基于工作过程的数控加工工艺编制与实施课程开发

张国政 刘 顺

安徽机电职业技术学院 安徽芜湖 241000

基于工作过程的数控加工工艺编制与实施课程开发

张国政 刘 顺

安徽机电职业技术学院 安徽芜湖 241000

结合数控加工工艺编制与实施课程开发，探讨现代高等职业教育教学改革基于工作过程的课程开发流程。在课程内容的开发方面，运用成组技术的相似性原理，提出以“复合零件法”和“复合路线法”进行教学载体的选择，完成了课程学习情境的设计，值得类似课程开发的借鉴。

工作过程；数控工艺；教学载体；学习情境

近年来，随着国民经济发展的需要和受国外先进职业教育理念的影响，高等职业教育作为国民教育体系中一种类型教育已呈现出独自的特点。高等职业教育的重要特征是工学结合，这点已被职业教育、企业及社会认同。从高等职业教育在数控加工技术类技能型、应用性人才的培养，结合国家、省级和地方等级别的数控类职业技能竞赛的开展以及现代制造企业实际生产情况等方面来看，职业教育课程改革势在必行，探索一条符合职业教育规律和企业实践工作过程相结合的途径，改革与开发基于工作过程为导向的课程不仅体现“工学结合”的特色且切合实际。

国内高职院校已有开发类似的课程，基于工作过程的课程开发思路都比较明确，但课程开发的学习情境设计环节还有所欠缺。文章结合安徽机电职业技术学院国家重点培育数控技术专业的核心课程—数控加工工艺编制与实施的改革为实例，从以下几方面进行探讨。

1 基于工作过程的课程开发流程的探讨

1.1 课程开发要紧扣专业改革与建设

开发和改革一门课程一定要立足于专业课程体系，专业课程体系的构建是以专业人才培养目标、培养规格及人才培养模式而定。以此推论，课程是要分担或支撑人才培养目标中所要求的知识、技能和素质，从而确定课程的性质，即该门课是一般课程、主干课程还是核心课程。若课程的建设脱离专业建设，则课程只是孤立的培训教本。

以数控技术专业建设与发展为例。2004年，社会紧缺数控机床操作工60万人，教育部已将数控技能型人才培养定为国家紧缺人才培养专业之一，从2005年安徽区域的2年制数控技术专业的改革与建设至2008年就结束了2年制的招生。通过短短3年的教学可以发现，数控机床操作工不适合由高等职业教育数控技术专业培养，它应该是由中等职业教育来完成。由此可见，开发一门课程只有紧扣专业改革与建设，才能做到有的放矢。

1.2 课程开发的基本流程

借鉴德国职业教育模式以及国内职业教育专家所研究的相关成果。开发基于工作过程的数控加工工艺编制与实施课程基本流程(如图1所示)。

图1 课程开发的基本流程

(1)通过对地方周边企业展开调研，就企业对高等职业教育数控加工技术类毕业生的需求(包括需求量、规格)，搜集寻找现代制造业中的一些典型工作任务，并对企业实际的典型工作任务(由课程开发小组的专业教师)进行分析、整理与归纳。

(2)进行“基于工作过程的职业资格研究”，将行业分析(通过国家劳动部门颁发的数控加工各类、各级别的职业资格标准以及各级别数控技能大赛文件等进行归纳分析)、工作分析和工作任务分析结合在一起，同时兼顾工作过程分析、生涯发展和教学设计，并通过实践专家研讨会等程序化的方法来开发课程标准和课程内容体系。

(3)通过职业教育认知规律，将从企业寻找的典型工作任务与工作内容、行业分析的知识与能力点等提炼出学习任务。

(4)按照工作过程系统化的原则确定课程结构，将工作过程结构完整性(行动导向六步骤)、工作要素的全面性(即工作任务、工作对象、使用工具、工作方法、劳动组织、工作人员与工作成果)和包含“工作过程知识”等三方面结合起来，确立完整的课程结构。

