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关键词: 高职院校 数控技术专业 数控加工与编程课程群 体系规划 课程综合改革措施
数控技术专业是高职院校普遍开设的专业,目标是培养操作型的技术工人。根据我院专业招生生源的特点并结合学生在企业的就业现状,确定了我院人才培养的目标是培养高级技术应用型的“金领”人才,具体在数控加工与编程方面就是培养具有数控机床加工的高级操作能力,能加工中等复杂零件;具有中等的数控加工工艺和编程能力,能编制较复杂零件的制造工艺和主流型号数控机床的加工程序。
人才培养必须以就业为第一要务,通过以企业的实践过程为任务流程,规划了课程群的理论教学、实践教学、素质教育的三大体系,提出了三大体系在教学中的探索性实践方法。
一、数控加工与编程课程群体系规划
通过典型企业的调研了解企业的技术、生产,以及对员工的岗位人才需求,结合大学人才培养特色,凝炼制订出数控技术专业的人才培养目标和方案,构建支撑课程群体系。制造企业需求的数控加工与编程岗位能力包括识别工程图纸的能力、操作数控机床的能力、数控工艺的制定能力、数控零件的程序编制能力等。
优化整合传统的专业学科基础课、专业课,突出工程应用能力培养的主线地位,构建基于数控加工与编程能力的课程群体系。在理论课体系中,将画法几何、机械制图、AUTOCAD、机械CAD原理、三维软件设计课程整合成机械制图与CAD课程,培养学生的识别工程图纸和制图能力;将公差配合与技术测量、金属切削机床、夹具、刀具、机械制造工艺、机械制造质量学整合成机械制造工艺与实施课程,培养机械加工工艺的编制和加工能力;将数控加工工艺与编程、计算机辅助数控编程整合成数控加工与编程课程,培养典型数控加工工艺编制、数控程序编制和加工能力。在专业选修课程体系中设置数控车(铣)中级工职业技能鉴定培训、数控车(铣)高级工职业技能鉴定培训、数控工艺员鉴定培训、制图员培训、三维建模资格证书培训(UG、SOLIDWORS等系列)等,此类课程为学生考取职业资格等级证书提供相应培训,增加就业资本;选修课程开设模具制造、先进制造技术等数控加工与编程的拓展课。
将实践环节分解成理论课内试验、课程设计、实习和实训等部分。实践环节具体设置为工程测绘和制图、三维建模、金工实习、机械制造基础试验、机械制造工艺与实施课程设计、数控加工与编程试验、数控加工与编程实训、数控加工与编程综合课程设计等。
专业素质教育为学生课程外自修环节,包括数控车床工和铣床工的职业鉴定等级证书、制图员证书、三维设计证书、数控工艺员证书、各种相关竞赛获奖证书、专题讲座等。取得相关学科证书的学生将获得学分加分或课程减免的奖励。
二、课程综合改革措施
1.实施项目教学法
教学改革过程中以项目教学法为基础,采用企业典型实例作为项目,对一门系统学科利用实际例子由浅入深,层次递进培养工程能力,在这一过程中以企业的产品制造流程为项目实施的标准。教学过程中理论课和课内实验讲授基本事例,先通过理论课布置项目实例,讲述课程要求的能力目标,而后分析完成项目的流程,进行知识点分解,按照流程讲述知识点。
以机械制造工艺与实施课程为例,机械制造中使用的机床、刀具、加工方法等基础知识学生已经在课程群中的金工实习中学习过,在讲述课程理论知识时,简单的理解性知识可以采取布置任务学生自学的方式完成,具体项目及知识点如表1所示。
课程设计与理论课程联合进行,先讲授理论课程,课程中提出课程设计具体要求,设计典型件的工艺流程、夹具、加工装配完成后进行零件加工。在讲授理论课程时,以此夹具上的零件讲授项目的知识点,对难理解的知识点放在课程设计中讲解,此时学生已经系统学习了基础理论,有了一定的实践经验。
2.以学生能动学习为中心教学
培养学生能动学习能力,比如对于工程识图和制图能力的培养,变大班授课为小班授课,在制图教室授课,教师可以讲课,同时学生可以画图,直接从工程图纸识图开始,将复杂的画法几何知识融入识图和制图过程中。学完理论课后,直接进行机械零件测绘实践,将其画成AUTOCAD二维平面图纸,而后利用UG软件画出三维实体图形,学生能够学有所用。
