能力本位视角下项目式教学在数控技术专业教学中的实施

许本胜 王灿 张栋梁

【摘 要】结合数控技术专业的培养特点，从能力本位的角度出发，以培养学生综合能力为目标，将数控技术专业的学生培养分为三个阶段，探讨数控技术专业项目式教学方法。分析CAD/CAM课程教学内容的组成模块，以减速器为例阐述了课程教学项目的选取、项目教学过程的设计。讨论了项目式教学中需注意的几个问题。实践证明将项目式教学法应用于数控技术专业课程教学可以取得较好的教学效果。

【关键词】数控技术专业、项目式教学、教学内容、教学过程

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2014）01C-0062-03

数控技术作为机械产品自动化加工的一种重要手段，在制造业中具有非常重要的作用，它关系到制造业自动化水平的高低。目前，大部分机械加工企业已经引入各种数控设备。为了满足制造行业的人才需求，数控技术专业也在各大高等院校大力发展起来。然而，数控技术专业是一门综合性强、实践性强的专业，不但要求学生具备扎实的专业基础知识，还要求学生具有较强的动手、工程实践能力。然而目前数控技术专业相关课程的教学方法仍然大量采用传统“教师讲、学生听”的教学方法，过于重视理论知识传授，使学生学习的主动性和创造性受到极大的压制，不利于学生自学能力、创新能力和综合能力的培养，致使学生毕业后在岗位上不能很好地胜任工作，或者需要在岗位上重新学习后才能胜任。

项目教学法以激发主动探究和研究的精神及培养独立思考与解决问题的能力为目标而受到教育界的重视。项目教学法提倡在具体的创造实践活动中主动的学习，其突出优点是它使学生从传统的“满堂灌”的被动的学习中解放出来，在完成项目的过程中逐渐使学生掌握教学计划中所要求的知识和技能。项目教学法的应用对于培养学生分析问题和解决问题的能力、提高学生学习的积极性以及促进学生综合能力的培养有着重要作用。

为了克服传统教学方法的不足，促进学生学习的积极性、主动性以及综合素质的提高，本文从能力本位的角度对数控技术专业的项目式教学实施过程进行相关探讨。

一、数控技术专业课程项目式教学培养规划及教学方法实施

（一）培养规划

数控技术专业在此从能力本位的角度对教学内容进行针对性的设计，考虑到学生毕业后的就业方向主要是在机械加工企业中进行数控机床的操作或机床设备的维护，因此对数控技术专业学生的教学安排也从他们的职业能力出发，课程的设计也主要从职业能力培养的角度来考虑。在此讲学生大专学习的三年分成三个阶段来培养，包括基础职业能力培养、核心职业能力培养以及综合职业能力培养三个阶段。第一阶段即入学第一年，学生才刚进大学，对本专业还不是很熟悉，此时对学生主要是培养他们的基础职业能力，一方面，让他们知道以后的大致就业方向，让学生明确学习方向；另一方面让他们具有一些专业基础知识，包括会画、会看机械图、看懂简单的电路、会对计算机进行常规操作和程序的编写，开设的课程主要有：机械制图、CAD、金工实习、计算机基础、电工电子、C语言等。第二阶段，应让学生掌握本专业的一些基本技能，以及一些处理问题的基本方法，如：简单零件的工艺分析、常见软件的三维造型及数控编程，包括零件的铣、车等加工，同时获取相应的职业技能证书，开设的课程主要有机制工艺、CAD/CAM应用技术、数控加工及编程等。第三阶段，即在校最后一年，此时，应对学生进行综合能力的培养，能将所学的知识用于复杂问题的处理，开设的课程主要包括：复杂件及组合件数控加工、数控机床维修与调试、生产实习、毕业设计。

（二）教学方法实施

为了让学生更好地掌握本专业的技能、更好地服务社会，数控专业的教学过程以项目教学法的方式进行。项目教学法中，“项目”是指以生产一件具体的、具有实际应用价值的产品为目的的任务。通过项目的整合与选取，将课程中的理论知识和实践应用结合起来用于教学内容的学习是实施项目教学法的关键，也是项目化教学首先需要解决的问题。

