高职“专业综合实训”课程教学改革探索与实践

黄 燕

(1.湖北科技职业学院 机电工程学院，湖北 武汉 430074；2.湖北开放大学 机电工程学院，湖北 武汉 430074)

一、引言

机械制造业是国家的支柱产业，其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一。机械制造业的进度与发展离不开人才的培养，高职院校针对国家对人才的需求，开设了相应的制造类专业，旨在培养出符合社会需求的高质量、高水平的优秀毕业生，为制造业的快速发展注入创新的技术和新鲜的动力。高职院校依据就业岗位群，以市场需求为导向，将机械制造进行专业划分，常规开设有模具设计与制造、数控技术、机械设计与制造等专业。依据专业特色，各个制造类专业之间既有相通点又有不同点，各专业开设的专业基础课程基本相同，专业必修课程和专业核心课程上则凸显了专业的差异性和特殊性。

“专业综合实训”这门课程在机械制造类各专业均有开设，是一门综合性很强的实训课程，目的在于培养学生将已学理论知识和实践技能综合应用到具体的实训项目中，从而构建一个完整的专业知识体系[1]。根据专业性质，各专业在实训项目的选择、实训内容的安排上各有不同，例如，模具设计与制造专业偏向于凸、凹模的设计与加工，机械设计与制造专业偏向于产品的正、逆向设计与加工，数控技术则偏向于夹具的设计和零件的加工。这些“专业综合实训”课程在实施过程中都离不开加工，其中数控铣削加工是最典型、最具代表性的一种加工方式，在数控技能大赛中运用非常普遍。本文参考“数控铣”技能大赛[2]和企业加工模式，结合高职教学设计要求，对机械制造类专业的“专业综合实训”这门课程中的加工部分进行课程教学改革，以期学生在学会综合运用已学的专业知识来解决实际项目问题的同时，规范加工操作流程，领会团队合作的精神，培养认真严谨的工作作风。

二、传统教学的不足

“专业综合实训”是机械制造类专业的专业必修课程，一般安排三到四周来完成，其中有两周主要是产品的编程与加工，选用的加工方式是铣削。综合改革前的课程开展情况，发现以下不足：

(一)实训内容单一

高职院校的教师，由于长期从事学校的教学工作，缺乏企业的工作实践经验，教学时采用的加工案例多来源于书本或者以往的旧例子，这样的案例模型简单且类型相同，只需要较少的加工策略便可以轻松完成，达不到综合实训的标准。

(二)综合能力的培养不够全面

教师及学生以前并没有参与技能大赛中数控加工类的竞赛项目，也没有在企业得到过系统的培训和实践，对综合实训的定义和理解不够透彻全面。在开展教学时，过多注重加工过程，而缺少检验、评价的过程，学生的综合能力没有得到全面培养。

(三)学生学习效果较差

由于实训设备和指导教师有限，学生在实训时采用了分组的形式。分组的方法较为自由随意，可能会出现小组与小组之间强弱能力悬殊。较强的组里，学生的能力没有得到充分发挥；较弱的组里，实训几乎无法开展，拖慢了学习进度。

(四)学习效率低

由于学生人数较多，即使是分组，师生比仍然较小，学生就会分布在教室和实训场地两个地方。由于教学时间没有得到合理的安排，经常出现一部分学生无任务可做的情况，最终导致在有限的学习时间内，实训项目完成量较少，学习效率较低。

三、教学改革方案

通过对企业人才需求的调研发现，随着生产模式逐步趋于自动化，企业对员工有了更高的要求，不再需要大量的一线工人，而对技术类人员和高精密机器操作人员的需求大大增多。在对国内技能竞赛的关注和参与中发现，大赛组织考量的不仅仅是技能，对安全意识、团队合作精神也提出了很高的要求。针对笔者所在学校“专业综合实训”课程教学中出现的一些不足，为契合企业和大赛的需求，制定教学改革方案，合理安排教学计划，丰富教学内容，提高学生的学习标准，递进式增加学习难度，让大部分学生掌握基础实训内容，少数学生攻克提升实训内容。

(一)方案执行前的准备

此次教学改革方案中，实训项目均采用自动编程和加工，为保证方案顺利实施，在方案执行之前，需要具备一定的实训条件。

1.学生具备实训的知识基础。在“专业综合实训”课程开展之前，学生已修完全部的专业基础课程和专业必修课程，基本具备识读机械制图[3]、计算机三维建模、数控铣手动编程和加工、计算机三轴自动编程和加工等能力。

