培养创新人才的《数控技术》课程教学改革与实践

2013-08-15汤迎红邱显焱

科技视界 2013年24期

汤迎红邱显焱刘冰

（湖南工业大学机械工程学院，湖南株洲 412008）

0 引言

21世纪机械制造业的竞争，实质是数控技术的竞争。数控技术是影响其制造能力和水平的基本、核心技术，是国家科技、生产力水平的重要表现。数控技术的竞争，归根到底是数控创新人才的竞争。我国制造业要打造“中国制造”的品牌，要真正成为“世界加工制造中心”，必须有先进的制造技术与一大批掌握先进制造技术的创新人才作为支撑。因此，分析数控技术课程教学现状，研究教学改革方案，具有十分重要的意义。

1 数控技术课程教学现状

数控技术是电子技术、计算机技术、自动控制技术、自动检测技术及精密机械等相互结合的一门综合性技术。其属于多学科交叉融合、相互渗透的边缘学科，内容多而繁杂、实践性强而且课时少，是一门难教且难学的课程，主要存在以下问题：

1.1 教学内容更新不足

随着计算机及电子技术的高速发展，数控技术也正在发生根本性技术更新，数控技术课程教学内容必须与时俱进，必须抛弃一些严重过时，实用性低的内容，着重数控技术领域的新技术、新趋势。例如手工编程环节大多停留在编程基本代码这层次浅、系统性差的层次；插补原理环节着重于枯躁繁琐的数学公式的推导；依然保留穿孔带、软盘等已经过时基本不用的程序载体……

1.2 教学内容主线不清晰

由于数控技术属于多学科、多课程内容交叉的课程，很多教材在编写时显得内容不够集中、衔接不紧、知识点杂乱，使得本身就缺乏相关基础知识的学生更是难以理解。

1.3 教学方法陈旧，忽视创新能力的培养

一直以来，本科院校学生在学习数控技术课程时，以老师进行理论讲授、辅以部分认知型实验、然后进行闭卷理论考试为主，一切按部就班。实验过程则以认知性和验证型实验为主，综合性、设计性的实验很少，更没有自主开发的实验项目，实验内容与生产脱节，实验效果停留在对理论的加深，学生没有独立思考和创新的空间，也没有动手的余地，培养出来的人才只能限于纸上开机床。

1.4 数控实训设备条件数量严重不足

实践教学环节在整个课程的教学中具有举足轻重的地位，虽然近年来数控实验设备的投入不断加大，但是学生人数更多，每个学生的独立动手实际操作机会很少，很多时候是老师做实验、学生在围观、部分学生在参观，更谈不上对大型、复杂的数控设备进行了解和体会。

1.5 优质师资缺乏

数控技术是多学科交叉融合、相互渗透的边缘学科，而且新技术不断出现，对理论课老师和实验课的老师的知识结构和认知能力要求都很高。然而很多院校，理论教学的老师教理论，实践教学的老师带实践，二者缺乏交集，缺乏必要的数控技术专业技能培训，教师认知水平经年不改。

针对以上在数控系列课程教学上的不足，需深入进行数控技术课程改革与实践。

2 课程体系和教学内容改革

2.1 课程体系的构建

课程体系的改革重点是对原有的课程体系进行优化组合，通过整合课程体系，满足数控专业课程教学的需要。数控技术课程中的很多内容和其他课程有交集，这就要求在制定教学大纲的时候，规定出侧重点。例如位置检测元件主要在机械工程测试技术课程中讲解、计算机数控装置主要在微机原理课程中讲解、在机械CAD/CAM课程中着重三维建模自动生成加工程序……，因而数控技术课程的教学重点在数控编程和数控操作。在实践教学环节，从开放性实验室、认识实习、金工实习、数控实训、职业技能数控考证到数控方向毕业设计（包括数控毕业实习、数控毕业设计）贯穿于大学四年。

