工程专业认证驱动下的“数控技术”课程教学模式探讨

孙业荣，易克传，张春雨

（安徽科技学院 机械工程学院，安徽 凤阳 233100）

为了促进高等工程教育质量的提高，建立高等工程教育质量监控及保障体系，提升高等工程教育的国际认可度，2006 年我国已启动高等工程教育专业认证试点工作［1］。 目前，国际上影响力最大的工程教育本科专业认证互认协议明确了工科毕业生和工程师的职业能力要求，提出了工程教育标准及工程师职业能力标准。2016 年6 月，工程教育本科专业认证实现与国际实质等效，工程师资格国际互认［2］。 “以学生为核心”“产出导向(OBE)”和“持续改进”是国际专业认证的核心理念［3］，因此，在教学过程中需围绕毕业要求和培养目标进一步探索课程体系、改进课程教学模式。

一、课堂教学模式探讨的必要性

“数控技术” 是机械设计制造及其自动化专业的一门专业必选（核心）课程，综合应用了机、电、控制及计算机知识，具有较强的理论性和实践性。 课程旨在培养学生在数控方面的工程意识和实践动手能力，特别是培养学生综合运用数控方面知识进行机电装备研发的能力，为今后从事机电控制设备开发和先进制造技术研发打下坚实基础。该课程以金工实习、机械制图、机械设计、机械制造技术、液压与气动传动、电工电子技术、单片机原理与应用、机械工程控制基础、传感与检测技术、机床电气控制技术为前修课程，与后续先进制造技术、机械制造装备设计、 自动化制造系统等专业课紧密衔接。课程开设时间：大三下，理论课48 学时，实验课6学时，共54 学时。按照工程专业认证的基本理念和标准，结合地方应用型人才培养的目标，分析专业认证对机械制造及自动化专业的要求，发现“数控技术”课程教学存在以下问题。

（一）理论教学内容缺乏新颖

“数控技术”课程重点讲授数控编程基础知识及数控原理，涉及较多G 代码、数控加工工艺和抽象的工作原理及推导公式，内容较枯燥无味，过分地注重原理的讲解， 缺乏对数控技术方面的新技术、新工艺的介绍，致使学生缺乏了解本学科发展前沿和最新科研成果及技术，失去了学习激情。 这与工程教育专业认证要求的以成果为导向、 以学生为中心的教育理念相违背。

（二）教学方法单一

课程内容多且涉及到较多专业基础课知识，尽管教师有系统地讲授完整个课程内容，但这种知识传授或单一灌输给学生的教学方法，压制了学生学习主动性，进而失去了学习的兴趣，缺乏提出、分析并解决实际工程问题的能力的培养，无法满足工程教育专业认证对毕业生的能力要求和工程要求。

（三）实验教学环节设置不合理

三次实验内容主要偏向数控编程，实验类型主要体现基础性，无综合设计型；而且实验课都安排在课程后期，即实验课内容不全面及时间安排不合理。 这制约了学生工程实践能力的培养，更谈不上解决复杂工程问题能力的培养。

（四）考核评价方式单一，缺少课程持续改进依据

期末考试（80%）和平时考勤（20%）成为传统的主要考核评价手段。这样的考核方式导致部分学生不重视课堂教学过程，误倾向考前搞突击，严重地打击学生学习的积极性。课程考试结束无目标达成度的分析。这些都无法体现工程教育专业认证关于持续改进的教学理念。

二、数控技术课程教学模式探讨

（一）理论教学内容的探讨

表1 毕业要求及对应指标点表

依据工程教育专业认证标准和机械设计制造及其自动化专业培养目标，结合社会发展对数控方面人才的需要，我们确立了本课程所支撑的毕业要求及对应指标点(如表1 所示)，优化理论课程教学内容，以充分反映机床数控技术的发展前沿和新成果。 具体体现在：

1.授课内容的整合。 理论教学内容着重在数控编程思路及工艺、 数字控制的基本原理及应用方面，略去了大量G 代码的繁琐介绍和工作原理的复杂公式推导过程，强调数控基本必备知识的同时，增加先进的数控加工方法和先进加工工艺， 以适应行业的发展对人才知识结构的多样化需要。

