教学科研互动 推进卓越机械工程师培养系列课程改革

袁锋伟 李必文 龙双涟

南华大学 湖南衡阳 421001

数控技术自20世纪中叶创立以来，给机械制造业带来了革命性的变化。现在，数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的技术基础，现代的CAD/CAM，FMS，CIMS以及敏捷制造、智能制造等先进制造技术，都是建立在数控技术之上的。随着数控技术在我国的普及和发展以及高等工科院校教学改革的不断深入，迫切需要培养大量的具有计算机辅助设计制造和数控技术的最新知识与信息、有创新能力、理论与实践相结合、具有较强动手能力的新型机电人才。

1 教学科研互动的现实和理论意义

我校为本科生开设的数控技术系列课程涉及数控加工技术、数控设备与编程技术、特种加工、CAD/CAM技术、机械制造工程学、模具设计与制造、先进制造技术等。长期以来，受经费、任课教师的知识背景和考核标准等因素影响，该课程教学有重视软件、轻视硬件训练的倾向；国内具有高水平和突出特色的教材偏少；办学模式较为单一，缺乏自身的特色和多样化风格；实践类培养环节不能保证所有学生有充裕的时间、充足的设备进行自主、创新性实验或进行科技创新活动。

相对于传统教学科研割裂的情形，教学与科研互动在4个方面具有优化作用和先进性。

1.1 教育内容

教学不是按照一本相对固定、内容庞杂的数控技术教材进行授课，而是根据实际需要，以一定的理论框架为基础，将理论授课整合为结构合理、专业精深的专题讲座体系，其教学内容应是与时俱进的。

1.2 教育方法

让在数控技术科研上富有学术成果的教师参加教学工作，有利于将相关领域基础理论中的知识点和学科发展的前沿自然结合，形成高屋建瓴之势，真正做到深入浅出。

1.3 教育分工

不是由一位特定教师承担一两个班级至少一学期的授课，而是由多名或更多的研究型教师，经分工协作，充分发挥各自的教研所长，面对更多的班级进行短时期、高水平的学术交流。

1.4 教育考核

采用研究型专题写作等灵活形式，更加注重对学生能力、素质的考核，促使教学重心向素质教育转轨，加大对理论联系实际问题的考核，加大对数控技术现实问题、热点问题的分析与考核。

2 基于教学科研互动的数控技术系列课程改革

实现教学、科研的良性互动，把促进综合素质的培养作为制订课程计划的基本依据，在数控技术系列课程和社会需求之间建立明确的联系，使数控技术系列课程教学从基于理论向重视实践和面向行动转化。

2.1 解决了教学和科研相融合的机制问题

建立了教学和科研相互融合的机制，主要包括三部分：(1)结合学科建设和教研室工作，建立任课教师的评价体制，即制定处理教学科研关系的激励政策，教师的奖励、晋职、招收研究生等均要求教学与科研并重。(2)任课教师自身要实现教学和科研之间的融合，即采用互动式的教学方式，注意学生的反馈，注意与实践相结合，注意通过研究的方法来解决问题，以利于学生和教师的交流互动，有利于教师掌握当前社会的变化以及研究领域的变化。(3)任课教师之间要实现教学和科研的融合，即形成“学科带头人”制度，以机械工程学科带头人为工作中心，数控技术的教学和科研都围绕其进行，一方面，通过相互传授和向学生传授其研究的内容，扩大团队的影响，另一方面，通过教学，相互听课，不断相互交流协作，互相学习，最终取得教学和科研的双赢效果。

2.2 促进了科研成果向教学资源的转化

结合课程改革和实验教学改革，结合专业建设与学科发展，进行统筹规划，坚持高标准、高起点、高效率，在引进高新技术硬件和软件的同时，将数控技术的最新研究成果和技术引入课程教学，内化为数控技术教学内容，形成教学特色，从而使数控技术系列课程的办学水平得到提高，教师和实验技术人员的交流得以加强，知识得以更新，素质得到提高。由于改善了教学科研条件，教学、科研相互促进、良性循环。