如以CAD/CAM技术应用为例，其教学要求为老师给定项目要求，学生做出具体实物。其中包括的内容有实物的尺寸确定、三维造型，工艺确定和数控加工成型及装配。其教学内容可以划分为以下几个模块：实体及曲面造型模块、装配及运动仿真模块以及CAM模块。其中装配、数控加工模块是CAD/CAM课程教学的重点和难点，实体及曲面造型模块是基础、且其学习内容相对简单。目前的教学方法都是首先逐个讲解CAD造型的基本方法，如拉伸、旋转、放样等，然后讲解具体的实体及曲面造型实例，最后在零件造型的基础上讲解装配和CAM模块的内容。实际上，这些内容通过以具体的项目为载体来供学生学习，如选择减速器设计作为课程学习中的一个项目，图1所示为一级圆柱齿轮减速器装配图和与课程相关的教学内容。

（a）一级圆柱齿轮减速器

（b）减速器项目教学内容

图1

由图1，减速器项目的具体学习内容为：对于给定的减速器图纸要求，通过分析减速器有哪些组成零件、零件间的装配关系以及主要零件的数控加工工艺，来学习减速器各零件的CAD造型方法、有关装配和数控轨迹生成的操作。作为教学项目，减速器具有如下特点：一是实际应用价值高。减速器是典型的机械传动装置，其作用为在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩，被广泛地应用于汽车、矿山机械和冶金、化工机械等各种机械的传动。二是综合性强且难度适中。由图1可看出，减速器设计项目包括了各零件几何造型、装配及数控加工各方面的内容，将数控技术专业课程中原本各孤立的模块有机地联系起来。在机械设计基础、机械制图等课程中学生已经接触过减速器的设计和绘图，但也包含一些课程涉及的专业知识，如齿轮标准件的参数化设计、箱体夹具设计等。三是容易引起学生的兴趣。学生对减速器的设计内容及组成结构比较熟悉，在前述课程中接触过减速器具体的实物模型，但如何利用软件进行减速器三维造型、装配和加工，是学生的兴趣所在。

在项目的实际选取中，还可以选择其他项目，如电风扇造型与装配、可乐瓶底设计与加工和锻模零件设计与加工等。这些项目均来自实际的产品，既能引起学生的学习兴趣，又能将单个零件的造型设计、数控加工和产品总体装配内容联系在一起，能够调动学生学习的积极性、主动性，有利于达到较好的教学效果。

二、数控技术专业课程项目式教学过程的设计

选择好合适的教学项目后，还需根据项目教学法的特点，将这些项目应用于课程实际的教学过程中。图2所示为项目教学法的教学过程：

图2 项目教学法教学过程

在采用项目教学法的教学过程中，教师只在分组和评估总结中直接参与。在整个教学过程中，教师扮演更多的是组织者、咨询人员以及仲裁者的角色。而学生是项目和实施和完成者，学生始终处于主动地位，是项目教学过程中主体。以减速器设计项目为例，其具体的项目教学过程可按照以下步骤进行。

第一，学生分组和任务布置。减速器设计是一个综合性的项目，有一定难度，可将学生分为5人一组。布置减速器项目的要求和具体任务。

第二，制订计划。根据项目的要求和任务，各组成员对减速器进行总体分析，明确减速器组成结构和工作原理，确定利用CAD/CAM系统进行造型、仿真加工和装配的工作步骤和程序。在教师的帮助下，各组学生进一步修改完善实施计划，并确定最终的计划。

第三，实施计划。首先根据计划准备好资料、手册等。减速器项目具体实施过程为：利用CAD/CAM系统软件对减速器中各组成零件进行几何造型，将造型好的零件进行装配，可先对传动轴部件进行装配然后进行总体装配，创建工程图并对箱体、端盖等零件进行数控加工（包括工艺分析和程序的编写）。项目完成后，小组成员进行项目总结并撰写项目报告。