2.2 教学内容设计

2.2.1 推陈出新，扩展新技术

随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着运行高速化、加工高精化、功能复合化、控制智能化、体系开放化、驱动并联化、交互网络化等方向发展。因此在教学过程中，应掌握数控技术的发展动态，合理更新教学内容。例如：在手工编程环节，可适当突出技巧性、实用性更强的固定循环指令、子程序、宏程序等知识；在加工中心教学时，突出数控机床柔性化、集成化的优势和趋势等。

2.2.2 淡化理论，强调应用性

教学过程中强化课程应用型部分，相对淡化理论偏深的数控原理等内容，注重基本概念、基本原理、编程技术的讲解。例如在插补原理环节，注重原理性介绍，让学生了解插补内涵，而不必突出枯躁繁琐的数学公式的推导；再如在编程教学中，可以在现场教学，使学生在实际操作时可以灵活运用。

2.2.3 模块化设计

对教学内容进行整合，使主线更清晰，层次更分明。为此，可以实现模块化教学，数控技术课程如可分成[2]：①机械结构模块；②工艺模块；③编程模块，可分为编程预备知识（基本代码和规定）、数控车编程、数控铣编程、加工中心编程、及数控编程进阶（子程序、宏程序）；④控制模块。模块化设计教学更加具有系统性和完整性，便于学生的学习理解。

3 教学方法和教学手段

3.1 以网络教学平台为核心，构建立体化的教学资源

以网络教学平台为基础立体化教学资源建设是实现高校信息化教学的基础。它是以现代化的信息技术为手段，以适合远程传输的数字化教育教学软件为教材，以Internet或Intranet为学习和管理环境，以自主式、开放式、交互式学习为主体的学习模式，以媒体素材为基础,，覆盖教学的各个环节而构建的教学资源体系，适用于多层次教学对象[3]。

在网络教学平台中，包含的教学资源有教学大纲、重点难点分析、典型例题精解、实验指导、案例分析、电子教案、试题库等，而且有答疑讨论、课程问卷、课程论坛等互动环节，同时资源体系不是封闭的、一成不变的，而是开放的、不断丰富的。教师、学生甚至整个社会在经过审核后，都可以将教学资源添加到其中。这些丰富立体化的教学资源，给教学、科研带来极大的支持和帮助。对于学生，可以在任何时间、任何地点以适合自己的方式进行选择性的学习,有助于学生的个性发展。

在实践教学方面，引入相应配套的计算机辅助编程和系统仿真软件，实现一体化教学，仿真软件可满足各种不同数控加工系统的实验要求，而且虚拟实验形象生动，提高了学生的学习兴趣及参与意识。

3.2 强调教学的多元化、构建立体化的教学模式

立体化教学模式，是以系统科学等现代教育理论为指导，以课程内容整合和优化为基础，以能力培养为核心，以教师为主导、学生为主体，以多元化教学方式为手段，依托强大的教学资源平台，利用各种教学要素，将教与学融为一体的多元化、立体化、全方位的系统教学模式。

立体化教学模式与传统教学模式的根本区别在于把以“教师教学为中心”转变为以“学生学习为中心”。在课堂教学过程中，采用启发式教学、研究性学习和主体式教学；灵活运用任务驱动法、形象教学法、互动式教学法指导学生有效的学习，在教学中以学生为中心，引导学生创造性地运用知识和能力，自主地发现问题、研究问题和解决问题，培养学生终生能力学习。

3.3 发挥学生的主体作用，建立立体化的考核力式

寓教于考，以考促学，这才是现代教育考核的精神[4]。立体化教学模式的实施势必对应立体化的考核力式，只有让学生在考核中体会到自己的创造性思维和主动学习态度及能力能够创造价值才能激发起学生学习的兴趣，达到教学改革的真正目的[5]。为此在学生的学习成绩评定中，改变期末书面考试一次定终身的做法，把单一理论考试变为实验过程测试，将考试贯穿于课程的全过程，加大平时成绩所占比例，突出实际技能和操作能力，而且平时成绩的评定与学生平时参与教学过程、科研实践活动、各种数控大赛挂钩。