对于实习实训、职业技能鉴定考证培训等实践类课程,教师分步操作,学生依次训练,教师检查指导评判,最后给出实际零件,学生自主完成,每课有目标,目标必实现。
安排学生自主查找资料解决问题、课后布置理论研究、动手编程和上机操作加工等探索性题目。开放数控机床实验室,接受学生课外实验和创新制作,调动学生能动学习的积极性。鼓励学生参加机械设计制造创新大赛和数控职业技能竞赛,以竞赛的标准培训参赛学生,使学生认识不足,自主寻找差距,能动学习。
3.加强工程软件应用能力培养
企业广泛使用工程软件数控加工零件,以典型企业使用的应用软件为教学工具,改革教学内容,培养学生的数控加工和编程综合能力。选用的软件有AUTOCAD、UG、VERICUT、VNUC、CAXA工艺图表等,用来进行三维设计、数控加工和仿真等。
4.企业化情景模拟
建立校企合作模式,除安排学生去企业参观、顶岗实习等形式外,对于学校中的实践环节按照企业情境和生产流程构建。
在数控加工与编程综合课程设计中,组成项目小组,组内按照现代企业岗位部门的设置,分为材料和生产准备、工艺编制、数控程序编制、机床操作加工、产品检验等角色,分别对应于企业内部的生产准备工、工艺员、编程员、数控机床工、检验工等工作岗位。在项目中引入企业先进的管理理念,比如,利用精益生产中的“看板管理”绘制进度流程图和阶段将要完成的工作目标,使团队成员对任务一目了然;加工中执行企业的“6S”现场管理标准;在课程设计和实训中使用的工艺文件按照企业的标准和规范编制。
5.成绩评定与考核
成绩评定以考核能力为主线,注重对工程职业能力、创新能力的考核。考核具体形式有课上回答、课堂讨论、课后作业、阶段大作业、期中考试、上机练习作业、期末考试、实训报告、实训过程、实训答辩、面试、实操、仿真操作等形式。考核地点有课内、课外、平时、期中、期末、实验、实训、工厂车间、课程设计、CAD/CAM机房等。考核人员由教师、企业教师共同组成。考核成绩向学生公开,同时展示作品和评语。
参考文献:
[1]陈冰.理实一体化教学在数控专业中的实践与应用[J],职教论坛,2007,(6):16-20.
【关键词】数控 中职教育 培养目标 师资培训 教材开发
【中图分类号】G710 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)14-0161-03
二十一世纪机械制造业的竞争,其实质是数控技术的竞争。学习和掌握数控技术已成为制造业从业人员的一种趋势。数控技术的应用在企业中体现为数控人员对数控机床的使用,其中数控机床是必备硬件。如果数控技术是国防工业现代化的重要战略物资,那么数控机床就是国防工业现代化的重要战略装备,是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。数控人才主要由职业类学校培养,在中职类学校,数控教育的难点主要体现在培养目标的确定、师资力量、实训设备和教材开发四个方面。
一 培养目标
根据教育部数控技术人才专业人才定位,该专业有三个方向:数控机床控制技术、数控编程与加工技术和机械CAD/CAM技术,涉及数控编程、数控设备使用、维护与技术管理、数控设备销售与售后服务等内容。根据安庆市纺织技工学校(以下简称我校)的调研情况来看,安庆市及长三角地区主要数控岗位有:数控设备操作技术员、数控编程员、数控维修技术员。
1.数控机床操作人员
数控机床操作人才是在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人,目前市场需求量最大。这类数控技术人才可通过中等职业教育来培养,企业也可依靠自身力量从普通机床操作工中培养。这类人才要求掌握数控机床结构的基本知识和机械加工与数控加工的工艺知识,具备数控机床的操作、日常维护和手工编程的能力,了解数控加工的自动编程。
2.数控编程及工艺人员
