智能制造背景下数控类课程教学改革探索★

2021-10-15石从继周志鹏

机械管理开发 2021年9期

石从继，周志鹏

（武昌首义学院，湖北武汉 430064）

引言

2017年2月14日，教育部、人社部、工信部共同印发了《制造业人才发展规划指南》，规划对企业人才的需求提出了新的要求。随着近些年我国产业结构发生改变，高校作为专业人才培养基地，更是要紧跟行业发展的需要，在新的形势下，实施数控人才知识更新。因此，本文以智能制造为背景，探讨如何在数控类课程教学中进行改革和探索，以培养出符合市场与企业需求的人才。

1 课程教学现状

2018年，武昌首义学院新增机械设计制造及其自动化专业（智能制造方向），这是一个新工科专业，也开设了《数控加工工艺与编程》课程。很显然，基于数控技术在传统机械制造中的应用来开展教学，课程教学目标和思路以传统的机械制造技术为主体，就无法体现智能制造新工科特色。教学资源和内容陈旧，缺少信息化教学手段支持，且没有体现数控智能化的发展趋势。目前，先进的数控技术正向智能化迈进，高档智能型数控机床应用日益广泛，基于智能制造的背景之下，传统的《数控加工工艺与编程》课程的教学中相关缺陷和不足越来越明显[1]。

2 智能制造背景下数控类课程教学改革

2.1 基于“互联网+”混合式课程资源建设

智能制造的本质是信息技术与制造技术的深度融合，也是“互联网+制造”的制高点。《数控加工工艺与编程》课程教学改革，首先是课程资源的建设。

1）重构课程教学内容，对课程知识体系进行重新梳理，以IEET工程教育认证为标准，对原有的课程内容进行重构，特别是学生交叉复合能力和信息化素质的培养。针对智能制造与数控技术最新的发展，大量增加数控机床智能化方面的知识点，特别是增加了数控机床与机器人联动的内容，强调智能制造产线环境下数控机床的编程、控制及工作流程，实现智能制造技术与数控技术的融会贯通[2-3]。

2）精心制作和优化基于“互联网+”课程资源，《数控加工工艺与编程》在2013年就是校级精品课程，且公开出版了配套教材。面向新工科专业，在现有课程网站资源的基础上，将课程的教学实施任务、课程的课件、微教学视频、优质校外课程资源等整合至“超星学习通”学习平台，构建基于超星学习通平台的课程混合式教学模型（见图1）。2020年9月在2018级机制专业实施线上线下混合式教学，反响较好。

图1 混合式教学资源建设

2.2 基于OBE理念实施课程教学

1）OBE教学理念的实施将传统的“以教师为中心”向“以学生为中心”转变，教师在进行知识传授的同时要关注能力培养。从2018级机制专业开始，《数控加工工艺与编程》课程基于OBE理念实施教学，每轮教学都要进行课程目标达成度分析，不断进行持续改进。引进数控仿真软件系统辅助教学，教学内容重新进行组织，按照“图纸—工艺—程序—仿真加工—智能工厂实际加工”五个层次（见图2），由浅入深，循序渐进安排教学[2-3]。

图2 图纸—工艺—写程序—执行全过程

2）采用项目化教学方式，扩充教学案例库。在数控综合编程教学中，将智能制造产教融合创新实践教学基地里的FANUC和HNC的各种数控机床技术资料，提供给学生作为教学参考资料。将近几届基地加工的机械创新设计大赛作品的零件设计图纸、工艺规程、数控程序清单提供给学生课余学习，将典型零件的加工做成模型供教学使用。增加了新的车床和铣床综合性的教学例案，所有的教学案例包括完整的图纸、题目及程序参考，含仿真效果图。为了保证每位同学的学习效果，课程组教师规定，所有作业和实训的数控程序设计题必须要经过仿真软件的加工验证，且必须将效果打印出来附在程序清单后面才算合格，确保学生对写的每一段代码均能深度理解和掌握。

2.3 课堂教学与学科竞赛活动有机结合

课程组将学科竞赛与课程教学内容改革紧密结合，使学科竞赛成为日常教学的有益补充，日常教学中渗透学科竞赛相关内容，做到赛—教—学深度融合。积极组织和鼓励学生参加各种学科竞赛，如湖北省大学生机械创新设计大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技竞赛、智能制造挑战赛等，充分调动了学生的学习积极性，让学生将所学的知识综合起来，自己设计、绘图、制订加工工艺、数控编程，直到在机床上进行实际加工，装配完成最终的作品。

2.4 校企联合建设“智能制造产教融合”实践创新基地

以智能制造为背景，从人才培养方案课程体系的需求出发，为学生提供较为完善的课程实践（实验）条件，校企联手打造合作共建实践基地。2019年10月，建设并投入使用“智能制造产教融合创新实践教学基地”，基地以“工业4.0”为背景，依托国际领先智能制造技术和设备，以企业化标准流程，完整构建未来智能工厂生态环境，提供了一流的教学实践、科研创新与服务平台。该实践教学基地使用面积1 170 m2，分为综合展示区、工业机器人综合实训区、智能制造生产线、自动化工程设计实验室、智能制造实训基地综合实验室五个区域。基地能为课程的各类实践教学环节提供有力的保障，让学生更清楚地认识和体会智能制造与数控机床、工业机器人的相互关系，学习各种先进数控编程手段和技术。此外，充分发挥企业资源，在认识实习、生产实习等教学环节中组织机制专业学生不定期到各类企业生产一线进行参观，近距离接触智能制造技术、数控机床技术，延展课堂知识[4]。