本科数控实践教学体系构建研究

江桂云 黄福林

摘要：针对当前数控装备由中低端向中高端转型升级对社会高层次、高技能复合型数控人才的迫切需求的现状，从培养目标、课程体系、实验室建设、工学结合、师资队伍建设等方面研究了数控实践教学体系构建的相关问题。

关键词：数控；实践；教学体系；高层次人才

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）07-0162-02

近年来，数字化制造技术正朝着智能制造方向发展，数控机床、工业机器人使智能生产或者“无人化”工厂成为发展趋势。中高端数控机床将成为机床行业未来十年的增长主力[1]。数控行业对人才的需求将从粗放式的中低端人才转向中高端复合型数控人才的需求上来[2]。对数控技术人才学历状况进行的调研表明，本科以上学历仅占1.1%，本科及大专学历占40.3%，中专及以下学历占58.6%；数控高层次复合型人才目前在企业中所占比例仅为3.52%[3]。“工业4.0”和“中国制造2025”催生高端层次的多学科交叉数控复合型人才，需要在知识结构和能力结构与之相匹配[4]，本科院校应建立与之相适应的高端数控人才培养教学体系。通过分析本科院校数控实践教学建设中的相关问题，改革传统数控课程体系和实践教学模式，探索一套行之有效的数控实践教学模式和运行体系，提升数控高技能、高层次人才的培养水平和质量。

一、数控实践教学现状

（一）对数控高层次人才培养目标不清晰

各高职、中职学校目标定位明确：培养一线数控操作工人、数控编程员、数控机床安装、调试、维护等技术人员[5]。而本科院校机械类专业对学生的培养定位为机械高级工程技术人才，并不专门针对数控方向。只有部分院校把数控技术作为专业大类中的一个方向，而多数院校是以机械类来代替做数控方面的工作，缺少对数控高层次、复合型人才的目标支撑。

（二）数控师资队伍建设不够

从现有师资结构上看，本科院校具有相当数量的机械类高级工程师、实验师、工程师。但在数控教学中更多的是配合数控理论课实训，处于从属和次要的地位，实训也基本以中低端数控机床操作、加工为主体。本科院校对数控实践教学重视不足，缺少高层次、高素质的数控技能培训师资队伍。

（三）数控实践教学培养模式不完善

本科院校对数控人才培养，有两种情况：一是有专门的数控专业方向；二是在课程体系中开设1—2门数控方向的课程。数控方向课程以理论教学为主，教学实习、实践安排与机械大類的实习、实践安排基本一致，缺乏针对性，没有为数控方向建设专门的数控实验室和构建专门的实践教学体系，在数控师资、数控实验室建设方面都比较滞后。

二、数控实践教学体系研究

要建立一套符合当前本科院校的数控实践教学体系，需要有清晰的本科数控人才培养目标，并且在课程体系、实践教学模式、实验室建设、师资队伍建设等方面有具体明确的制度和措施，下面分别说明。

（一）数控实践教学培养目标的研究

传统数控实训是为数控理论课程服务，仅有简单的数控操作和技能培训。新的培养目标应以中高端数控机床或数控加工制造系统（如FMC、FMS）为主，扩展到智能化机器人、自动化生产线为一体化的技能培训，使学生具备对中高端数控机床、数控加工制造系统（如FMC、FMS）、自动化生产线进行程序编制、操作、管理、维护的能力。

（二）数控课程体系的改革探索

1.增加数控应用方向的专业模块课程。开设数控应用方向的专业模块，包括《数控工艺与编程》《数控工具》《数控机床维修》《数控系统》等课程，形成相对完善的数控课程体系。

2.改革传统《机械制造技术基础》《机械设计》《机械工程测试技术》《机械电气控制及自动化》《微机原理与接口技术》等课程的教学内容。《机械制造技术基础》需以数控机床、数控刀具、数控机床用夹具、数控加工工艺、自动化生产线为课程教学主线。在《机械设计》课程中，融入数控机床的滚珠丝杠副、滚动导轨、直线导轨、齿形传动带等内容；在《机械工程测试技术》课程中融入数控机床的传感器内容；在《机械电气控制及自动化》融入数控机床电气控制与PLC的相关内容。在《微机原理与接口技术》中融入数控机床接口内容等。

