許本勝 王燦 張棟梁

【摘 要】結(jié)合數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)特點(diǎn)，從能力本位的角度出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)，將數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)分為三個(gè)階段，探討數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目式教學(xué)方法。分析CAD/CAM課程教學(xué)內(nèi)容的組成模塊，以減速器為例闡述了課程教學(xué)項(xiàng)目的選取、項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)。討論了項(xiàng)目式教學(xué)中需注意的幾個(gè)問(wèn)題。實(shí)踐證明將項(xiàng)目式教學(xué)法應(yīng)用于數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)可以取得較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)、項(xiàng)目式教學(xué)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程

【中圖分類(lèi)號(hào)】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】0450-9889（2014）01C-0062-03

數(shù)控技術(shù)作為機(jī)械產(chǎn)品自動(dòng)化加工的一種重要手段，在制造業(yè)中具有非常重要的作用，它關(guān)系到制造業(yè)自動(dòng)化水平的高低。目前，大部分機(jī)械加工企業(yè)已經(jīng)引入各種數(shù)控設(shè)備。為了滿足制造行業(yè)的人才需求，數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)也在各大高等院校大力發(fā)展起來(lái)。然而，數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)是一門(mén)綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)，不但要求學(xué)生具備扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，還要求學(xué)生具有較強(qiáng)的動(dòng)手、工程實(shí)踐能力。然而目前數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)方法仍然大量采用傳統(tǒng)“教師講、學(xué)生聽(tīng)”的教學(xué)方法，過(guò)于重視理論知識(shí)傳授，使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性受到極大的壓制，不利于學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和綜合能力的培養(yǎng)，致使學(xué)生畢業(yè)后在崗位上不能很好地勝任工作，或者需要在崗位上重新學(xué)習(xí)后才能勝任。

項(xiàng)目教學(xué)法以激發(fā)主動(dòng)探究和研究的精神及培養(yǎng)獨(dú)立思考與解決問(wèn)題的能力為目標(biāo)而受到教育界的重視。項(xiàng)目教學(xué)法提倡在具體的創(chuàng)造實(shí)踐活動(dòng)中主動(dòng)的學(xué)習(xí)，其突出優(yōu)點(diǎn)是它使學(xué)生從傳統(tǒng)的“滿堂灌”的被動(dòng)的學(xué)習(xí)中解放出來(lái)，在完成項(xiàng)目的過(guò)程中逐漸使學(xué)生掌握教學(xué)計(jì)劃中所要求的知識(shí)和技能。項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性以及促進(jìn)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)有著重要作用。

為了克服傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性以及綜合素質(zhì)的提高，本文從能力本位的角度對(duì)數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)的項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行相關(guān)探討。

一、數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程項(xiàng)目式教學(xué)培養(yǎng)規(guī)劃及教學(xué)方法實(shí)施

（一）培養(yǎng)規(guī)劃

數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)在此從能力本位的角度對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，考慮到學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)方向主要是在機(jī)械加工企業(yè)中進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的操作或機(jī)床設(shè)備的維護(hù)，因此對(duì)數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教學(xué)安排也從他們的職業(yè)能力出發(fā)，課程的設(shè)計(jì)也主要從職業(yè)能力培養(yǎng)的角度來(lái)考慮。在此講學(xué)生大專(zhuān)學(xué)習(xí)的三年分成三個(gè)階段來(lái)培養(yǎng)，包括基礎(chǔ)職業(yè)能力培養(yǎng)、核心職業(yè)能力培養(yǎng)以及綜合職業(yè)能力培養(yǎng)三個(gè)階段。第一階段即入學(xué)第一年，學(xué)生才剛進(jìn)大學(xué)，對(duì)本專(zhuān)業(yè)還不是很熟悉，此時(shí)對(duì)學(xué)生主要是培養(yǎng)他們的基礎(chǔ)職業(yè)能力，一方面，讓他們知道以后的大致就業(yè)方向，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向；另一方面讓他們具有一些專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，包括會(huì)畫(huà)、會(huì)看機(jī)械圖、看懂簡(jiǎn)單的電路、會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行常規(guī)操作和程序的編寫(xiě)，開(kāi)設(shè)的課程主要有：機(jī)械制圖、CAD、金工實(shí)習(xí)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、電工電子、C語(yǔ)言等。第二階段，應(yīng)讓學(xué)生掌握本專(zhuān)業(yè)的一些基本技能，以及一些處理問(wèn)題的基本方法，如：簡(jiǎn)單零件的工藝分析、常見(jiàn)軟件的三維造型及數(shù)控編程，包括零件的銑、車(chē)等加工，同時(shí)獲取相應(yīng)的職業(yè)技能證書(shū)，開(kāi)設(shè)的課程主要有機(jī)制工藝、CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)、數(shù)控加工及編程等。第三階段，即在校最后一年，此時(shí)，應(yīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合能力的培養(yǎng)，能將所學(xué)的知識(shí)用于復(fù)雜問(wèn)題的處理，開(kāi)設(shè)的課程主要包括：復(fù)雜件及組合件數(shù)控加工、數(shù)控機(jī)床維修與調(diào)試、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)。

