培養創新人才的《數控技術》課程教學改革與實踐

湯迎紅 邱顯焱 劉 冰

（湖南工業大學 機械工程學院，湖南 株洲 412008）

0 引言

21世紀機械制造業的競爭，實質是數控技術的競爭。數控技術是影響其制造能力和水平的基本、核心技術，是國家科技、生產力水平的重要表現。數控技術的競爭，歸根到底是數控創新人才的競爭。我國制造業要打造“中國制造”的品牌，要真正成為“世界加工制造中心”，必須有先進的制造技術與一大批掌握先進制造技術的創新人才作為支撐。因此，分析數控技術課程教學現狀，研究教學改革方案，具有十分重要的意義。

1 數控技術課程教學現狀

數控技術是電子技術、計算機技術、自動控制技術、自動檢測技術及精密機械等相互結合的一門綜合性技術。其屬于多學科交叉融合、相互滲透的邊緣學科，內容多而繁雜、實踐性強而且課時少，是一門難教且難學的課程，主要存在以下問題：

1.1 教學內容更新不足

隨著計算機及電子技術的高速發展，數控技術也正在發生根本性技術更新，數控技術課程教學內容必須與時俱進，必須拋棄一些嚴重過時，實用性低的內容，著重數控技術領域的新技術、新趨勢。例如手工編程環節大多停留在編程基本代碼這層次淺、系統性差的層次；插補原理環節著重于枯躁繁瑣的數學公式的推導；依然保留穿孔帶、軟盤等已經過時基本不用的程序載體……

1.2 教學內容主線不清晰

由于數控技術屬于多學科、多課程內容交叉的課程，很多教材在編寫時顯得內容不夠集中、銜接不緊、知識點雜亂，使得本身就缺乏相關基礎知識的學生更是難以理解。

1.3 教學方法陳舊，忽視創新能力的培養

一直以來，本科院校學生在學習數控技術課程時，以老師進行理論講授、輔以部分認知型實驗、然后進行閉卷理論考試為主，一切按部就班。實驗過程則以認知性和驗證型實驗為主，綜合性、設計性的實驗很少，更沒有自主開發的實驗項目，實驗內容與生產脫節，實驗效果停留在對理論的加深，學生沒有獨立思考和創新的空間，也沒有動手的余地，培養出來的人才只能限于紙上開機床。

1.4 數控實訓設備條件數量嚴重不足

實踐教學環節在整個課程的教學中具有舉足輕重的地位，雖然近年來數控實驗設備的投入不斷加大，但是學生人數更多，每個學生的獨立動手實際操作機會很少，很多時候是老師做實驗、學生在圍觀、部分學生在參觀，更談不上對大型、復雜的數控設備進行了解和體會。

1.5 優質師資缺乏

數控技術是多學科交叉融合、相互滲透的邊緣學科，而且新技術不斷出現，對理論課老師和實驗課的老師的知識結構和認知能力要求都很高。然而很多院校，理論教學的老師教理論，實踐教學的老師帶實踐，二者缺乏交集，缺乏必要的數控技術專業技能培訓，教師認知水平經年不改。

針對以上在數控系列課程教學上的不足，需深入進行數控技術課程改革與實踐。

2 課程體系和教學內容改革

2.1 課程體系的構建

課程體系的改革重點是對原有的課程體系進行優化組合，通過整合課程體系，滿足數控專業課程教學的需要。數控技術課程中的很多內容和其他課程有交集，這就要求在制定教學大綱的時候，規定出側重點。例如位置檢測元件主要在機械工程測試技術課程中講解、計算機數控裝置主要在微機原理課程中講解、在機械CAD/CAM課程中著重三維建模自動生成加工程序……，因而數控技術課程的教學重點在數控編程和數控操作。在實踐教學環節，從開放性實驗室、認識實習、金工實習、數控實訓、職業技能數控考證到數控方向畢業設計（包括數控畢業實習、數控畢業設計）貫穿于大學四年。

2.2 教學內容設計

2.2.1 推陳出新，擴展新技術

隨著國際上計算機技術突飛猛進的發展，數控技術不斷采用計算機、控制理論等領域的最新技術成就，使其朝著運行高速化、加工高精化、功能復合化、控制智能化、體系開放化、驅動并聯化、交互網絡化等方向發展。因此在教學過程中，應掌握數控技術的發展動態，合理更新教學內容。例如：在手工編程環節，可適當突出技巧性、實用性更強的固定循環指令、子程序、宏程序等知識；在加工中心教學時，突出數控機床柔性化、集成化的優勢和趨勢等。

2.2.2 淡化理論，強調應用性

教學過程中強化課程應用型部分，相對淡化理論偏深的數控原理等內容，注重基本概念、基本原理、編程技術的講解。例如在插補原理環節，注重原理性介紹，讓學生了解插補內涵，而不必突出枯躁繁瑣的數學公式的推導；再如在編程教學中，可以在現場教學，使學生在實際操作時可以靈活運用。

