基于工程教育认证的数控技术课程教改研究

万智辉， 徐英帅

(东华理工大学 机械与电子工程学院，江西 南昌 330013)

数控技术是制造业的核心技术，是一个国家工业水平的标志。许多行业的生产都离不开数控技术，它是我国加快转变经济发展方式，实现机械产品从“制造”到“创造”升级换代的关键技术之一。在世界经济全球化的今天，工程人才也在全球同步流动，这就要求对培养工程师的高等工程教育的学制与质量进行多边互认，即开展工程教育认证。工程教育认证是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。在工程教育认证标准下，对数控技术课程进行教学改革，可为工程专业工程教育认证提供经验，促进应用型高级工程人才的培养。

1 工程教育认证背景下《数控技术》课程的教学要求和人才培养目标

数控技术涵盖机械、电子、计算机、自动控制等多门学科，是多学科知识的交叉综合、升级集成，是机电系统高度融合的新学科，是机械制造业的核心技术。随着产业的发展，行业对数控人才的需求也由过去的操作机床为主，演变为能操作数控机床、进行数控程序编制、进行数控机床安装调试和维修维护，同时还能设计数控机床机械结构和电气系统、进行数控系统的选型、完成机床数控化改造的复合型高级人才[1，2]。而实际教学中，部分本科生及少部分院校教师对数控编程更重视，认为是数控技术最有用的知识，却不够重视数控技术课程的核心机电一体化综合知识，造成学生机电知识不够，后续能力难以提升。所以本科生数控技术课程人才培养目标为：学生应系统扎实学习数控技术理论知识，掌握数控原理，知晓数控技术机电系统的原理及集成，具备初步分析现场生产问题，解决实际工程问题的正确思路和初步能力。

2 目前实际教学中存在的主要问题

学生在进行数控技术课程学习时，理论课堂看似基本能够同步跟进，只是在个别综合知识交叉章节的学习中显得吃力，到了实践环节表现出不够积极、主动，缺乏自信，未能将理论知识应用于实践，体现出理论教学和实践环节的脱节。用人单位普遍反映毕业生的动手能力较差，其中一个主要原因就是专业教学中实践与理论存在一定的脱节[3]。究其原因主要有：(1) 数控技术理论知识的综合性很强，多内容交叉，易造成讲授主线不清晰、知识点杂乱、衔接不紧凑等问题，加上理论课时较少，很难详尽展开。这就造成学生在进行实践环节时理论知识不够用，反应跟不上。

(2)硬件教学条件不足，数控实验实训设备数量仍然严重不足，学生独立动手操作机会少。目前数控技术课程总学时46节，理论课时36节，实验课时10节，实践环节还有一周的数控实训。实验课中主要实验设备是一台数控系统综合实验台和十台数控编程模拟器，编程模拟器可进行简单的插补验证实验和编程仿真实验，而对于数控系统中的电气原理、原件构成、PLC控制、机电联调、故障诊断等均要用到数控系统综合实验台，但受限于设备数量，难以开展一对一的实验教学；为期一周的数控实训主要内容为数控加工，同样大大受限于数控机床的台套数，这都制约了实践教学的充分开展。

(3)“双师型”师资队伍的培养不足。现在很多院校的数控技术课程理论授课教师和实践环节授课教师是分开的，理论授课教师理论基础扎实，但在实验实训中的技能、经验不足；工程系列实训教师操作加工技能较好，但教学基本理论和方法欠缺。面对同一对象，很难保证教学的延续性。

数控技术是实践性很强的综合技术，在理论上要有扎实的多学科交叉的综合知识素养，在实践教学中要熟悉数控系统，能进行机电联调和机床基本维修维护，能操作机床并编程加工。只有具备一专多能的“双师型”教师，才能培养出一专多能的高素质人才。

3 《数控技术》课程教学改革探索

为进一步提高本科院校高素质工程人才的培养，围绕工程教育认证要求，结合学校实际情况，从多方位探讨开展数控技术课程教学改革。

3.1 教学内容及课时的改革

针对数控技术课程教学内容多学科交叉、多知识点、一些章节有理论深度、课时少的多重特点，对其授课内容进行精选优化：相对淡化复杂的轨迹控制算法，淘汰穿孔纸带等老旧内容[4]。将数控原理、手工编程、基本插补方法、刀具半径补偿、数控软硬件结构、伺服系统、检测系统的编码器及光栅等作为掌握内容；将数控编程的数值计算、加减速控制、数控系统软硬件工作方式、数控机床结构等作为了解内容[5]。同时，教学课时数可适当增加4～6节理论课，实验内容减少验证性实验，比如逐点比较法插补、DDA插补实验一次即可，尽量增加数控系统机电联调的综合性实验。