(5)结合学生职业成长规律和职业生涯发展规律，寻找合适的“载体”。

(6)遵循从简单到复杂、从初学者到实践专家的发展阶段，设计若干学习情境，并以“课业”的方式组织课程内容。

(7)以行动导向教学观(即资讯、计划、决策、实施、检查、评价)组织课程学习内容，促使学生为达到学习目标进行的有意识的行为，学生通过主动、全面和合作式的学习，达到脑力劳动和体力劳动的统一，探索现代职业教育行动导向教学方法和传统教学方法的融合，编写出可供学生自主学习的学习资源库(或可供教师引导教学的“教案、讲义”)。

(8)探索与开发课程相配套的“专业教室和工学结合式学习岗位为代表的教学环境”。

(9)根据课程开发方案，实施和检验课程开发方案，并探索以“工作过程中的教学做”过程控制为基本特征的质量控制与评价体系。

根据以上流程的分析，我们将就课程内容开发做重点讨论。

2 基于工作过程的课程内容设计

2.1 成组技术在课程开发中的应用

顾名思义，课程的主要载体是零件，通过对长三角周边现代制造企业的调研，现实加工的零件类型很多，但总体都有相似之处，除了一些特殊零件、复杂零件和标准件之外，据有关资料统计约有70%的零件是相似零件，主要表现在结构相似性和工艺相似性两大方面。利用零件“相似性原理”的技术即“成组技术”，该技术是制造业的一个哲学概念，它涉及具有相似或相关属性零件的标识和分组，这样可以在生产过程的设计或制造时得益于它们的相似性。

由于零件无论是简单还是复杂，其工艺过程都是一个完整的工作过程，任何工艺人员都要完成“读图、分析、制定方案、文件编制、实施评估、修改完善”等必要的工作环节，这些环节包括了完整的工作要素和必要的“工作过程知识”。为了便于学生在学习的过程中掌握零件工艺分析、编制与实施工艺文件的方法、必要的理论知识和必须的实践技能。按照工作过程系统化的原则，根据成组技术的“相似性原理”来改革课程内容结构是可行的。

2.2 合适教学载体的选择

合适的教学载体需具有典型性、代表性、覆盖性、实用性和综合性等。载体的类型很多，可以是一个案例、一个项目或一种实物等。作为教学载体来说，一方面要能代表企业典型零件加工的工作过程，另一方面在教学环境中便于开展教、学、做。通过对周边制造企业的广泛调研，经过企业专家和职教专家的研讨，由课程开发小组整理异形具有代表性和典型性的企业零件图纸，但这些零件图纸不能直接作为课程的教学载体，虽然它们具有一定的典型性、代表性，但用于教学过程中并不能涵盖课程的相关知识点、技能点，有的甚至有很多重复之处，需进行修改、完善。为此，我们在零件相似性原理的研究基础上，将企业零件图纸进行一系列的“教学加工”—按照零件的结构类型特点，将零件划分为“回转体类零件”(如轴、套、管等零部件)和“非回转体类零件”(如模具类零件、箱体类零件及其他异形类零件)2大类。其中，“回转体类零件”的加工工艺主要以数控车削加工工艺为主，包括回转体的各个内外圆柱面、圆锥面、圆曲面、槽、螺纹等工艺结构；“非回转体类零件”的加工工艺主要以数控铣(或加工中心)加工工艺为主，包括孔、型腔、轮廓、曲面、槽、螺纹等工艺路线。

根据学生职业成长规律和职业生涯发展规律，以上所划分的2大类型零件不能直接作为教学载体。一方面，我们发现“回转体类零件”在结构上具有“叠加性”，按照成组技术中的复合零件法，将“回转体类零件”细分为简单轴件(如心轴、光杆轴等)、阶梯轴件(如传动轴、转轴等)、螺纹轴套件(如管接头)以及轴套配合件等4种结构从简单到复杂的类型；另一方面，“非回转体类零件”在工艺路线上具有“叠加性”，按照成组技术中的复合路线法，将“非回转体类零件”细分为孔类零件(如定模板、动模板等)、型腔及外轮廓零件(如凸模、凹模、箱体、壳体、叶轮等)、异形零件(如夹具体、连杆、拨叉等)和车铣复合零件等4种工艺路线从简单到复杂的类型。我们将以上8种类型零件作为教学载体，并以案例的形式呈现出来，这样便于开展教、学、做，不仅了解了企业零件加工工艺过程，而且也掌握了必需的理论知识、技能，从而培养学生逐步具有数控加工工艺分析、制定、文件编制与实施的综合应用能力。