2.2.3 模塊化設計

對教學內容進行整合，使主線更清晰，層次更分明。為此，可以實現模塊化教學，數控技術課程如可分成[2]：①機械結構模塊；②工藝模塊；③編程模塊，可分為編程預備知識（基本代碼和規定）、數控車編程、數控銑編程、加工中心編程、及數控編程進階（子程序、宏程序）；④控制模塊。模塊化設計教學更加具有系統性和完整性，便于學生的學習理解。

3 教學方法和教學手段

3.1 以網絡教學平臺為核心，構建立體化的教學資源

以網絡教學平臺為基礎立體化教學資源建設是實現高校信息化教學的基礎。它是以現代化的信息技術為手段，以適合遠程傳輸的數字化教育教學軟件為教材，以Internet或Intranet為學習和管理環境，以自主式、開放式、交互式學習為主體的學習模式，以媒體素材為基礎,，覆蓋教學的各個環節而構建的教學資源體系，適用于多層次教學對象[3]。

在網絡教學平臺中，包含的教學資源有教學大綱、重點難點分析、典型例題精解、實驗指導、案例分析、電子教案、試題庫等，而且有答疑討論、課程問卷、課程論壇等互動環節，同時資源體系不是封閉的、一成不變的，而是開放的、不斷豐富的。教師、學生甚至整個社會在經過審核后，都可以將教學資源添加到其中。這些豐富立體化的教學資源，給教學、科研帶來極大的支持和幫助。對于學生，可以在任何時間、任何地點以適合自己的方式進行選擇性的學習,有助于學生的個性發展。

在實踐教學方面，引入相應配套的計算機輔助編程和系統仿真軟件，實現一體化教學，仿真軟件可滿足各種不同數控加工系統的實驗要求，而且虛擬實驗形象生動，提高了學生的學習興趣及參與意識。

3.2 強調教學的多元化、構建立體化的教學模式

立體化教學模式，是以系統科學等現代教育理論為指導，以課程內容整合和優化為基礎，以能力培養為核心，以教師為主導、學生為主體，以多元化教學方式為手段，依托強大的教學資源平臺，利用各種教學要素，將教與學融為一體的多元化、立體化、全方位的系統教學模式。

立體化教學模式與傳統教學模式的根本區別在于把以“教師教學為中心”轉變為以“學生學習為中心”。在課堂教學過程中，采用啟發式教學、研究性學習和主體式教學；靈活運用任務驅動法、形象教學法、互動式教學法指導學生有效的學習，在教學中以學生為中心，引導學生創造性地運用知識和能力，自主地發現問題、研究問題和解決問題，培養學生終生能力學習。

3.3 發揮學生的主體作用，建立立體化的考核力式

寓教于考，以考促學，這才是現代教育考核的精神[4]。立體化教學模式的實施勢必對應立體化的考核力式，只有讓學生在考核中體會到自己的創造性思維和主動學習態度及能力能夠創造價值才能激發起學生學習的興趣，達到教學改革的真正目的[5]。為此在學生的學習成績評定中，改變期末書面考試一次定終身的做法，把單一理論考試變為實驗過程測試，將考試貫穿于課程的全過程，加大平時成績所占比例，突出實際技能和操作能力，而且平時成績的評定與學生平時參與教學過程、科研實踐活動、各種數控大賽掛鉤。

3.4 發揮教師的主導作用，加強師資隊伍建設

優秀的數控教師既要專業理論扎實，又要精通操作；既要懂機械結構，又要懂電氣控制，能自行選型、調試、維修。目前我院主要通過以下三種途徑培養數控教師：

（1）通過代培研究生或出校出國訪問學習、到企業掛職鍛煉等形式，提高教師的業務水平。

（2）積極從科研院所、高校和企業中引進高素質數控人才，優化師資結構。

（3）加強校企聯合，通過參于數控技術相關的縱、橫向科研課題提高指導教師的數控理論知識運用能力和工程實踐經驗。

4 結束語

數控技術是一門實踐性很強的技術學科，要培養掌握先進制造技術的創新人才，作為主導地位的教師，從教育者角色轉變成學習者、創造者的角色，在與學生的溝通互動中啟發學生，培養他們主動學習和終生學習能力，是我們永遠追求的目標。

［1］孟淑英,續海峰.基于應用型人才培養數控實踐教學分析與研究[J].機械管理開發,2011,6:181-183.

［2］陳從平,張發軍.數控技術課程建設與改革探索[J].科技文匯,2011,8:55-56.

［3］許艷惠.“信號與系統”精品課程立體化教學資源的建設[J].吉林工程技術師范學院學報,2009,8:2-3.

［4］劉榮富,龍海泉,呂本富.課程考核方式的探索與實踐[J].宿州學院學報,2010(7):103－105.

［5］黃志丹.培養創新型人才的數據庫教學改革與創新[J].科技信息,2011,3:3.