基于工程能力培养的数控加工实训课程建设

王维 张文英

摘  要：在智能制造技术迅速发展的背景下，数控加工作为其关键环节，如何提高数控人才工程能力培养质量值得探讨。该文分析了本科生数控加工实训的特点和教学侧重点，介绍了笔者学校进行数控加工实训课程建设的措施，包括实验室硬件条件建设、教学环节系统化设计，采用项目引领任务驱动教学法，采用过程考核对学生能力达成情况进行评价等。

关键词：工程能力培养  数控加工实训  课程建设

中图分类号：G642                                  文献标识码：A                         文章编号：1672-3791（2019）06（a）-0172-02

数控加工是智能制造技术的关键环节，数控工程人才的培养对高等教育提出新要求，工科学生综合工程素养和能力需要进一步提高，我国在2016年正式加入了《华盛顿协议》，在工程教育认证标准中要求通过实习实训提高学生的工程意识、质量意识、安全意识、环保意识、团队意识和动手能力等。浙江海洋大学工程技术实训教学中心（以下称中心）的数控实训室承担着数控加工实训，该课程对理论知识和实践操作要求都比较高，要求学生运用诸多知识和技能并加工出合格的产品。

中心在以往实训过程中对于工程能力的培养还有所欠缺，较多地停留在设备的操作技能上，本科生应更加重视理论实践结合和分析问题解决问题。为提高学生工程能力培养质量，中心进行教学改革，从硬件建设、教学环节系统化设计、采用项目化任务化教学手段、加强职业规范和团队协作培养、采用过程考核等方法来提高学生的工程能力[1-3]。

1  加强实验室硬件条件建设

中心下设的数控技术实训区经过多年建设，现配备有数控车床、数控铣床、加工中心、雕刻机、数控线切割机、数控脉冲电火花、3D打印、高性能计算机、宇龙数控仿真软件、Autocad、Solidworks、Pro/Engineer等设备和软件，基本可以满足实训所需。为了使学生掌握整个生产系统，配备了各种机床附属夹具、量具、刀具等，各种夹具包括机用平口钳、分度工作台、数控加工回转工作台等。各类量具包括粗糙度仪、硬度仪、各种千分尺等。购置各类数控刀具、寻边器、Z轴设定器等。以上购置的机床和附件大部分是生产型产品，供学生学习和使用，避免了“纸上谈兵”，有利于学生全方位地学习有关知识和技能。

2  教学环节系统化设计

数控加工实训专业性较强，也存在危险性，教学环节必须循序渐进，学生需深度参与到每个环节，教学需从灌输式到对话体验式转变，针对学生工程能力的培养，首先让学生知道什么是“工程问题”，可以是材料切割、工件装夹，也可以是飞机设计制造，不论简单或复杂的工程问题都需要仔细分析研究，分析和解决工程问题贯穿于整个实训环节，逐渐形成了如下教学环节。

2.1 认识数控

该环节是启发和引导，从总体上让学生了解数控加工的方方面面，采用视频教学和现场教学结合的方法，播放数控加工视频和实际加工演示相结合，播放机床撞刀和人身伤害视频，让学生从感性上认识到什么是数控加工、数控加工有什么特点、存在的危险有哪些，从而提高学生的学习兴趣和风险意识。再有是认识数控夹具、量具、刀具等，通过实物展示向学生讲解其用途和使用方法，使学生先在脑海中形成对数控加工的总体认知，为后续实训做准备。

2.2 学习数控机床

该环节需要动手操作。教师首讲解数控机床的各组成部分和工作原理，打开电气柜让学生学习各部件和接线，再逐个讲解数控机床的各项操作技能，学生从手动、编辑、MDI等开始逐个操作，在前面认识数控环节学生已经有了风险意识，初次操作数控机床会存在胆怯心理，教师讲解各操作的注意事项，教育学生对机械设备存有敬畏之心，同时鼓励学生胆大心细，学生是从生疏到逐渐熟练的过程，训练学生操作数控机床以及各类机械设备的原则和步骤，锻炼了学生的实际动手能力。

2.3 工艺分析和编程

该环节是学习材料、刀具、夹具、量具、切削用量等数控工艺方案和数控编程，学生往往编程学得快，但因为学生没有实际生产经验会造成工艺方案制定出现各种问题，甚至无法装夹和加工，需要反复修改和优化。通过修改优化后解决这些问题对于学生来说是一次难得的理论运用到生产实践的过程，培养了学生分析和解决复杂工程问题的能力。