第四，成果展示。对获得的成果进行展示，包括减速器装配动画、主要零件数控仿真加工等内容，如图3所示的减速器装配爆炸图。

图3 减速器装配爆炸图

第五，总结评估。可先由学生进行自我评估，之后再由教师进行项目总结，主要包括对项目中出现的问题和各种解决办法优劣性的总结，最后对各小组的项目实施结果进行检查评分。

三、教学中须注意的几个问题

在数控技术专业课程的教学过程，实施项目教学法还必须注意以下几个问题：

（一）教学应紧密联系生产实际

数控技术课程专业性和实践性很强，要加深学生对所学知识的理解、使学生对所学知识能够做到融会贯通，结合教学条件，可通过实际生产视频录像或者让学生参与生产实际，通过感性认识和切身体验来内化知识和技能。如学生对于数控加工涉及的零件装夹、加工工艺等知识比较生疏，往往不能很好地应用到教学实例中，此时，教师可利用通过多媒体教学中播放加工视频或者带领学生到实习工厂观察具体零件的数控加工过程，如箱体的数控加工中如何进行装夹和定位、夹具的形式，以及整个切削过程等来辅助教学。

（二）解决问题时采用“发散思维”

对于同一零件的几何造型和数控加工，通常有不同的实现方法。在项目式教学过程中，应尽量引导学生从不同的角度进行思考、采用不同的方法来解决问题，并引导学生考虑各种方法的优缺点及适用范围，这样学生通过较少的项目实例就可以学到不同的方法技巧，做到举一反三。如箱体零件造型有先整体造型再分割，箱座、箱盖分别造型的方式进行以及将箱座、箱盖共有部分集中造型，余下部分分开造型三种方式，这三种方式中整体造型方式简单方便，分体造型方式相对较为烦琐。

（三）教师指导应恰到好处

和传统教学方法不同，项目教学法中学生应处于主动地位，即主要通过学生自己思考、自己动手解决问题来发现知识和提高技能，教师过多的讲解和指导会限制学生思路的拓展和创新能力的发挥，容易使学生变得被动。因此，教师在指导时应把握好尺度，注重引导而不要过多对解决问题方法进行阐述。另外，在教学过程中还要做到因材施教，在项目进行过程中对学生基础知识、解决问题的能力进行观察，根据学生个人不同情况进行适当指导。

（四）构建合理的项目教学评价体系

合理的评价体系对于正确引导学生的学习动机、提升项目教学过程的质量有着重要作用。在数控技术专业课程的评价、考核过程中，应加大工作任务完成情况占课程总成绩的比例，建立能全面、真实地反映学生学习效果的评价体系。在具体的评价过程中，可将考核指标进行分类，如学习态度、学习能力、动手能力以及团队合作能力等，这样既考核学生的主动获取知识、解决问题的能力，又注重学生与他人交流合作的能力以及团队精神，体现项目教学法侧重于对学生综合素质的培养的宗旨。

四、结束语

本文探讨了数控技术专业课程的项目式教学方法，包括教学项目的选取、项目教学过程的设计以及数控技术专业课程项目教学法应注意的几个问题。在数控技术专业课程教学中，通过实施项目式教学法也取得了较好的教学效果，近年来我校学生在全国大学生机械创新设计大赛中已屡次获广西赛区多项奖励。实践证明将项目式教学方法应用于数控技术专业课程的教学中，对于激发学生学习兴趣、提高学生专业知识技能以及综合能力有着重要作用。

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[7]金桂芝.浅谈数控专业项目教学的实践与思考[J].科技创新导报，2009（27）

【基金项目】桂林航天工业学院教改项目（2011JA06）；2012年度广西高等教育教改工程项目（2012JG281）

【作者简介】许本胜（1980- ），男，湖北黄石人，桂林航天工业学院讲师，研究方向：CAD/CAM，先进制造技术。

（责编 何田田）