（二）教學(xué)方法實(shí)施

為了讓學(xué)生更好地掌握本專(zhuān)業(yè)的技能、更好地服務(wù)社會(huì)，數(shù)控專(zhuān)業(yè)的教學(xué)過(guò)程以項(xiàng)目教學(xué)法的方式進(jìn)行。項(xiàng)目教學(xué)法中，“項(xiàng)目”是指以生產(chǎn)一件具體的、具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品為目的的任務(wù)。通過(guò)項(xiàng)目的整合與選取，將課程中的理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合起來(lái)用于教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)是實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法的關(guān)鍵，也是項(xiàng)目化教學(xué)首先需要解決的問(wèn)題。

如以CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用為例，其教學(xué)要求為老師給定項(xiàng)目要求，學(xué)生做出具體實(shí)物。其中包括的內(nèi)容有實(shí)物的尺寸確定、三維造型，工藝確定和數(shù)控加工成型及裝配。其教學(xué)內(nèi)容可以劃分為以下幾個(gè)模塊：實(shí)體及曲面造型模塊、裝配及運(yùn)動(dòng)仿真模塊以及CAM模塊。其中裝配、數(shù)控加工模塊是CAD/CAM課程教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，實(shí)體及曲面造型模塊是基礎(chǔ)、且其學(xué)習(xí)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單。目前的教學(xué)方法都是首先逐個(gè)講解CAD造型的基本方法，如拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣等，然后講解具體的實(shí)體及曲面造型實(shí)例，最后在零件造型的基礎(chǔ)上講解裝配和CAM模塊的內(nèi)容。實(shí)際上，這些內(nèi)容通過(guò)以具體的項(xiàng)目為載體來(lái)供學(xué)生學(xué)習(xí)，如選擇減速器設(shè)計(jì)作為課程學(xué)習(xí)中的一個(gè)項(xiàng)目，圖1所示為一級(jí)圓柱齒輪減速器裝配圖和與課程相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。

（a）一級(jí)圓柱齒輪減速器

（b）減速器項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容

圖1

由圖1，減速器項(xiàng)目的具體學(xué)習(xí)內(nèi)容為：對(duì)于給定的減速器圖紙要求，通過(guò)分析減速器有哪些組成零件、零件間的裝配關(guān)系以及主要零件的數(shù)控加工工藝，來(lái)學(xué)習(xí)減速器各零件的CAD造型方法、有關(guān)裝配和數(shù)控軌跡生成的操作。作為教學(xué)項(xiàng)目，減速器具有如下特點(diǎn)：一是實(shí)際應(yīng)用價(jià)值高。減速器是典型的機(jī)械傳動(dòng)裝置，其作用為在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩，被廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)、礦山機(jī)械和冶金、化工機(jī)械等各種機(jī)械的傳動(dòng)。二是綜合性強(qiáng)且難度適中。由圖1可看出，減速器設(shè)計(jì)項(xiàng)目包括了各零件幾何造型、裝配及數(shù)控加工各方面的內(nèi)容，將數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程中原本各孤立的模塊有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制圖等課程中學(xué)生已經(jīng)接觸過(guò)減速器的設(shè)計(jì)和繪圖，但也包含一些課程涉及的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如齒輪標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)、箱體夾具設(shè)計(jì)等。三是容易引起學(xué)生的興趣。學(xué)生對(duì)減速器的設(shè)計(jì)內(nèi)容及組成結(jié)構(gòu)比較熟悉，在前述課程中接觸過(guò)減速器具體的實(shí)物模型，但如何利用軟件進(jìn)行減速器三維造型、裝配和加工，是學(xué)生的興趣所在。

