賴曲芳，付鵬，楊紅飛，胡淑芬

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江西南昌330045）

為應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，提升綜合國力，國家實(shí)施了創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略。我國經(jīng)濟(jì)迎來了快速發(fā)展時期，呈現(xiàn)出新業(yè)態(tài)、新技術(shù)以及新產(chǎn)業(yè)三大特征，人工智能、大數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)生活中。2017年，教育部提出了新工科的概念。而數(shù)控技術(shù)作為高校一門交叉性學(xué)科，其融合了計(jì)算機(jī)、電子、電氣傳動、機(jī)械制造以及自動化控制等科學(xué)內(nèi)容，該技術(shù)是推動制造業(yè)朝著自動化、柔性化、智能化、集成化方面發(fā)展的重要保障，也是現(xiàn)代制造業(yè)技術(shù)的重要組成部分，是自動化專業(yè)與機(jī)械制造專業(yè)的一大核心課程，該課程不但注重理論教學(xué)，更注重實(shí)踐教學(xué)[1-3]。在新工科背景下，對高校而言，應(yīng)該積極培育出符合現(xiàn)代制造業(yè)需求的實(shí)踐型人才。但是，傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式已不適應(yīng)新形勢下對工科人才培養(yǎng)的目標(biāo)，這便需要相關(guān)工作者積極探尋改革數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的新路徑。

1 數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

就當(dāng)前高校開設(shè)的數(shù)控技術(shù)課程分析，主要包含兩大部分，分別是理論部分與實(shí)踐部分，前者則是以課堂教學(xué)為主，而后者所占比重較低。因此在該門課程的教學(xué)過程中，絕大部分教師則是按照教學(xué)大綱對數(shù)控技術(shù)的相關(guān)理論知識與編程指令等予以講授。由于學(xué)生缺乏對數(shù)控技術(shù)相關(guān)知識的感性認(rèn)識，學(xué)習(xí)目標(biāo)不夠明確，方向感不強(qiáng)，學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)起來比較枯燥乏味，學(xué)習(xí)興趣不佳。長此以往，導(dǎo)致在課堂教學(xué)中，學(xué)生喪失了主體地位，并且該課程主要是通過考試的方式判定學(xué)生學(xué)習(xí)是否合格，如此降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性，分析問題和解決問題的能力不足，所以教學(xué)效果不太理想。在實(shí)踐教學(xué)過程中，由于課時較少，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)際動手的機(jī)會較少，常常以觀看教師操作為主，不能真正動手實(shí)踐，達(dá)不到新工科本科的基本要求。

針對目前傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)存在的局限性，我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，以培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程人才為目標(biāo)的培養(yǎng)目標(biāo)，引入項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，同時開展混合式教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)模式，結(jié)合數(shù)控仿真軟件，提高教學(xué)水平。在教學(xué)過程中，讓學(xué)生成為教學(xué)中的主體，教師為引導(dǎo)者，提高學(xué)生的自主能動性，強(qiáng)化學(xué)生對問題的分析和解決能力，幫助他們今后更好地勝任崗位工作。

2 新工科背景下數(shù)控技術(shù)教學(xué)改革內(nèi)容和方法

2.1 以培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程人才為目標(biāo)，改革教學(xué)理念與培養(yǎng)目標(biāo)

隨著新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等新經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，教育部提出了新工科概念來應(yīng)對新形勢的快速發(fā)展。我國提出并實(shí)施新工科的最終目標(biāo)是培養(yǎng)創(chuàng)新型、多元化的新型人才，從而為未來工業(yè)發(fā)展提供人才保障。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)理念已不適用新時代的發(fā)展，需改革其教學(xué)理念和培養(yǎng)目標(biāo)。根據(jù)新工科的建設(shè)要求，該團(tuán)隊(duì)提出以“學(xué)生為中心”，以培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程人才為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生成為服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、適應(yīng)未來科技發(fā)展所需的工科人才。將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，使學(xué)生的工程理論知識扎實(shí)，而工程實(shí)踐能力強(qiáng)，以便更好地滿足未來對創(chuàng)新型卓越工程人才的需求。

2.2 引入項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力

相比于其他科學(xué)而言，數(shù)控技術(shù)兼具應(yīng)用性與實(shí)踐性的特征，如此一來，在教學(xué)中除了需要學(xué)生掌握理論知識，更重要的是掌握基本的數(shù)控操作與編程的技能，其中實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容包含了數(shù)控加工工藝、數(shù)控編程、數(shù)控機(jī)床操作等[4]。簡而言之，數(shù)控技術(shù)的實(shí)踐是由實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工零件——圖紙——實(shí)物的全過程，該過程具有連續(xù)性和系統(tǒng)性。而傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)手段不能幫助學(xué)生形成工程化、系統(tǒng)化的理念，因此要想解決上述問題，首先需要形成一條能夠?qū)⒏鱾€實(shí)踐單元結(jié)合起來的教學(xué)主線，而項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)便具備該作用。