此类人员在模具行业尤其受欢迎,待遇也较高,这类人才可通过高等职业教育来培养。这类人才要求掌握数控加工工艺专业知识和一定的模具制造基础知识,具备数控机床的操作、日常维护和手工编程的能力,能运用至少一种三维CAD/CAM软件进行三维造型和自动编程。
3.数控机床维护、维修人员
此类人员主要集中在民营企业。由于此类人员专业知识与技能要求较高,可通过本科或高职教育作基础培养后,经企业大量实际工作经验积累不断提高,这类人才要求掌握数控机床的工作原理和结构知识,掌握主要数控系统的特点、接口技术、PLC、参数设置和机电联调知识。具备数控机床的操作、手工编程和数控机床的机械和电气的调试和维护维修能力。
不同地区不同类别的职业学校,需要根据当地企业的实际用工需求确定自己的数控人才培养方向,通过校企合作共建专业的方式研讨目标岗位的典型工作任务,梳理完成这些典型工作任务所需的岗位职业能力,构建实用的、有针对性的课程体系以完成对其专业能力的培养。培养目标的确定一定是校企合作的产物,切不可闭门造车,使学校培养出来的学生不能满足企业的用工需求。
二 师资力量
数控专业科班出身且有丰富的企业实践经验的数控专业教师在中职类学校实属凤毛麟角。我校的数控专业教师大多是其他学科转岗而来的,有些教师参加过国家级或省级骨干教师短期培训,有些则是自学成才。大多数控专业教师存在理论功底不够、实践经验缺乏的问题。教学质量的关键在于教师,而建设一支数量足够、质量保证的“双师型”教师队伍是提高中职学校数控专业教学质量的基础。我校从以下三个方面扩充数控专业师资队伍、提高教师业务水平。
1.制订培训目标
我校是国家中等职业教育改革发展的示范学校,我校的数控技术应用是省级重点专业。根据我校数控专业建设的需要,我校数控专业教师由专业带头人、骨干教师、青年教师和企业兼职教师组成。在培训目标和计划的制定上,学校负责专业带头人的培养,专业带头人负责骨干教师培训目标、计划的制定和落实,骨干教师负责青年教师和转岗教师的培训工作。目标、计划分级制定,培训任务层层落实。
2.落实培训途径
第一,生产实践。我市拥有十多家大型机械装备生产企业。我校以这些企业的技术精英和数控设备为依托,采取请师傅进课堂、送教师进车间的方式进行校企合作。通过生产实践让我校的教师全面了解企业生产环境,接触企业文化,融入产品研发、设计、工艺、制造的全过程。教师深入生产第一线可以弥补操作经验的不足,接触各类生产设备、了解最新生产工艺可以开阔眼界,把握生产状况可以为今后教学内容的制定和教学方法的设计理清思路。但生产实践并不能解决教师进修的所有问题。一方面企业关注的是生产的连续性和经济效益的最大化,企业不可能长时间地为我校提供技术人员和生产设备,也没有精力为我校制定并落实教师进修计划;另一方面企业生产的产品往往比较单一,教师很难通过生产实践全面、系统地提升自己的能力。
第二,校内培训。我校拥有稳定的以专业带头人和骨干教师为核心的教学团队,有各类数控设备三十多台(套)。以现有条件为基础,在校内通过专题讲座、才艺展示、现场教学、技能比武等方式部分落实总体培训计划。
第三,骨干专训。为贯彻执行《国家中长期教育和发展规划纲要(2010~2020年)》、《中等职业教育改革创新行动计划(2010~2020年)》,中央财政拨出专款,由教育部和人社部牵头,每年对中职学校教师进行骨干教师培训。这项培训已持续多年,我校多名教师参与其中。通过骨干教师培训,教师们汲取了先进学校的成功办学经验,与兄弟学校交流、分享了数控教学成果,达到了取长补短共同提高的目的。未来我校会有计划、有目的地持续选派中青年教师参与该项培训,使中青年教师丰富阅历增长才干。
第四,高校进修。为夯实数控理论功底,我校选派专业带头人和骨干教师进高校进修。通过他们参与高校课程改革实验等活动,系统学习数控专业知识,把握数控领域的前沿信息。
3.检验培训成效
师资培训需要投入大量的人力、物力资源,如果没有相应的制度保障,师资培训工作很容易流于形式。我校从四个方面检验考核师资培训的成效:
第一,考核教师参加培训的情况。各级各类培训均需由受训教师提交培训报告。校内培训由培训负责人为受训教师做点评;企业实践由厂方提供培训证明;骨干专训和高校进修需取得结业证书。以上资料存入教师培训专项档案,培训成绩与教师年终考评挂钩。
