)的自動控制功能集成到數(shù)控系統(tǒng)中。華中數(shù)控開發(fā)的新一代iNC數(shù)控系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術，實現(xiàn)了智能機床的控制策略優(yōu)化和控制知識、經(jīng)驗累積并自我學習提升，完成模擬和替代人類智能活動。

（三）? 深入發(fā)掘數(shù)控技術課程的工匠精神元素

習近平總書記于2020年11月24日的全國勞動模范和先進工作者表彰大會上，高度概括了工匠精神的內涵：“執(zhí)著專注、精益求精、一絲不茍、追求卓越”。弘揚工匠精神是我國從制造大國向制造強國邁進的重要環(huán)節(jié)。

航空工業(yè)沈飛數(shù)控加工廠王剛在航空產(chǎn)品特種材料加工及工藝上不斷突破，先后獲得全國勞動模范、中華技能大獎、全國技術能手和全國五一勞動獎章獲得者等稱號，提出了“不規(guī)則曲面裝夾定位方法”“多點位裝夾、小進給銑削方法”“小孔鉸削加工方法”等，將薄壁類零件銑削加工的厚度縮小至0.1 mm，鉸削加工精度達到0.002 mm。20多年來，他累計提出了600多項技術改進，授權多項專利，累計為公司創(chuàng)造2 000多萬元經(jīng)濟效益[14]。中國兵器工業(yè)集團北京北方車輛集團有限公司的馬小光先后從事過模具鉗工、銑工等多個工種，是一名掌握多種數(shù)控加工技術、理論功底扎實技藝精湛的高技能人才，獲得全國五一勞動獎章獲得者、全國技術能手等榮譽稱號，他提出的擠壓工藝提高內表面光潔度、螺紋銑削加工大直徑螺紋，4倍徑深孔鏜削不銹鋼材質工藝，成功解決了公司3D打印減震器項目的加工難點問題[15]。

（四）? 工程倫理教育的融入

工程倫理學是研究工程技術人員在工程活動中的道德原則和行為規(guī)范的科學。在工程師改造周圍自然環(huán)境的工作中，一定要涉及到人與自然、人與社會、人與人之間的關系，用哪些準則來指導工程師的工程活動及協(xié)調和處理上述三種關系，是工程倫理學所規(guī)范的內容。數(shù)控技術的課程目的之一是讓學生根據(jù)零件結構、材料等特點，基于工程材料、機械制造工藝等前序課程，使用數(shù)控機床完成零件的加工，是典型的工程活動，數(shù)控加工人員擔負著重要的責任，對其開展工程倫理教育可有效減少加工事故的發(fā)生，并推動數(shù)控技術的發(fā)展。

1? 工程師職業(yè)倫理教育元素的融入

工程師職業(yè)倫理主要包括保障產(chǎn)品質量與安全，堅守職業(yè)道德等。工程師依據(jù)圖紙對零件進行加工時，應該按照尺寸、表面精度、形位公差等要求，基于專業(yè)知識開展加工活動，以保證零件的加工質量。可融入的元素：零件加工的總體原則為“基準先行，先面后孔”；對細長軸進行加工時，要安裝頂尖；當零件的表面精度較高時，需要按照粗加工—半精加工—精加工的流程進行加工；在進行數(shù)控編程時，要保證足夠的安全高度，防止撞刀事故的發(fā)生；對鐵質零件進行加工時，不可使用金剛石刀具等。

2? 工程師人與自然工程倫理關系的倫理教育融入

在數(shù)控加工過程中，需要使用冷卻液以降低加工區(qū)域的溫度，使用有機清洗液清洗機械零件加工表面，這些工業(yè)廢水的使用量雖然不高，但是有機物濃度很高，例如冷卻液CODCr高達5 000～300 000 mg/L，如果直接排出不僅對環(huán)境產(chǎn)生影響，也會對工程人員的健康造成損害[16]。因此，在數(shù)控加工時冷卻液的選擇與使用是人與自然工程倫理教育的融合點之一。加工切屑的排屑與回收、機床工作時產(chǎn)生的噪音亦可作為融合點。

3? 社會倫理教育元素的融入

工程師的社會倫理責任是指工程師在開展工程活動時，不僅要從技術層面、經(jīng)濟層面考慮該活動是否可行，還要考慮對整個社會的影響。可將著名的東芝事件作為元素，融入到社會倫理教育中。在20世紀80年代，日本東京公司從經(jīng)濟利益角度出發(fā)，繞道挪威向蘇聯(lián)出口了多臺擁有最新技術的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，違反了巴黎統(tǒng)籌委員會的規(guī)定。蘇聯(lián)使用該機床加工軍用艦艇的螺旋槳，大幅度降低艦艇噪音，導致北約國家跟蹤蘇聯(lián)潛艇的難度陡增。東窗事發(fā)后，日本首相親自到美國謝罪，東芝集團在美國多家主流媒體刊登謝罪公告，并收到了天價罰單。

五? 數(shù)控技術課程思政效果評價

作者及所在教學團隊從“知”和“行”兩個方面對數(shù)控技術課程思政的效果進行評估，“知”主要是針對課程思政是否對專業(yè)課教學、三觀等有積極作用進行評價，反應學生的自我感知，評估方法為調查問卷；“行”主要從學習效果來體現(xiàn)，以課程論文的方式進行評價。

（一）? “知”的課程思政效果評價

對機電工程學院機械工程專業(yè)部分班級的學生進行調查，共發(fā)放試卷105份，收回試卷105份，調查試卷的問題及答案見表1。問題1主要了解學生們應用馬克思主義基本原理的情況；問題2和3主要了解學生們對于工匠精神和科技報國的認可程度；問題4—6主要反映學生們對工程倫理的了解程度。從調查結果中可以看出作者及所在團隊提出的課程思政元素對學生具有一定的積極引導作用，均未選擇“不認可”。學生們針對問題6的反饋效果最好，說明作者及所在教學團隊提出的課程思政元素在工程師社會倫理教育取得了良好的結果；然而針對馬克思主義基本原理的運用認可程度較低，作者及所在團隊后續(xù)教學中應繼續(xù)挖掘并運用相關元素。

（二）? “行”的課程思政效果評價

通過批改學生課程論文，發(fā)現(xiàn)學生們在國內外數(shù)控技術研究進展、與國外的差距，以及國內數(shù)控大師的先進事跡這三個方面撰寫了較多的內容，其次是工程倫理方面，而在馬克思主義基本原理的融合以及的內容較少，說明學生對馬克思主義基本原理的理解與應用仍需要進一步提升，在后續(xù)課程中作者及所在團隊會繼續(xù)挖掘相關課程思政元素，并提高融合手段。

六? 結束語

數(shù)控技術是機械類本科生必修的專業(yè)課之一，挖掘課程思政元素并合理融入是數(shù)控技術課程思政的重要環(huán)節(jié)之一。本文依據(jù)教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》，提出數(shù)控技術授課過程中融入哲學元素、家國情懷元素、工匠精神元素和工程倫理教育元素的具體方案。在傳授專業(yè)知識和能力培養(yǎng)的同時，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀，實現(xiàn)價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)的協(xié)同育人功能。

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基金項目：昆明理工大學2021年度校級“課程思政”教改專項課題“機械制造課程群‘課程思政研究與實踐”（昆理工大教務處[2021]113號）

第一作者簡介：劉美紅（1973-），女，漢族，廣東梅州人，博士，教授。研究方向為機械工程。

*通信作者：康宇馳（1990-），男，漢族，遼寧沈陽人，博士，講師。研究方向為機械工程。