2.3 学习情境的设计

搜寻好合适的课程教学载体后，课程开发的关键环节就是学习情境的设计，设计学习情境是为了组织课程内容，学习情境设计需遵循从简单到复杂、从初学者到实践专家的发展阶段。为此，按照以上教学载体的划分情况，课程设计了8个学习情境，每个学习情境布置2个学习任务(课业)，这2个学习任务之间是相互支撑，并非独立存在，后一个学习任务是前一个学习任务的具体学习案例。其中第一个学习任务是学生在学习过程中在教师的指导下明确学习任务、具体工具、相关知识、技能及学习目标，教师在教学过程中采用必要的讲授方式、引导方法、案例讲解等方式组织教学内容；另一个学习任务是学生根据前一个学习任务的学习与实践过程，由学生自己主导完成，并将最终的结果提交给教师进行评价和总结。如此反复，学生通过“学中做”和“做中学”的过程达到自主分析零件数控加工工艺能力的目标。

为了进一步表明学习情境的设计是按照由简单到复杂、由易到难，并结合学生的职业认知规律和职业成长规律而完成的，设计了表1所示的学习情境设计安排表。

表1 学习情境设计安排表

5 孔加工工艺1.数控铣床操作及铣削加工工艺认识 1 0 2.动、定模板零件加工工艺编制与实施6 型腔及外轮廓加工工艺1.模具数控铣削加工工艺的认识2.凸、凹模零件加工工艺编制与实施7 异形零件加工工艺8 1.数控机床夹具的设计1 6 2.拨叉零件加工工艺编制与实施8 车铣复合零件加工工艺1.数控铣仿真加工与自动加工技术以“复合路线法”将企业零件进行“教学加工”，形成加工工艺路线由简单到复杂的典型零部件。2 0 2.叶轮轴车铣复合零部件加工工艺编制与实施

学习情境设计还需要注意以下几方面：

(1)学习情境设计的原则必须遵循认知规律和职业成长规律，所设计的学习任务(课业)是由简单到复杂。

(2)每个学习情境里所设计的学习任务不应过多和重复，学习任务的内容是根据课程标准来设计的，其内容在整个专业课程体系中具有承上启下或支撑的作用，不能随意设计与课程目标无关的学习任务。

(3)每个学习情境的课时安排是根据教学环境而制定的，其中第二学习任务的完成最好在理实一体化教室或现场实训教室里完成。

(4)具体的教学载体需对企业的典型零件进行必要的“教学加工”，尽可能避免使用企业真实的零件。

3 结束语

课程的开发与改革是高等职业教育教学改革的核心，文章以数控加工工艺编制与实施课程开发为实例，探讨了基于工作过程的课程开发基本思想和流程，尤其是针对课程内容开发的关键环节提出了运用成组技术中“相似性原理”，按照“复合零件法”和“复合路线法”将企业调研的典型零件进行归类，形成了合适的教学载体，设计了8个学习情境，同时使得现代制造技术在课程开发中得到了很好的融入和应用。

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[5]张国政.案例教学在数控加工工艺课程中的应用[J].中国现代教育装备，2008，8

Abstract: This paper combines the curriculum development of NC machining process establishment &implementation, discusses the course of modern high vocational education pedagogical reform based on working process. In aspect of curriculum contents development, applies with the principle of group technology, then puts “compound parts method” and “compound paths method” forward proceeding teaching carrier choice,and implements the design of study circumstances, which draws on the experience of the similar curriculum development.

Key words: working process; numerical control process; teaching carrier; study circumstances

Curriculum development of numerical control (NC) machining process establishment &implementation based on working process

Zhang Guozheng, Liu Shun
Anhui vocational college of mechanical & electronic technology, Wuhu, 241000, China

2010-10-12

张国政,硕士,讲师。刘顺,本科,数控技师。

中国教育学会教育机制研究分会“十一五”科研规划课题(编号：KC077)；安徽机电职业技术学院2010年资助精品课程项目。