第二,考核教师参与学科建设的情况。从课程大纲教学计划的制订、校本教材的开发到目标任务的完成等学科建设等方面综合考察教师培训成效,并将该项考察结论作为教师续聘和晋级的主要依据。
第三,考核教师参与技能鉴定的情况。我校教师通过培训和自身的努力,要在双师两条线上不断进步:一条线是助理讲师讲师高级讲师,另一条线是高级工技师高级技师。学生毕业时需要取得双证书。学生技能鉴定通过率列入任课教师业绩;青年教师及转岗教师双师成长情况列入骨干教师业绩;骨干教师双师成长情况列入专业带头人业绩,该项考核成绩作为评优的依据之一。
第四,考核教师参与技能竞赛的情况。技能竞赛是一个检验综合教学能力的平台。学校每年定期组织数控专业学生参加校级技能竞赛,积极参加市级甚至国家级学生组和教工组的技能大赛。学生参加竞赛取得的成绩列入骨干教师业绩;教师参加竞赛取得的成绩列入骨干教师或专业带头人业绩,该项考核成绩作为教师评优和获奖的主要依据。
三 实训设备
经过多年的积累,我校现有数控车床16台、数控铣床3台、数控加工中心5台、数控车装调实训装置13套。这些设备用于师资培训或参赛选手集训是没有问题的,可用于成建制班级的数控技能实训,这点设备远远不够。针对数控设备数量不足,我校的解决办法有三个:
1.充分利用各种渠道不断增添设备
我校是国家中等职业改革发展示范学校,省纺织高级技工培训中心,省机电高技能人才培训基地,市公共职业训练基地。自2008年起,省财政厅、省人社厅、市人社局通过各种渠道为我校投入设备购置资金两千多万元。今后我校会将数控设备的采购列为资金支出的重点,分阶段充实完善数控车、数控铣和加工中心实训设备。
2.利用仿真技术解决初级实训问题
数控编程与操作是数控专业学生的一门实践性很强的专业课,单纯的理论教学,易使初学者感到枯燥、难学,使数控编程与操作教学陷入异常困难的境地。如何降低学习的门槛,激发学习兴趣,使学生化“难学”为“易学”,化“苦学”为“乐学”,在实际教学中,数控仿真软件的使用可以部分解决这些问题。
我校建有两个共100个工位的数控仿真实训室,安装有正版数控仿真软件。作为数控教学入门级实训平台,仿真软件的使用优点有:(1)资金投入少,规模化教学效果好;(2)有效减少设备故障,降低物料投入成本;(3)可以克服学生畏难心理,使学生能迅速上手操作;(4)可视化效果好。无论外圆或内圆加工均可清晰地观察到刀具的走位情况,为学生掌握循环加工指令提供帮助。
现有仿真软件也有其不足之处,主要表现在:(1)仿真对加工工艺的要求不高,错误的加工工艺能在仿真时畅行无阻;(2)不利于学生养成谨慎的操作习惯;(3)刀具品类不全,有些加工内容无法通过仿真软件完成;(4)部分操作技能的训练无法通过仿真完成。如刀具安装、工件装夹与找正、掉头装夹、内外径测量与读数等。
3.充分发挥现有机床的作用
由于设备数量有限,能通过仿真解决的问题都在仿真机上去做,仿真机做不了的综合性实训只能上设备,这就需要合理安排实训内容、时间和师资,在保障人员和设备安全的前提下,尽可能多地让学生接触设备,使学生通过实训获得操作数控机床的基本技能。
为保证每位学生都有充足的单人单机操作时间,我校采取下述三项措施给予改进:(1)减少每个数控专业班级学生数,改大班(40~50人)为小班(20人),使每个数控班的教学活动能不间断连续进行;(2)数控实训采取倒班制,不同班级轮流实训,歇人不歇设备,同时注意做好设备的维护保养工作;(3)配套充足的工量夹具、刀刃具及辅助用具,确保实训过程顺畅。
四 教材开发
教材的选用涉及用人单位需求、学生的学习能力、现有教学设备状况、师资教学水平等方面的因素,现有的教材很难满足教学的需要。在校企合作共建专业的活动中,我校与行业企业专家、数控岗位技术精英、兄弟学校数控专业同行一起共同研讨针对特定数控岗位的课程体系,并开发高效、实用、有特色的校本教材。现有的教材在实用性上往往做得不够,如编程时不考虑毛坯规格;切削时不强调刀具的规格;螺纹加工编程时螺纹小径究竟如何计算,为什么不同的算法结果会不一样等等。
