本科院校高级数控技术人才培养模式的探讨

孙秋花　王帅　周茂军　冯怡然

摘要：针对高级数控编程人才短缺问题，基于应用型本科院校的自身特点与办学定位，结合数控技术这门课程教学与实验的地位和作用，面向应用型本科高校提出了“以高级数控编程人才培养为核心”的课程教学改革，并提出了具体的实施方法。包括课程体系的构建、实验内容改革、实践环节的加强、教师队伍的建设等。实践表明，这些改革方法在促进高级数控编程人才实践能力和创造性意识的提升方面是非常有效的。

关键词：本科院校；数控技术；高级编程；培养模式

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2018.12.011

中图分类号：G482 文献标识码：A 文章编号：1671—1580（2018）12—0042—04

一、引言

数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。制造业是国民经济的支柱产业，放眼全球，目前数控装备已经成为现代制造业的重要基础，是衡量各国工业现代化水平的重要标志。《中国制造2025》提到要“大力推动重点领域突破发展，开发一批精密、高速、高效、柔性数控机床与基础制造装备及集成制造系统”。力求在2025年前，我国制造业的关键工序达到数控化，其数控化率要在50%和64%之间。近些年，为提升我国制造业的核心竞争力，数控技术已经在我国的制造业广泛应用，但具有扎实的专业理论基础和较强的工程能力的本科层次的应用型数控技术人才仍严重短缺。特别是针对复杂形状零件，具有图纸分析能力的高级数控编程人才严重短缺。针对高级数控编程人才短缺问题，本文提出了“以高级数控编程人才培养为核心”的实践教学改革，并提出了具体的方法。包括实验内容改革、实践环节的加强、教师队伍的建设等。

二、数控技术人才现状

为了详细了解企业对数控技术人才的需求和学历构成情况，国家有关部门对与数控相关的152家企业进行了调研，从数控人才来源、学历状况、工作岗位类型进行了分类，如图1所示。图1可以看出，目前的数控技术人才中硕士及以上学历者仅占1%，本科约占8.6%，专科31.3%，而中专以下为59.2%。由此可见，当务之急是对中级和高级数控技术人才的培养。

对数据统计的分析还表明，企业直接从学校招收的毕业生经过培训，达到数控技术人才水平，并留在企业的只占48.3%，这是因为应届毕业生虽然掌握一定的理论知识，但是解决实际问题的能力不强。

图2为统计信息提供的数控技术人才分类及来源现状，其中全能型仅占4.83%（其中东北地区仅占0.2%，全国最低），维护、维修人员占12.44%，工艺人员占12.6%，技术工人占70.13%。目前的现状是中、高级数控技术人才极其短缺。特别是对于有些中小民营企业，他们为了提高机械加工精度和效率，提高产品质量和市场竞争力，购买了数控机床，但问题是对于简单的零件技术工人可以编程加工，而对于曲面较多，形状复杂的零件，加工工艺及数控编程就很难自己解决了。

《中国制造2025》还提到“要以高层次、急需紧缺专业技术人才和创新型人才为重点，实施先进制造卓越工程师培养计划，在高等学校建设一批工程创新训练中心，打造高素质专业技术人才队伍”。要想解决数控技术人才企业需求和人才培养之间的这一矛盾，应用型本科院校就要承担起培养适合企业需求的高级数控技术人才的重任。

三、数控技术人才培养模式的构建

（一）培养模式拟解决的关键问题

1.解决数控人才培养与企业人才需求相适应的问题，包括人才的数控知识结构、图纸分析、产品工艺分析、编程能力、加工制造、检验测量及精度分析能力等；

2.解决数控人才培养过程中实践环节薄弱的问题，通过加工现场实训，以实际零件的图纸分析、数控编程、数控加工为案例，填补理论教学和实验教学的不足之处；

3.解决学生对企业生产流程、加工制造管理、车间氛围陌生的问题，实训过程完全模拟企业生产运行模式，让学生更早熟悉企业生产氛围。

（二）构建数控理论与实验实训的平台

1.加强应用型本科数控人才培养理论课程体系建设，确立核心课程

核心课程的确立必须从数控技术应用型人才培养目标及其对应的职业岗位能力需求出发。在这一指导思想下.我们将机械制图、互换性及技术测量、机械制造工艺学、数控技术等课程定性为机械相关类专业学生数控实践能力的核心课程。在培养方案中，数控技术知识模块与其各相关重要课程的关系如图3所示。从图中可直观地看出数控技术是一门多学科、多内容交叉的课程，作为一门知识归结性课程和培养学生数控实践能力的课程，围绕数控技术来理顺机械相关专业各课程之间的关系是至关重要的。为此，我们针对应用型本科数控人才培养理顺了相关的核心课程。

加强数控课程体系建设，提升数控技术课程内容的先进性。数控技术在课程内容的设置上，紧跟当前数控制造领域先进技术的发展趋势，不断更新相关课程教学内容和教学方法，始终与国内外先进制造技术的发展保持同步，强调以学生的工程应用能力培养为核心。以数控技术应用能力培养为例，始终着眼于各课程教学内容和课程体系的整体优化，构建出数控设备结构-数控基本原理-数控系统构成-数控加工工艺-数控编程原理的数控技术课程体系，将机械产品的设计、加工工艺的制定、数控设备的使用、编程加工的实现等知识融于一体，使知识更连贯、内容更完整、教学更高效。