在項(xiàng)目的實(shí)際選取中，還可以選擇其他項(xiàng)目，如電風(fēng)扇造型與裝配、可樂(lè)瓶底設(shè)計(jì)與加工和鍛模零件設(shè)計(jì)與加工等。這些項(xiàng)目均來(lái)自實(shí)際的產(chǎn)品，既能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能將單個(gè)零件的造型設(shè)計(jì)、數(shù)控加工和產(chǎn)品總體裝配內(nèi)容聯(lián)系在一起，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，有利于達(dá)到較好的教學(xué)效果。

二、數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)

選擇好合適的教學(xué)項(xiàng)目后，還需根據(jù)項(xiàng)目教學(xué)法的特點(diǎn)，將這些項(xiàng)目應(yīng)用于課程實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中。圖2所示為項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)過(guò)程：

圖2 項(xiàng)目教學(xué)法教學(xué)過(guò)程

在采用項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)過(guò)程中，教師只在分組和評(píng)估總結(jié)中直接參與。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師扮演更多的是組織者、咨詢?nèi)藛T以及仲裁者的角色。而學(xué)生是項(xiàng)目和實(shí)施和完成者，學(xué)生始終處于主動(dòng)地位，是項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中主體。以減速器設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，其具體的項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程可按照以下步驟進(jìn)行。

第一，學(xué)生分組和任務(wù)布置。減速器設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的項(xiàng)目，有一定難度，可將學(xué)生分為5人一組。布置減速器項(xiàng)目的要求和具體任務(wù)。

第二，制訂計(jì)劃。根據(jù)項(xiàng)目的要求和任務(wù)，各組成員對(duì)減速器進(jìn)行總體分析，明確減速器組成結(jié)構(gòu)和工作原理，確定利用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行造型、仿真加工和裝配的工作步驟和程序。在教師的幫助下，各組學(xué)生進(jìn)一步修改完善實(shí)施計(jì)劃，并確定最終的計(jì)劃。

第三，實(shí)施計(jì)劃。首先根據(jù)計(jì)劃準(zhǔn)備好資料、手冊(cè)等。減速器項(xiàng)目具體實(shí)施過(guò)程為：利用CAD/CAM系統(tǒng)軟件對(duì)減速器中各組成零件進(jìn)行幾何造型，將造型好的零件進(jìn)行裝配，可先對(duì)傳動(dòng)軸部件進(jìn)行裝配然后進(jìn)行總體裝配，創(chuàng)建工程圖并對(duì)箱體、端蓋等零件進(jìn)行數(shù)控加工（包括工藝分析和程序的編寫(xiě)）。項(xiàng)目完成后，小組成員進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)并撰寫(xiě)項(xiàng)目報(bào)告。

第四，成果展示。對(duì)獲得的成果進(jìn)行展示，包括減速器裝配動(dòng)畫(huà)、主要零件數(shù)控仿真加工等內(nèi)容，如圖3所示的減速器裝配爆炸圖。

圖3 減速器裝配爆炸圖

第五，總結(jié)評(píng)估?？上扔蓪W(xué)生進(jìn)行自我評(píng)估，之后再由教師進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)，主要包括對(duì)項(xiàng)目中出現(xiàn)的問(wèn)題和各種解決辦法優(yōu)劣性的總結(jié)，最后對(duì)各小組的項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果進(jìn)行檢查評(píng)分。

三、教學(xué)中須注意的幾個(gè)問(wèn)題

在數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)過(guò)程，實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法還必須注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