項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)提倡在教學(xué)過程中將項(xiàng)目作為主線，凸顯學(xué)生的主體地位，而教師主要發(fā)揮指導(dǎo)作用。在剛開始教學(xué)時，教師只需將一個比較完整的項(xiàng)目任務(wù)布置給學(xué)生，然后由學(xué)生自行調(diào)查研究項(xiàng)目任務(wù)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，根據(jù)該項(xiàng)目實(shí)施，并將產(chǎn)品進(jìn)行展示，進(jìn)行自我評價(jià)。在整個教學(xué)中，教師發(fā)揮的是監(jiān)督者與引導(dǎo)者的角色，學(xué)生在教學(xué)活動中擔(dān)任主體，教師對理論知識進(jìn)行講解后，由學(xué)生自行對問題進(jìn)行分析和解決，整個項(xiàng)目完成，具體實(shí)施過程中見圖1。

2.2.1 項(xiàng)目的確定

在開展項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)時，最關(guān)鍵的一環(huán)便是確定項(xiàng)目，而項(xiàng)目設(shè)置是否合理直接決定著教學(xué)的效果。因此在設(shè)置項(xiàng)目時應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：第一，實(shí)用性原則。即設(shè)置的項(xiàng)目盡量與生產(chǎn)實(shí)際相貼近，條件許可可以選擇工廠實(shí)際加工的項(xiàng)目。第二，可行性原則。即在設(shè)定項(xiàng)目時注意難易度，不可過難，也不可過于簡單，如果難度過大，學(xué)生會失去對項(xiàng)目實(shí)施的興趣，產(chǎn)生挫敗感。第三，綜合性原則，項(xiàng)目設(shè)計(jì)不能過于單一，需要通過多種知識和操作技能才能夠完成項(xiàng)目。

項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)選用了一套結(jié)構(gòu)較為簡單的塑料蓋注塑模具加工，4～5人為一小組，每一個小組負(fù)責(zé)自身注塑模具板塊的加工，項(xiàng)目設(shè)置情況見表1。表1中根據(jù)實(shí)際數(shù)控加工生產(chǎn)常見的工種分別設(shè)置了兩大模塊，均需要應(yīng)用數(shù)控工藝的相關(guān)知識與機(jī)場操作實(shí)踐予以加工。

表1 項(xiàng)目設(shè)置

2.2.2 實(shí)施方案工藝制定

項(xiàng)目任務(wù)確定后，根據(jù)模具各板塊的零件圖，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，制定模具各板塊的加工工藝。

2.2.3 項(xiàng)目實(shí)施

圖1 項(xiàng)目教學(xué)的過程

在實(shí)踐教學(xué)中，最重要的階段便是項(xiàng)目實(shí)施，需要學(xué)生按照實(shí)施方案的具體工藝，對相關(guān)文獻(xiàn)和資料進(jìn)行查閱，小組合作認(rèn)識與理解項(xiàng)目任務(wù)，在此基礎(chǔ)上確定工作思路，分工進(jìn)行。在此過程中，教師應(yīng)全程跟蹤學(xué)生的進(jìn)展情況并及時解答學(xué)生的疑問。項(xiàng)目以4～5人為一小組，每組推選一名小組長，安排小組成員學(xué)習(xí)、討論、分析并制定工藝。借助網(wǎng)絡(luò)通信，構(gòu)建師生的學(xué)習(xí)交流群，以便教師隨時掌握學(xué)生項(xiàng)目的開展情況，及時回答學(xué)生提出的問題，保證項(xiàng)目加工順利開展。最后，各組按照裝配圖紙的要求，將所加工的零部件統(tǒng)一組裝起來。

2.2.4 項(xiàng)目的考核與評價(jià)

學(xué)生完成項(xiàng)目作品后，首先各小組之間進(jìn)行相互檢查，互評打分；指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生制定的工藝合理性、零件加工精確度、裝配完成情況等對學(xué)生的項(xiàng)目作品進(jìn)行綜合評定，最后完成項(xiàng)目驗(yàn)收。

2.3 開展線上線下混合式教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)模式

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)逐漸融入社會各領(lǐng)域，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的教學(xué)改革在各大高校如火如荼地進(jìn)行，隨之微課、翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)、遠(yuǎn)程教學(xué)等各種教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生，有效的優(yōu)化和補(bǔ)充了傳統(tǒng)的粉筆+PPT教學(xué)模式。