3.将《机器人技术基础》设置为本科机械专业必修课程，围绕机器人、数控机床，开展数控自动化生产线的综合实训，训练学生对现代数控制造系统、机器人自动搬运、自动上下料、自动装配等的高层次复合技能。

（三）高端数控实验室建设方案探索

要培养高层次的复合型数控人才，需充分整合数控实验教学资源，开展以下工作。

1.高端数控实验室建设思路。整合现有数控实验资源，构建以机器人、高档数控机床、物料传输搬运系统为主体的现代数控加工制造系统（FMC、FMS）、自动化生产线。开展对高端数控机床的操作、维护、编程，自主设计、改造数控机床等实训。

2.数控仿真实验室建设的研究。数控加工仿真是数控机床在虚拟环境中的映射，数控加工仿真技术已经成为CAD/CAM领域的关键技术之一[6]。数控仿真实验室从两个渠道进行建设，其一，通过教师自主开发的数控仿真模块资源，模拟机电数控维修，数控加工自动化生产线的制造、装配过程。其二，配置商用数控仿真软件，实现主流数控系统的加工过程及编程仿真。

（四）工学结合探索

建设功能较全、设备先进的高端数控实验基地需要大量的资金投入，即使如此，离真正高端制造企业的数控加工差距还很大[7]。必须让学生参与到企业的高端数控制造过程中，需要探索与高端生产制造企业联合的方式，建设高端数控加工的校外实训基地，通过顶岗实习方式，使学生在数控柔性制造系统、柔性加工中心、数字化、智能化生产线上进行全面的实训。

（五）数控实践师资队伍建设

本科院校数控技能教师中多数人学历层次低、年龄偏大、知识老化严重，缺少高端数控新技术。当务之急，一方面更新其知识结构，进行数控学科前沿知识的培训，如高端数控系统、机器人、数字化生产线等。另一方面，改善实训教师的学历、年龄结构，如引进硕士或博士担任数控实训教师，安排理论课的教师担任高端数控加工和数控自动化生产线、机器人等的实训。

此外，让实训教师到先进制造企业中的柔性制造系统、自动化生产线进行数控群控、直接控制系统、智能化生产制造的培训，提升数控师资队伍的整体水平。

三、结语

结合当前数控装备由中低端向中高端转型升级对社会高层次、高技能复合型数控人才的迫切需求，开展基于高端数控人才培养的实践教学模式的研究与实践，探讨适应智能制造需要的高端数控实验室建设手段，探索高水平的数控实践师资队伍建设思路。通过充分利用虚拟实验教学、工学结合等手段，形成数控实践教学新模式，构建相对完善的数控实践课程体系，提升数控人才培养的质量和水平。

参考文献：

[1]中国制造2025[Z].北京：人民出版社，2015.

[2]中国教育科学研究院课题组.完善先进制造业重点领域人才培养体系研究[J].教育研究，2016，432（1）：4-15.

[3]明兴祖，何国旗，熊显文.数控系列课程教学改革与建设的探索与实践[J].高等教育研究，2011，（9）：73-76.

[4]李纯彬，邹新兰.数控技术专业实践教学改革探索[J].河南机电高等专科学校学报，2007，15（6）：125-126.

[5]段性军.数控技术专业实践教学标准的构建分析及探索[J].科教导刊，2014，（4）：62-63.

[6]李永祥，王峰，兰菲，虞付进.虚拟仿真系统教学法在数控教学中的应用[J].浙江师范大学学报（自然科学版），2015，38（3）：326-331.

[7]刘济慧，邹二勇.深入校企合作提高数控实训教学效果的研究探索[J].中国现代教育装备，2016，243（6）：135-136.