2.授课形式的变化。 增加前沿知识讲座，邀请企业专家以报告形式介绍数控技术的发展动态，拓展学生的专业知识面，激发学生的学习动力。

3.授课思路的优化。 结合当前实际工程问题，将典型的工程案例引入到理论教学课堂上， 通过“授课教师设问→启发学生的思考、 分析→小组讨论与交流→激发学生渴求需要解决实际工程问题的知识→授课教师讲授解决实际工程问题的知识点”逆向思维模式。如在数控编程模块，引入工程案列：典型阶梯轴的加工，传统思路是讲授数控加工工艺→介绍G 代码→讲解数控加工程序→加工，整个过程学生都是被动接受各个环节。而采用逆向思维模式是授课教师给出案例→学生思考采用什么类型机床加工， 分析如何加工→小组开始讨论、交流→学生脑海里产生了对知识的需求→授课教师讲授该阶梯轴加工所需要的知识点，满足学生对加工该阶梯轴所需知识的需求。整个过程学生积极主动学习各个环节，显著提高了学生对该课程的学习兴趣，使学生知识应用能力和复杂工程问题解决能力都得以培养，体现了工程教育专业认证的核心理念——“以学生为中心”。 同时，还可以借助互联网平台上提供的优质共享的学习资源，辅助学生预习和复习，培养学生自主学习、终身学习的能力和使用现代化工具的能力。

（二）教学方法的探讨

在以学生为中心、目标为导向的本科工程教育专业认证背景下，结合高校的地方办学特色和本科人才的培养目标，为培养学生解决复杂工程问题的能力，必须优化先行的教学方法，探索“以学生为中心”的“教师面授＋专家讲座＋案列教学＋教学做一体化”的混合教学模式（如表2 所示）。 针对课程内容的不同模块，采取与之相适应的教学方法。 如数控程序编制模块，引入典型工程案列，结合工程训练中心数控机床，把教师的“教”和学生的“学”有机结合起来，为学生营造培养主动思考、解决复杂工程问题能力的学习氛围，提高其工程意识和应用能力，以实现本课程对毕业要求指标点的支撑。

表2 教学方法表

（三）实验教学的探讨

依据本课程所支撑的毕业要求指标点和教学大纲，对三次实验教学内容设置、教学要求及实验类型进行优化（如表3 所示），建立了多层次的实验教学体系， 实验教学进度与理论课程进度相匹配，替代先前的片面性实验教学内容及集中安排。同时利用工程训练中心的教学资源，引导学生利用业余时间进入该中心进行自主创新的实践锻炼，以提高学生的实践工程能力和培养学生的工程意识，从而锻炼学生解决实际工程问题的能力。

表3 实验教学一览表

（四）教学评价体系的探讨

课程改革探索的成效如何，需要对课程进行考核，它既检验学生“学”的情况，又检验教师“教”的效果，需要建立一套完善的教学评价体系和课程达成度评价，以保证持续改进课程教学，从而实现工程教育专业认证的另一重要理念—“质量持续改进”。 所以，要优化先有的课程单一教学评价方式，紧密结合人才培养目标和该课程所支撑毕业要求指标点，建立过程性评价与终结性评价相结合的教学评定评价体系，并对课程进行达成度评价，评价要侧重考核学生利用所学知识综合分析和解决实际问题的能力。

在教学评定评价体系中，过程性评价占40%，主要包括：课堂笔记、课堂表现、平时作业、实验过程和实验报告；终结性评价占60%，主要考核学生对数控编程基本知识、数控基本原理及实际工程问题解决能力等的掌握情况， 采用闭卷考试形式，前五大题主要考查学生数控基础知识的掌握情况，最后一大题主要考核学生解决工程应用问题能力的掌握情况，全过程评定评价体系具体构成及评价细节如表4 所示，所有考试内容必须支撑课程目标和指标点。

表4 全过程评定评价体系具体构成及评价细节

控制原理、数控检测原理、数控伺服系统及机械结构等内容， 以卷面成绩的60%计入课程总成绩。 考试的题型为：填空题、选择题、判断题、简答题、计算与编程题。

在课程达成度评价中，根据课程目标所支撑的毕业要求指标点，确定过程性评价与终结性评价相对应的评价内容和目标分值，计算出指标点的达成度，然后加权，确定本课程的最终达成度。如果课程的分目标和课程总体达成度评价值均大于0.6，评价结果为达成。 课程的分目标达成度评价值小，说明学生对该部分的课程目标知识点理解不够透、掌握不够牢，需要在后续教学中加强学生在此方面能力的培养。 从而，形成了“评价—反馈—改进”闭环的持续改进机制。

三、结语

本文在工程专业认证驱动下，结合人才培养目标，围绕专业认证的三大理念，分析了“数控技术”课程现有教学过程中存在的问题，探讨出适合“数控技术”课程的教学模式，以激励学生的学习激情，使学生的工程意识和实践能力真正被培养出来，最终提高学生解决复杂工程问题的能力，培养出符合国际专业认证标准的现代工程人才。 同时，该课程的改革探讨也为其它专业核心课程的改革提供一定的参考价值。