（一）教學(xué)應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際

數(shù)控技術(shù)課程專(zhuān)業(yè)性和實(shí)踐性很強(qiáng)，要加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解、使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)能夠做到融會(huì)貫通，結(jié)合教學(xué)條件，可通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)視頻錄像或者讓學(xué)生參與生產(chǎn)實(shí)際，通過(guò)感性認(rèn)識(shí)和切身體驗(yàn)來(lái)內(nèi)化知識(shí)和技能。如學(xué)生對(duì)于數(shù)控加工涉及的零件裝夾、加工工藝等知識(shí)比較生疏，往往不能很好地應(yīng)用到教學(xué)實(shí)例中，此時(shí)，教師可利用通過(guò)多媒體教學(xué)中播放加工視頻或者帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)習(xí)工廠觀察具體零件的數(shù)控加工過(guò)程，如箱體的數(shù)控加工中如何進(jìn)行裝夾和定位、夾具的形式，以及整個(gè)切削過(guò)程等來(lái)輔助教學(xué)。

（二）解決問(wèn)題時(shí)采用“發(fā)散思維”

對(duì)于同一零件的幾何造型和數(shù)控加工，通常有不同的實(shí)現(xiàn)方法。在項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)盡量引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度進(jìn)行思考、采用不同的方法來(lái)解決問(wèn)題，并引導(dǎo)學(xué)生考慮各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，這樣學(xué)生通過(guò)較少的項(xiàng)目實(shí)例就可以學(xué)到不同的方法技巧，做到舉一反三。如箱體零件造型有先整體造型再分割，箱座、箱蓋分別造型的方式進(jìn)行以及將箱座、箱蓋共有部分集中造型，余下部分分開(kāi)造型三種方式，這三種方式中整體造型方式簡(jiǎn)單方便，分體造型方式相對(duì)較為煩瑣。

（三）教師指導(dǎo)應(yīng)恰到好處

和傳統(tǒng)教學(xué)方法不同，項(xiàng)目教學(xué)法中學(xué)生應(yīng)處于主動(dòng)地位，即主要通過(guò)學(xué)生自己思考、自己動(dòng)手解決問(wèn)題來(lái)發(fā)現(xiàn)知識(shí)和提高技能，教師過(guò)多的講解和指導(dǎo)會(huì)限制學(xué)生思路的拓展和創(chuàng)新能力的發(fā)揮，容易使學(xué)生變得被動(dòng)。因此，教師在指導(dǎo)時(shí)應(yīng)把握好尺度，注重引導(dǎo)而不要過(guò)多對(duì)解決問(wèn)題方法進(jìn)行闡述。另外，在教學(xué)過(guò)程中還要做到因材施教，在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)、解決問(wèn)題的能力進(jìn)行觀察，根據(jù)學(xué)生個(gè)人不同情況進(jìn)行適當(dāng)指導(dǎo)。

（四）構(gòu)建合理的項(xiàng)目教學(xué)評(píng)價(jià)體系

合理的評(píng)價(jià)體系對(duì)于正確引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、提升項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程的質(zhì)量有著重要作用。在數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程的評(píng)價(jià)、考核過(guò)程中，應(yīng)加大工作任務(wù)完成情況占課程總成績(jī)的比例，建立能全面、真實(shí)地反映學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)體系。在具體的評(píng)價(jià)過(guò)程中，可將考核指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)，如學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力等，這樣既考核學(xué)生的主動(dòng)獲取知識(shí)、解決問(wèn)題的能力，又注重學(xué)生與他人交流合作的能力以及團(tuán)隊(duì)精神，體現(xiàn)項(xiàng)目教學(xué)法側(cè)重于對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)的宗旨。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文探討了數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程的項(xiàng)目式教學(xué)方法，包括教學(xué)項(xiàng)目的選取、項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)以及數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題。在數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中，通過(guò)實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)法也取得了較好的教學(xué)效果，近年來(lái)我校學(xué)生在全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中已屢次獲廣西賽區(qū)多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。實(shí)踐證明將項(xiàng)目式教學(xué)方法應(yīng)用于數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)中，對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)技能以及綜合能力有著重要作用。

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【基金項(xiàng)目】桂林航天工業(yè)學(xué)院教改項(xiàng)目（2011JA06）；2012年度廣西高等教育教改工程項(xiàng)目（2012JG281）

【作者簡(jiǎn)介】許本勝（1980- ），男，湖北黃石人，桂林航天工業(yè)學(xué)院講師，研究方向：CAD/CAM，先進(jìn)制造技術(shù)。

（責(zé)編 何田田）