2.具备实训场所和实训设备。实训中涉及的加工都需要采用加工中心铣床来完成，本校新建了智能工厂，且采购了三轴加工中心、四轴加工中心以及五轴加工中心的机床，设置了专业的数控计算机机房，具备了自动编程和加工的条件。

3.指导教师同时具备理论和实践指导能力。“专业综合实训”课程配备两名指导老师，其中一名为校内专任教师，另外一名为有企业工作经历的实训类教师。经过顶岗实习培训，校内专任教师具备了自动编程、熟练操作和使用加工中心的能力，拥有丰富的理论知识和基本的实践操作指导能力。实训类教师的企业经验丰富，实践能力强，能够向学生传达精准的企业要求、安全意识和实践指导，同时能够带动提升校内专任教师的实践能力。

(二)教学改革的方案及实施

教学改革方案的整体思路[4]是：教师给出加工零件的图纸技术文件，学生采用分组的形式，利用三维建模软件建立出三维虚拟模型，制定加工工艺，利用编程软件编写加工程序，经过必要的加工仿真后，操作加工中心机床进行铣削加工，然后对加工后的零件进行检验和装配，最后学生小组之间进行互评和自评，并对教师的教学给出评价意见。

1.学生分组。为培养学生的团队合作精神，根据机床的数量对学生进行分组。分组的原则是：学习能力强的学生带动学习能力差或者积极性不高的学生，组成一个小组，选择组织能力强的学生作为小组组长，负责组织小组成员讨论并分配实训任务，并按照小组内成员的完成情况给出客观的分数供指导老师参考。通过用优生带差生的方式，弥补传统教学中分组随意造成的学生学习效果较差的问题。

2.项目任务分配。教师依据企业和大赛的调研，挑选与专业特色和学生能力匹配的图纸技术文件，给每个小组分配不同的项目任务[5]，以解决传统教学中实训内容单一的问题。任务分配分为两个级别：第一个级别是基础技能掌握；第二个级别是技能提升[6]。在第一个级别，教师分配给每个小组的项目任务为难度适中的三轴编程与加工，每个小组都有能力在实训周期内完成并优化项目任务。在第二个级别，推荐优秀的小组或者自由组合挑战多轴编程与加工，扩充知识面，挖掘学生潜能。

3.建模、编程与加工。教师提出任务要求，学生识读教师发放的图纸技术文件，利用已学的UG建模模块根据图纸尺寸要求建立三维模型，利用UG加工模块编写加工程序，并在UG软件中完成仿真，教师查看程序无误后，学生在教师指导下操作三轴加工中心铣床加工出工件。相对于传统教学，加入了识读图纸技术文件和建立三维模型两个步骤，相当于带入了机械制图和计算机辅助设计两门课程的知识点，很大程度上调用了先学课程的知识，体现了“专业综合实训”此门课程的意义。

在学生完成建模、编程和加工等一套流程以后，教师引导学生发现工件的表面质量问题，让学生了解问题产生的原因，并指导学生在程序编写上做适当的修改。通过这种方式，让学生在亲身实践中发现并解决问题，增强学生的学习印象，提高学生解决问题的能力，同时学生在这个过程中能够获得一定的成就感。

由于实训指导老师人数和机床数量的限制，为了让每位学生都能有操作机床并完成加工的学习经历，能够接受指导老师全面的指导，小组与小组之间采用轮流加工的方法。当小组A在指导老师1的指导下操作机床加工工件的时候，小组B留在教室将程序导入仿真软件进行仿真模拟，并在指导老师2的指导下变换相关参数以优化加工程序，完成速度快的小组认领新的项目任务并开始加工前的准备。待小组A加工完毕之后，根据加工过程中出现的问题和加工完成后工件的质量问题，指导老师凭经验指导学生修改编程参数，优化加工程序并开始新任务的建模和编程工作，同时小组B操作机床完成加工。通过这种方式，将课堂时间充分利用，很好地解决了传统教学中部分学生在课堂无事可做的状况，从而提高了学生的学习效率。

