新工科背景下应用型高校数控技术课程改革研究

邢剑飞 王 龙 郭文松 王旭峰 张洪洲

（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300）

0 引言

为适应新一轮科技革命和产业变革的新趋势，基于国家战略发展新需求，在立德树人新要求的背景下，提出了“新工科”工程教育的改革方向[1]。随着2017年“新工科”教育理念的提出和2018年教育部、工业和信息化部、中国工程院《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》教高〔2018〕3号的提出，标志着以“新工科”为主题的工程教育理念是我国从工程教育大国迈向工程强国的必经之路。“新工科”背景下，制造业的发展非常重要，制造业直接体现了一个国家的生产力水平，伴随着工科及制造业的发展，企业自动化和智能设备的应用增加了数控加工类人才的需求[2，3]，如何能够为社会培养有素质、有技术的专业人才是广大高校需要探讨并解决的问题，因此数控技术教学模式的构建及改革有着重要意义。

1 数控技术课程教学现状

1.1 数控技术教学模式

当前应用型高校数控技术课程的培养模式为：理论课程+实验课程（1+1模式），但主要以理论课堂教学为主，实验教学占比低，用于辅助理论教学。数控技术专业课是集机械、电子、自动控制与信息学科于一体的课程，具有较强的理论性，大部分授课教师在讲课过程中，注重教学大纲，主要进行相关基础理论与编程指令的讲解，忽视了实验教学模块的作用，存在理论知识明确，动手实践能力差的现象，导致学到的理论知识无法合理进行应用。传统的教学模式导致学生缺少对数控技术课程的感性认识，缺少积极主动性，学生对课程出现枯燥、兴趣低迷的现象，随着课程进度的深入，理论知识的叠加，教育理念不及时融入新的技术，使部分学生存在知识点混淆，理论无法联系实际，因此传统的课堂模式无法提高学生的专业素质，不利于学生的专业发展[4]。数控技术课程当前的教学模式，无法满足新工科的基本要求。

1.2 教师队伍

数控技术这门专业课具有较强的理论性和实践性，因此对教师队伍水平具有较高的要求，目前大部分教师的理论水平高，缺乏实践动手能力，并且部分教师是高校毕业后直接进入学校从事教学活动，接触数控技术工作及数控设备较少，缺少实战经验，实践课程多为实践基础的讲解，代入感较低，实践目标单一，因此会对教学实践活动的开展造成一定影响，也是目前导致学生动手实践积极性低的重要原因，教师队伍的实践教学水平制约着数控技术课程的专业教学活动。

1.3 教学内容

数控技术课程可为从事数控技术方面的工程设计与开发打好必要的基础，重点在于技术应用能力和实践能力。首先，在理论教学过程中主要是对数控加工程序编程指令、手工编程基本方法进行讲解，忽略了对零件材料特性的说明和加工工艺的分析，存在掌握数控加工指令却无法合理地编写出零件加工程序的问题；其次，在数控教学时多基于理论的学习，如计算机数控装置的硬件、软件、刀补、插补、伺服控制系统等内容，讲课过程中教师注重了系统的完整性，强调了基础的重要性，但是内容抽象，难以透彻地讲解其中的要点，致使学生学起来觉得枯燥乏味，创新能力偏低。随着社会经济的不断发展，社会需求不断增加，基于传统教学无法有效跟进数控技术的内容，实践教学出现对数控装备无法上手等问题，目前理论及实践教学缺乏新技术、新工艺的了解，教学内容与社会需求脱节成为制约数控课程发展满足新工科要求的因素之一。

综上所述，目前应用型高校中数控技术课程教学存在一定的局限性，制约了新工科工程教育的发展，为了解决上述问题，必须引入新教学理念，明确应用型本科在新工科背景下的培养目标和课程特点，以学生为中心，引入驱动教学法，培养学生数控技术专业课程的技术应用能力和创新能力。

2 新工科背景下数控技术课程教学改革

2.1 课程教学理念与培养目标改革

教育部提出新工科的培养目标，创新型、多元化的人才为今后培养方向，能为今后工业发展提供人才保障[5]。传统的教学理念不能满足新工科建设要求，因此需要对课程教学理念与培养目标进行改革，团队提出以学生为中心，以工业发展为导向，培养理论和实践能力强的创新型卓越工程人才的目标，以满足国家战略需求，培养适应新技术、新产业、新经济发展的工科人才。将理论和实践进行有机结合，引导学生适应数控技术发展趋势，不在进行填鸭式教育，注重以工程发展需求为导向，强调工程实践与理论相互结合，实施育训一体。保证数控技术课程教学的质量和教学效果，使学生能够满足今后社会发展对创新人才的需求。

2.2 教学方法的改革

数控技术集技术应用性与实践特性为一体，数控技术课程的学习，学生需要对基础理论知识掌握，掌握数控加工程序编程指令，掌握手工编程基本方法，了解计算机自动编程原理，从而对零件进行编程和加工。传统的教学方法是以语言传递信息为主的方法，包括讲授法、讨论法，借助多媒体进行讲授。讲授法能够使学生在较短时间内获得大量系统的科学知识。然而教学过程中会导致学生学习的主动性、积极性不易发挥，导致教学内容满堂灌、学生被动听的局面。因此结合新工科发展趋势，数控技术课程引入项目驱动教学法、模拟教学法等，能够提高学生的感官认知，还能提升其学习的主动性。