校本教材是校企双方通过调整课程计划和结构、选择、改编、整合、补充、拓展等方式,对现有教材进行校本化、个性化的再加工、再创造,使教材内容和结构更符合学生的个性、学校的特点和企业的需要。数控专业校本教材的开发突破传统教材模式的束缚,充分考虑学生的接受能力、学校的设备情况、师资水平、教学水平,合理地安排知识点,从而最大化地指导教学、指导学生。构建和谐的教学过程,达到老师喜欢教,学生喜欢学,提高数控专业教学效率。数控校本教材的编写应注重“会用、实用、够用”这一基本原则。
教学内容应有所取舍,理论知识要把握分寸。实践教学应尽可能详细周到,对实操过程中的每一步应产生什么效果、会发生什么状况、应采取什么紧急措施等,要让学生心中有数。
由于校本教材使理论教学总体难度降低,理论教学课时相对压缩,减轻了学生理论分析的难度,使学生便于理解所学内容;同时大大增加了实训的教学课时,让学生更多地接触设备,了解它们的功能与原理,更熟练地掌握机床的使用,操作技能提高迅速,学习兴趣明显增强,教学效果显著提高。由于教学活动以设备与应用为主线展开,教学过程变得直观、形象,实用性更强,各部分知识联系更密切,提高了学生对社会一线工作的适应性,并增强了他们的综合分析能力,突出了培养应用型专业技术人才的特点。
参考文献
[1]陈为国.数控车削加工编程与操作[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2010
关键词:数控机床;数控加工仿真系统软件;数控教学;数控实习
中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:16723198(2010)01029701
1 问题的阐述
随着科学技术的发展,数控技术正在得到广泛的应用。数控人才成为市场急需的人才,如何尽快地培养出满足市场需要、掌握数控机床编程和操作技术的数控技能型人才成为数控教学工作者必须研究的问题。作为数控教学的专业教师,深感如何将数控理论和实践教学有机地结合起来是值得我们认真探讨与研究的。
由于数控机床是一种新型工艺装备,故数控技术工人的培养和数控机床的教学还处在刚刚起步的状态,如何利用数控加工仿真系统进行教学更是处在探索阶段,因此有必要对数控教学模式、教学手段和教学方法的完善进行有益的探索,创新数控专业的职业技能鉴定的工作方法,建立一套完整的数控教学新体系。
2 数控实习(实验)教学中存在的问题
(1)数控机床是一种机电一体化的新型设备,价格较之普通机床要昂贵得多。数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练,投入大消耗多成本高。
(2)数控机床的系统多,型号多且更新较快,对学院而言是不可能将所有的系统配齐的,这样经常会出现学生在校期间所学的系统与工厂中不符的情况,使到了工厂后不能尽快适应机床。
(3)数控机床是自动运行的,学生在初学时,常常会由于在编程中的疏忽或操作中的失误造成刀具或机床的损坏,甚至造成人身危害。
为了解决上述问题,我院从数控专业开设起,就尝试利用数控加工仿真系统软件进行教学,均对我院数控教学等方面发挥了重大的作用。
3 数控加工仿真系统的产生
随着计算技术的发展,尤其是虚拟现实技术和理念的发展,产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真培训系统。它用计算机仿真培训系统进行培训,不仅可迅速提高操作者的素质,而且安全可靠、费用低。
目前在国内已经有很多学校将计算机仿真初步运用于数控操作人才培训的教学之中,也产生了各种仿真教学系统。简单来讲就是利用计算机和其他的专用硬件软件去产生一种真实场景的仿真,参与者可以通过与仿真场景的交互来体验一种接近于真实的场景的感觉。因此能进一步培训操作者的实际工作技能。
4 数控加工仿真系统的应用方法
4.1 活应用教学方法,使学生成为课堂学习的主体
由于大部分高职学生学习基础差,所以教师教学很困难,传统的教学方式已很难使学生接受。