3.2 实践性环节教学改革

(1)针对实训设备不足的问题，可充分利用虚拟仿真软件，增加数控实训仿真教学。比如南京斯沃数控仿真软件，可以让学生一对一提前熟悉不同数控系统的操作界面，进行零件仿真加工。

(2)规范实践教学内容，编写实验实训指导书。因全国不同高校的具体情况不同，实验实训条件差别很大，各校应根据自身的特点，结合具体教学情况开展切实可行的实践教学，具有通识性、代表性、可选择性的实验实训指导教材是开展实践教学的重要指导材料，亟待规范建设。

(3)加强校外实训基地的建设。数控技术课程是一门实践性很强的课程，校内的实训设备是有限的，各种生产实习的场景也相对单一，所以要加强校企合作，建立校外实践教学基地。通过参观、现场教学等实践教学环节，使学生对各种类型数控机床的结构、组成和工作过程有深刻的认识，对数控机床的设计、安装、调试有一定的理解。理论和实践有机结合，既可提高学生的综合能力，也可以提高教师的综合素质。

3.3 教学方式手段的改革

(1)建设数控技术课程虚拟仿真实验平台。随着VR技术在教学中的应用发展，可采用三维视频动画介绍数控机床的基本知识、机械结构、数控系统、伺服系统、数控加工工艺、数控程序编制和数控机床安装、调试、故障维修等内容，通过视频动画演示使学生更直观清晰地深入课程主题，虚拟仿真实验平台还植入了一系列数控机床的模拟实验操作，直接拉近了理论和实物之间的距离。

(2)加强网络数字化教学资源的建设，构建线下学习形态优势和数字化线上学习形态优势有机结合的混合式教学模式。要充分利用当前发达的信息技术及网络资源，鼓励引导教师构建一种教与学的新模式，改变传统定时定点的单一课堂教学方式，克服网络学习效果碎片化、学习环境虚拟化的缺点，对两种学习形式中的各种学习要素进行有机融合，应用教学理论，协调各个要素，将不同的教学内容匹配相适应的教学手段，发挥混合式学习的优势，克服数控教学中的问题，实现教学优化[6]。

3.4 加强教师实践能力培养

数控技术课程涉及到多学科交叉的综合知识，授课老师在理论教学中一般能够不断学习积累，适应理论教学要求，但在实践教学中往往欠缺操作技能和经验，这就要求一方面任课老师要主动提高自己的实践动手操作能力，积极参与生产实践和科研之中；另一方面学校必须对任课教师拟定切实可行的培训方案和计划，较全面系统、有针对性地培养“双师型”教学人才。比如，要提高理论教师的机床操作加工技能，有必要建立导师制。充分利用学校工程训练中心的软硬件资源，给理论教师配备经验丰富的车工、铣工、加工中心操作工作为其导师，以提升教学能力为核心，形成“老带新”、“传帮带”的良好局面[7]。

3.5 改变课程考核方式

数控技术课程的考核主要由理论和实践两部分组成。实践一般又由课内实验课和实训环节组成。课程考核既要考核理论知识，也要注重基本技能和专业技能的考核，考核学生应用理论知识的能力、基本操作能力、维护调试基本能力等。所以应合理设定总评成绩的构成百分比，注重平时的学习考核，根据实践安排量化并细化实践能力考核指标，让学生经过完整的学习应用过程，培养学生的综合能力和全面分析解决理论及实际问题的能力。

4 结束语

按照工程教育认证标准的要求开展“闭环式”的数控技术课程教学改革，以学生为中心，合理制定数控技术课程培养目标，构建完善的教学环节和管理过程，形成合理的考核评价指标，建立毕业生跟踪反馈机制，并在良好的师资和教学条件下保证教学过程质量的持续改进。如若课程教学不能满足预期的毕业生能力要求，或是课程培养目标没有反映毕业生5年左右在社会与专业领域预期能够取得的成就，再或是提高教师工程能力的措施不够具体等[8]，说明还需继续完善课程的教学改革。课程的教学改革是长期的、不断创新的过程，因而其实施过程也需要调整。