2.2.1 项目驱动教学，优化教学模式

项目驱动法是“以项目为载体、以系统化工作过程中的工作任务作驱动”的教学模式，这就要求学生在学习的时候不仅要掌握理论知识，还要会应用并且形成一套应用体系，理论课程带着目标学习，数控实践过程包含了加工工艺、数学处理、程序编制、数控机床的操作，实现零件图-实物的全过程[6]。

（1）项目确定与实施计划：项目驱动教学是以学生为主体，教师引导学生，项目的确定要遵守适用性原则、可行性原则、综合性原则三大原则。在项目任务确定后，教师进行指导，引导学生掌握知识点和技能，学生进行项目计划，制定模具各板块的加工工艺，各个阶段的时间安排，分工内容等，在现代化教学中，实施“做中教、做中学”项目教学模式，最终完成任务，进行自我评价，直至完成整个项目，掌握数控技术理论知识和实践能力。

（2）项目实施：项目的实施理论为基础，实践为重点，数控技术课程中理论课的学习就是为项目实施做准备，组织学生以小组的形式进行合作学习，学生根据制定的加工工艺，查询相关书籍、文献、实例进行工作思路确定和任务分工，项目实施过程也是最能激发学生动手积极性和兴趣的关键步骤。此过程教师全程跟踪学生实施过程，及时进行引导及答疑解惑，若在实施过程中有些较难的环节没有掌握，可以借助网络、信息构建网络交流群，进行小组讨论以解决问题，保证项目的完成。

（3）项目考核与评价：项目完成后，结合小组分工与实施计划进行打分，各小组进入互评环节，结合工艺合理性和加工尺寸精度，教师根据加工工艺、程序编制、加工实体等方面进行模块化打分，这样有利于分析各个环节出现的问题以及不足，从而可以进一步的反思和进步，最后根据每项目完成情况予以学生评价，完成验收工作。

2.2.2 仿真教学，提高教学水平

数控技术课程融入了计算机技术、自动控制技术等，是一门多学科交叉的专业课程，数控技术课程中讲授数控编程和实际操作时采用传统的教学方式易出现厌学、畏惧的现象。引入数控仿真软件进行教学，化抽象为具体，可以模拟出各环境下数控机床的工作状态，加工过程与显示过程可在三维或二维数控环境中显示，学生们可独立在仿真界面观察数控加工的整个过程，能够将枯燥无味的知识点形象地展示，以便于更好地熟悉数控加工的过程，从而降低数控机床加工实训环节出现事故、机床损耗严重等问题的概率。一套仿真软件可模拟多系统机床操作，以网络为搭建平台可与学生更好地交流沟通，结合理论学习和实际操作能够提高学生积极性，弥补数控机床不足，对数控操作技术进行全面的教学，提高教学水平。

2.3 师资队伍培养

习近平总书记在全国教育大会上指出“教师是人类灵魂的工程师，是人类文明的传承者”，坚持把教师队伍建设作为基础工作。建设社会主义现代化强国，对教师队伍建设提出新的更高要求，在新工科背景下，高校需要培养出适合现代制造业需求的技术型和实践性人才，首先教师要立德树人，师德为范。为提高教师专业素养，通过校企合作，将产学研特点释放，学校联合企业通过“培养、实践、参与、研究”等途径开展针对学院的专业带头人、骨干教师、青年教师的全方位培训，以“第二课堂”等方式推动校企合作，发挥教师在其中的作用，建立一支结构合理、教学水平高、实践经验丰富的应用型师资队伍。引导专业教师参与科研，培养教师的工程意识和创新意识，使其在科研背景下实时了解研究领域前沿，实时进行知识更新，科研辅助教学，激发学生兴趣，改进教学效果。

2.4 考核方式的修订

传统的考核方式由两部分组成：期末成绩（70%）+平时成绩（30%），其中平时成绩包含了学生理论课考勤、作业、实验课考勤、实验报告、平时回答问题这几部分；将课程考核方式进行调整，由三部分组成，分别为：期末成绩（60%）+实验成绩（20%）+平时成绩（20%），其中平时成绩包括创新创业比赛、申请专利、参与教师项目等，这样不仅提高学生实践兴趣和创新能力，还能够解决理论和实践衔接不紧密，不融洽等问题，提高学生专业素养。

3 结语

在新工科背景下，应用型大学面临新形势、新任务的挑战，数控技术课程也要主动适应企业发展对人才的最新需要，结合我国“新工科”工程教育理念进行了课程改革，提出了以学生为中心，以工业发展为导向，培养理论和实践能力强的创新型卓越工程人才的目标。结合传统教学的不足融入了项目驱动教学和仿真教学法，提高整个教学过程学生的积极性和参与性，结合师资培养提高教师的教学水平，完善师资队伍的建设。通过课程考核修订，不断提升学生的主观能动性，让学生成为主体，提高动手实践能力和解决问题的能力，整个教学过程中实现了将理论实践有机结合，保证了教学质量，符合新形势下对实践性高素质人才的需求。