针对学习能力强的学生，在完成基本技能的项目任务后，教师给出涉及多轴加工的项目任务进行技能提升，给学生讲解多轴加工的编程策略，让学生了解多轴编程的思路。在教师的指导下，学生自己编程、仿真并使用多轴机床完成加工。这一教学内容的添设，其目的是提升学生的技能，让爱学肯学的学生掌握更多更广的知识。

4.检验与装配。学生在完成工件加工以后，学生对照图纸技术文件上的要求，对自己所做的工件进行单个零件的尺寸检验和多个零件之间的装配检验，以此来判断工件的合格与否。鉴于测量存在误差，每个小组的成员都需要参与到检验与装配的环节中，来确定测量值的准确性。针对不合格尺寸，小组需要讨论并向指导老师分析原因和提出解决方案。改革后的教学中加入了检验与装配，完善了教学内容，使学生的综合能力得到更加全面的培养。

5.教学评价。教学评价是实训课程的最后一个步骤，包括对学生的评价和对教师的评价。对学生的评价，是对学生“专业综合实训”这门课程的学习情况进行评价，包括学生互评和教师评价。每个小组推荐一名组员向全班学生讲述自己工件的制作过程，重点说明加工工艺、制作过程中出现的问题，由授课老师带动学生们一起分析问题和给出指导意见。其他小组可以提出建议和肯定，并给出客观的分数供指导老师参考。教师综合平时考勤、项目任务完成情况、学生小组互评以及小组组长对组员的评价等情况给定每个学生“专业综合实训”这门课程的最终成绩。对教师的评价，是学生对教师的教学方案设计、指导方法、实训内容等进行评价，以匿名形式将意见写下来反馈给指导老师，帮助指导老师发现教学问题，改进教学方法。

教学评价是传统教学中漏掉的一项重要环节。通过教学评价，能够帮助教师对课程教学进行诊断，并反映学生的学习成绩和教师的教学效果，从而使学生的知识和技能获得长进，使教师对自己的教学有调整的方向。

四、教学改革效果

通过对“专业综合实训”课程进行教学改革，学生不仅在校内获得了综合能力的锻炼，对毕业后的职业发展也存在着深远的影响。

首先，学生在项目任务完成的过程中，很大程度上调用了先学课程的知识，体现了“专业综合实训”此门课程的意义。学生在“专业综合实训”课程的各个阶段，都是复习和利用已学知识点的过程，将这些知识点连续地串在一起，完成若干个项目式的任务。

其次，学生的项目任务来源于企业和大赛，教学方案的实施过程也趋于企业化，学生所利用的软件、加工设备都与时代接轨且在企业中应用较为广泛。良好的实训环境和完善的课程设置对学生未来的职业发展起着良好的铺垫作用和指导意义。

第三，每个项目的执行还原了国内目前最常见的数控铣加工比赛的过程和一些企业通过数控铣生产工件的过程。从图纸到工件，经历了建模、编程、加工和检测等一系列中间过程，培养了学生综合设计与制造的能力，给学生营造了一个系统的工作任务环境，保证了学生能够从课程中真正学到知识。

第四，根据学生的学习情况灵活设置了难度梯度，让学习能力强的学生有机会学到更深更有难度的知识，参与到更多高端的实践，避免在课堂上出现学生没有事情做、空等的状况。相对地，学习能力较弱的同学有了更多的时间琢磨和掌握一般难度的知识，避免学习进度过快导致学生因为跟不上而兴趣减弱、半途而废。

五、结语

高职机械类专业的“专业综合实训”课程，是在集中安排的时间周期里，学生综合已学专业知识来完成若干个任务或者项目的一门加工类实训课程，旨在检验学生解决实际问题的能力。由于实训内容和教学安排的不合理，传统的教学无法全面和系统地体现出专业性和综合性。在引进先进设备和培养师资的同时，从企业和大赛中挑选合适的任务案例，在教学上进行系统的布置和安排，让学生在拿到每个任务的图纸时，都经历三维建模、自动编程、加工中心加工、检测与装配、评价等一系列实践过程，在保证所有学生完成基本任务的前提下，对学习能力强、完成速度快的学生增加高难度任务以挖掘学生潜能。通过这种课程教学改革，解决了传统教学中加工案例单一、重加工轻检验及评价、学生分组与教学安排不合理等不足，学生学会了如何运用专业知识去解决复杂加工问题，锻炼了学生的专业综合能力，提高了学生的专业综合水平。