2.4 测量和质量控制

质量意识往往是在校大學生所欠缺的，以往实训只是注重技能训练，对于精度、粗糙度等都没有过高要求，学生在实训中容易形成“差不多”的思维习惯，而工业生产对质量控制非常严格和具体，中心在实训过程中对零件的质量要求也参考工业生产有所提高，在整个实训环节中始终坚持质量意识，通过运用各种检测方法，检测零件是否达到设计要求，分析不合格的原因，找到解决方法，锻炼学生质量控制意识和分析问题、解决问题的能力。

2.5 贯穿始终的职业规范和团队协作

学生步入实训室的那一刻就要求严格执行数控设备安全文明操作规程，自觉遵守7S职业规范，做好现场的各项日常使用和管理工作，达到标准化管理、标准化作业、标准化现场维护的要求，培养学生严谨认真的态度和严明的实训纪律，遵守这些规范可以避免设备损坏和人员伤害，是保证产品质量的前提。通过和普通车床生产特点和效率对比培养学生成本意识。通过对切屑和冷却液等的无害化处理培养学生的环保意识。对学生进行分组，一般2～3人一组，固定操作的设备，从始至终紧密配合，共同完成实训任务，培养学生的团队协作能力[4-5]。

3  项目引领，任务驱动

实训内容采用“项目引领，任务驱动”的教学方法，该方法教学强调以学生为本，根据学生设置项目，教师围绕项目指导学生，根据项目内容设置若干任务，学生以项目为目的、以任务为指导来开展学习活动，随着任务的逐个完成，项目也就完成了。该方法可以提高学生的学习兴趣和获得感，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，可以在有限的时间里使教学活动组织得更为有效[6-7]。

中心设计了若干实训项目，以不同的产品生产为背景，产品由指导教师指定或学生构思设计，产品可以是一个零件，也可以是一个机构或机器。实训项目主要包括：制作轴类零件、支架类零件、孔系盘零件等;仿制减速器的轴和端盖，仿制小型升降台等;制作学生机械设计大赛、工训大赛、机器人竞赛、专利等创新作品。学生需要根据零件制定工艺方案，再完成编程和加工，最后完成零件的检测、质量管理和成本核算等，学生需经历产品制作全过程。实训项目根据实施过程制定有若干任务评价表，学生逐一完成任务，最后产品也就制作成功了，其中一项任务表见表1。

4  实训成绩采用过程考评

过程考核在实训实施过程中的多方面、各阶段的考核，目的是全面准确地评价学生能力培养目标达成度，符合工程教育认证标准要求。不同于根据实训报告和作品打分，该方法可有效评价学生对知识和能力的掌握情况。学生根据任务评价表开展实训，记录每项各任务的实施的内容、方法、步骤等，对任务完成情况进行自我评价。老师根据任务评价表完成情况进行打分，综合成绩=任务评价表成绩（70%）+实验纪律表现（15%）+实训报告（15%）。经过多次练习，绝大部分学生可以完成各项任务并加工出符合要求的产品，学生对实训也较满意。实训结束后，对学生的作品进行点评，做得好的作品留存展示或者赠送给学生，在完成必做项目和任务后，学生可以制作自己喜欢的作品，以提高学生创新能力。

5  结语

通过实验室硬件条件建设，实训环节系统化设计，采用项目引领、任务驱动教学法，采用过程考核等措施，相对以往侧重数控机床操作技能训练，更加注重知识和能力的培养，提高了学生综合工程能力，教师在指导过程中也更加有针对性，全部任务完成后，达到了培养目标。下一步要开发更多的实训项目并强化其工程内涵，和企业合作开发实训项目，以进一步和实际生产结合以适应工程技能人才培养和工程教育认证所需。

参考文献

[1] 幸晋渝，王振玉.基于工程能力培养的实践教学改革探索与实践[J].中国现代教育装备，2017（1）：25-27.

[2] 管旭.数控实践教学探析[J].煤炭技术，2010（5）：242-244.

[3] 王海根.数控加工技术课程实践教学的探索[J].实验技术与管理，2008，25（2）：92-95.

[4] 吴志强.数控编程技术与实例[M].北京：北京邮电大学出版社，2014.

[5] 杨丁.数控加工实训教程[M].成都：西南交通大学出版社，2014.

[6] 张文昭，李艳芳，刘爱林.任务驱动法和项目教学法整合在单片机课程中的实践[J].湖南科技学院学报，2010，31（12）：99-101.

[7] 张新香.“项目引领，任务驱动”教学模式在数控车教学中的應用[J].教育教学论坛，2016（1）：212-213.