2.加强校内实验实践硬件建设，构建实训的平台，为培养数控人才提供保障

实验实践教学装备的先进性和教学环境的真实性是应用型本科数控课程实践教学效果的根本保证。为此，我们深入企业充分调研，按照企业的生产实际有计划分步骤地购置了先进的工业级生产型数控设备，建立了设备种类齐全，可以基本模拟真实生产环境的实验实训中心，目前中心共有加工中心3台，数控车床2台，线切割2台，电火花2台，同时还购进了各种CAD及仿真软件。通过一系列的建设，目前实验实训中心的数控技术教学硬件条件已经可以满足对学生工程實践能力的培养。

利用这些数控机床和加工中心，以及数控加工编程仿真软件，再加上有丰富经验的数控工程师的指导力量，构建了数控理论与实训的平台。

平台的实验环节以加强学生对数控理论的理解和对数控加工过程的认知为主，主要实验内容包括零件图纸分析、产品工艺分析、数控编程分析、仿真加工、加工后零件形状及精度分析等，为实训打下良好理论基础。

此平台为本科学生提供数控方面的实践培训，培训分为培训指导教学阶段、仿真软件学习阶段、实际操作阶段、考核阶段。实际操作阶段模拟企业生产运行模式，让学生感受企业生产氛围。通过这样的实训过程，提高了学生独立思考的能力，加深了对数控理论知识的理解和掌握，提高实际操作能力。

（三）应用型教材建设

项目组根据数控教学要求和实训目标，选择典型的、合适的实训内容，编写了《数控应用技术教材》。教材以如图4所示的数控技术35项重点内容为核心，以典型零件数控加工为例，首先充分运用CAD软件的功能，在加工工艺设计阶段区分出加工中的精要部分，化繁为简，设计工装，为数控加工做好充分准备；其次运用CAM功能，选择高效刀具，选用适当的刀路、合理的参数，使用先进的数控加工设备，并配以三坐标测量仪的精密检测手段，完成高质量零件的加工。期间依据现场的情况，采用合理的管理方法，提高加工过程的效率。实训内容由简到繁，由浅入深，循序渐进，采用更多的数控加工编程实例来说明相关数控加工问题，使学生在课堂上学到的理论知识在实训中得到验证。内容包括图纸分析、加工工艺分析、产品工艺分析、数控编程、实际操作过程、安全注意事项等。

（四）建立实训运行机制和评价体系

1.创建实训运行机制，使实训能够合理有效运行

2015年暑假开始，在正常的课堂理论教学和实验室实验教学的基础上，我们建立了课余时间培训制度。主要是利用周末休息日、寒暑假时间，招收对数控技术特别感兴趣的学生，成立培训班。培训班的课程顺序完全按企业生产过程安排，主要包括以下内容：零件图纸分析；结合图纸进行数控加工工艺分析，并最终确定合理的加工工艺；数控编程分析，并编制案例零件的数控程序；零件的实际数控加工；加工后零件的测量；对以上五步进行综合分析、讨论，要求每个学生都要发言，提出问题、谈谈体会和收获。

2.创建一个能够全面测评学生数控编程及实际操作情况的评价体系

为达到提高学生学习热情和主动学习能力的目的。评价方式突出编程能力和程序的准确性，以及实际加工操作能力。同时考查图纸分析、数控编程、加工工艺报告的撰写情况，两方面相结合综合评价。目的是发挥学生学习的主动性和创造性。考核阶段尤为重要，考核时间根据零件的复杂程度约为6～8个小时，从随机抽取考核图纸，对图纸进行分析，编写加工程序，到实际加工零件完成，全部由学生独立思考完成。教师全程跟踪记录，加工完成后，还要通过问题答辩，以考核同学是否对整个过程的每一个环节都十分理解，教师最终给出评价结果。考核的过程中，学生可以充分发挥自己的主动性和独立思考能力，考核评价结果更加科学、合理、公平。

到2018年6月为止，参加培训班的同学一共有150多名，其中有50多人已经毕业离校，这些人大多从事数控方面的技术工作，有的在中小企业中已经成为数控技术的主力。

（五）加强师资队伍建设

高级数控人才的培养离不开一支高素质、高技能、结构合理的优秀教学团队。师资队伍的自身数控技术实践能力，直接决定所培养的学生能力。为此，我们采取请进来和走出去的方法来提高教师队伍自身的数控技术实践能力。具体做法是：我们从企业引进一名专职高级数控技术培训工程师，该工程师为硕士研究生毕业，从事数控加工及相关研究十几年，有丰富的图纸分析、加工工艺分析、数控编程、数控加工、零件测量分析等经验。他不仅培养了许多学生，还为我们培养了几名数控技术教师和实验人员。另外，每年我们还安排了由该工程师带队，到大型数控加工企业的学习实践，教师的数控技术得到了很大的提高。与此同时，我们还采取了担任数控技术系列课程的教师、实验教师、培训教师之间互相交流学习的措施。这种交流既有数控理论方面的探讨也有数控加工实践中常见问题的研究。通过这样的交流研讨，教师队伍中每个老师都对数控知识有了较为系统和全面的了解和掌握，有效提高了教师的教学水平。

四、结语

高级数控技术人才的社会需求，给应用型本科院校提出了一个重要人才培养的任务。数控技术是机械专业一门重要的归结性课程，本文通过对此课程实践教学模式的改革研究，构建数控理论与实训的平台，编写了应用型数控培训教材，创建实训运行机制和评价体系，较好地建设了师资队伍。这种促进应用型机械类相关专业的高级数控技术人才培养模式的改革，将使整个培养模式更加符合高等教育培养应用型本科人才的特点，更好地适应现代制造技术对高级数控技术人才培养的要求。

[责任編辑：王辰]