2.3 教学方式和方法迈上新台阶

自主开发了数控铣床仿真系统、数控车床仿真系统等虚拟实验系统，机械制造工程学CAI虚拟教学软件，数控加工技术、数控车床编程与操作、数控铣床/加工中心编程与操作、数控电火花线切割机床编程与操作等CAI课件。由于在教学过程中体现了自己特有的教学思想，不但有效地提高了教学效率，而且以逼真的效果加大了课堂信息量，提高了学生的空间思维能力、创新能力，从而提高了教学质量，取得了很好的教学效果。

2.4 优化数控技术核心课程，发展跨学科相关课程

从数控技术的系统性、整合性出发，减少了一些专业课的课时，将数控技术系列课程中带有共性的基础原理和方法整合、加强、优化至核心课程，尽量避免对学位课程进行过于具体的设计；调整了人才培养方案，先后对本科生进行了数值分析、计算机图形学、Matlab科学与计算、复杂刀具设计等课程知识的培训，尽可能地拓宽课程基础知识；打破学科壁垒，先后聘请与我院有科研合作关系的设计与艺术学院、电气工程学院、计算机学院、临床医学院的专家举办机电产品造型技术、控制电机、计算机图像处理技术、人体解剖学等课程知识的讲座，使学生形成了较为灵活的思想和较为宽广的知识背景。

2.5 花大力气编写高质量的特色教材和专著

如何编写和使用教材是数控技术系列课程改革面临的新问题。我校组织数控技术科研和教学的精干力量，编写了《数控铣床及加工中心自动编程与操作》《数控车床自动编程与操作》《数控线切割自动编程与操作》三部拟作教材使用的专著。该系列著作的特点在于：尝试将学科性教育和职业性教育的内容糅合，内容科学合理、客观翔实；突出一个“新”字，现代化内容贯穿全书，使读者处于数控技术的发展前沿，拉近读者与现代科学发展的距离；重视交叉学科和跨学科研究的发展动向，并尽可能地将这些动向反映出来；结合工程实际，融合机械设计自动化软件SolidWorks的三维特征造型技术、Matlab语言的数值计算功能，详尽地介绍数控技术CAD/CAM软件在模具和工具行业的应用；对于师生和社会读者普遍关心的数控加工技术的工艺技巧及特种加工技术等内容，也做了合理的编排。

2.6 向本科生开放大型、精密科研数控设备

向本科生开放大型、精密科研设备，是在课程实践环节改革中将教学科研互动工作落到实处的一项重大举措。但这种开放不是简单的开放，而是通过拟订培养方案，提出培养措施，安排开放时间等，将其纳入专项培训、专业课程设计、毕业设计、课外科技创新活动的工作计划中。得益于该措施，学生不但有机会接触一些高精尖的数控设备，如数控高功率横流二氧化碳气体激光器、数控YAG固体激光器、立式数控加工中心等，一些学生还以主人翁的姿态参与了部分相关科研子课题的研究工作。该举措在一定程度上改变了数控技术教学中存在的课程理论化、实践环节简化、实践训练弱化的现状。

3 结束语

以数控技术系列课程改革为切入点，经过较长时间的探索与实践，形成了“以教学、科研相结合为基本形式，以教学、科研良性互动为主要内容，以提高教育教学质量和提高学生综合素质为目的”的卓越工程师人才培养模式；通过在课程改革中强调通识教育与专业教育、理论性教育与实践性教育的平衡，全面促进学生综合素质的培养；探索并形成了教学与科研相融合的有效机制，取得了明显的教学效益、科研效益、育人效益和社会经济效益，实现了教学和科研双赢的效果。

[1] 刘建强.德国应用科学大学模式对实施卓越工程师培养计划的启示[J].中国高教研究,2010(6):50-52.

[2] 郭秀颖.创新工程应用型本科院校学生综合素质教育模式的研究[J].科教论丛,2010(4):180.

[3] 徐理勤,顾建民.应用型本科人才培养模式及其运行条件探讨[J].高教探索,2007(2):14.

[4] 教育部高等教育司.卓越工程师培养计划部分高校第二次研讨会报告[R].2009.

[5] 张智钧.试析高等学校卓越工程师的培养模式[J].黑龙江高教研究,2010(12):139-141.

[6] 张春良,曾红波,陈艾华,马晓丽.提升实验室功能 培养学生创新能力[J].建材高教理论与实践,2000(6):102-104.

[7] 张林慧.西藏大学教学和科研融合机制研究[J].西藏科技,2007(11):41-43.