中國大學(xué)MOOC、智慧樹、超星泛雅等教學(xué)平臺具有數(shù)控技術(shù)課程，其中南京航空航天大學(xué)游有鵬教學(xué)團(tuán)隊(duì)和西安交通大學(xué)梅雪松教學(xué)團(tuán)隊(duì)在“愛課程”中開展了數(shù)控技術(shù)精品課程，該課程在宏程序、插補(bǔ)算法、伺服驅(qū)動控制等方面進(jìn)行了詳細(xì)的講解，要求學(xué)生對復(fù)雜零件進(jìn)行工藝的制定和數(shù)控加工。該課程在智慧樹“知到—教師版”APP中開展了翻轉(zhuǎn)課堂，每節(jié)課后安排了相應(yīng)的作業(yè)，并在線上進(jìn)行答疑。通過線上線下混合式教學(xué)，優(yōu)化了教學(xué)模式，提高了學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。

2.4 充分利用數(shù)控仿真軟件，提高教學(xué)水平

通過數(shù)控仿真軟件的應(yīng)用，學(xué)生提前熟悉數(shù)控系統(tǒng)的操作界面，可以直觀地檢查出程序編寫以及加工過程中存在的問題。仿真加工檢查沒有問題了，再到數(shù)控機(jī)床上加工，從而避免意想不到的錯誤，減少安全事故的發(fā)生。

該校建立了由1臺教師機(jī)和20臺學(xué)生機(jī)組成的數(shù)控仿真模擬實(shí)驗(yàn)室，配備了數(shù)控仿真模擬系統(tǒng)，具備多種數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床操作全過程和加工運(yùn)行環(huán)境仿真的功能，優(yōu)化數(shù)控技術(shù)的教學(xué)手段，有效的彌補(bǔ)了數(shù)控機(jī)床的不足，大大減少了設(shè)備、工件材料和能源的消耗，降低了實(shí)踐成本，而且也不存在安全問題，學(xué)生可以獨(dú)立、大膽地進(jìn)行學(xué)習(xí)和練習(xí)，有效保證了數(shù)控加工實(shí)踐的效果和安全。

2.5 科學(xué)合理制定考核方式

數(shù)控技術(shù)的課程考核方式一般有兩部分組成：期末成績（80%）+平時成績（20%），其中平時成績包含學(xué)生考勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)這幾部分內(nèi)容。數(shù)控技術(shù)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，學(xué)生除了需要具備扎實(shí)的理論知識基礎(chǔ)，還需要掌握數(shù)控編程與操作的專業(yè)技能，如此便需要對考核方式進(jìn)行優(yōu)化，提高實(shí)踐成績比例，將課程成績調(diào)整為：期末成績（60%）+平時成績（20%）+實(shí)驗(yàn)成績（20%），從而提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力。

2.6 完善師資隊(duì)伍建設(shè)，提高指導(dǎo)能力

習(xí)近平總書記在北京大學(xué)同師生座談時說：“教育興則國家興，教育強(qiáng)則國家強(qiáng)。高等教育是一個國家發(fā)展水平和發(fā)展活力的重要標(biāo)志。……人才培養(yǎng)，關(guān)鍵在教師。教師隊(duì)伍素質(zhì)直接決定著大學(xué)辦學(xué)能力和水平?！盵5]首先要培養(yǎng)教師良好的師德師風(fēng)。數(shù)控技術(shù)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，許多教師不具有工程背景，所以教師需提高自身的工程意識、工程實(shí)踐能力與工程創(chuàng)新精神[6]。學(xué)校每年可安排若干個青年教師到企業(yè)掛職鍛煉，直接參與企業(yè)的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、開發(fā)和研究，參與企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐，提高操作技能及解決工程實(shí)際問題的能力[7-8]。

3 結(jié)語

在新工科背景下，面對新形勢，新任務(wù)，各大高校都在不斷地探索課程新的教學(xué)方法。該文提出了以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，以培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程人才為目標(biāo)的培養(yǎng)目標(biāo)，引入項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，同時開展混合式教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)模式。結(jié)合數(shù)控仿真軟件，提高教學(xué)水平。提出了更加合理的考核方式，提高學(xué)生動手實(shí)踐的能力。不斷加強(qiáng)和完善師資隊(duì)伍建設(shè)，提高教師的指導(dǎo)能力。通過數(shù)控技術(shù)的教學(xué)改革，讓學(xué)生成為教學(xué)中的主體，教師為引導(dǎo)者，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性，提升其分析與解決問題的能力，以便更好地符合未來社會對新工科人才的要求。