因此,利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力,有较强的数控职业能力,能较为娴熟地运用行动导向的教学方法,在课堂教学真正体现学生为主体,突出显示学生动手动脑的活动,变学生被动学习为主动学习。
4.2 恰当运用数控加工仿真系统,充分发挥其课堂教学中的作用
数控加工仿真系统主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程,还可作为数控操作技能训练的辅助工具。教师应十分重视数控加工仿真系统的在教学中的应用方法,摆正数控加工仿真系统在教学中的位置,既不能完全依赖数控加工仿真系统放弃教师在教学中的引导作用,也不能在教学中教师唱独角戏采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用,应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。
4.3 科学安排教学内容,循序渐近掌握数控编程与操作技巧
在教学过程中教学内容的安排分为三个教学模块。其一为基础模块,主要讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的的编程方法、操作及应用,由于配备FANUC系统的数控机床在数控加工中的市场占有率高,所以这一模块是教学重点,必须使学生熟练掌握,灵活应用:其二为提高模块,主要讲解与训练SIEMENS系统的机床的编程与操作,以帮助学生在不同数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力;模块三为拔高模块,主要讲解国产数控数控系统中的华中数控系统的数控编程与操作方法,扩大学生的知识面,从而适应高职数控大赛指定系统―华中数控系统的编程与操作。
这三个模块的教学可根据学生不同层次进行安排。这样,学生在从业时能够信心十足的面对所操作的数控机床,较快适应所从事的工作。 当然,运用此方法,我们学院在各种大赛比武中取得了好的成绩。
4.4 正确进行教学评价,提高学生的自觉学习意识
教学时所进行的教学评价包括学生的自我评价、学生相互之间的评价和教师评价。上机应用数控加工仿真系统进行数控编程与操作练习时以教师评价为主,对每次的练习成绩及时登记。评价方法包括口头评价和试题测评,而试题测评方法包括课题测评及期末测评。教师对学生进行口头评价时应注意方式和语言的选择,对做得不好的学生不采用直接批评的方法,只是指出该学生哪些地方做得好,哪些不太好,应如何改进;对于比较差的学生称为“稍微弱一点的学生”。 课堂测试应有较强的目的性,不是难为学生,而是通过对学生进行测试,来提高学生的学习意识、学习热情,学习的自觉性和自信心。
5 数控加工仿真系统的应用效果
5.1 理论教学应用数控加工仿真系统可以极大地提高学生的学习兴趣
在引入数控加工仿真系统应用软件之前,数控编程与操作课程与其他课程教学模式相同,主要是课堂教学,学生对自己所编的程序正确与否是通过教师批改作业来知晓的。这种方法教师检查程序需逐个程序段进行查阅,内容多而十分麻烦,一些在数控机床上常常无法通过的书写错误也不易查出,而这些问题的解决在实际数控编程中是十分重要的。至于数控操作问题,在黑板上讲解各个按键的作用、名称与使用更是一件费力不讨好的事,习者枯燥,教者乏味。
引入数控加工仿真系统进行教学以后,学生所编程序可以直接在计算机数控加工仿真系统的模拟加工演示,对程序编写和书写的错误能直接看出,机床操作面板的使用与零件的加工过程也和实际加工情况十分相似,学生可以从任意角度观察数控机床加工过程,毛坯加工为成品的过程历历在目,直观形象,便于学习与掌握,编程与操作的作业可以直接在计算机上检查,每次有检查,次次有结果,使学生对这门课程有了浓厚的学习兴趣。
5.2 技能训练应用数控加工仿真系统可降低训练成本提高训练效率和安全性
数控机床是一种较为昂贵的机电一体化的新型设备,它具备“高速、高效、高精度”的特点,如果初学时就让学生直接在数控机床上操作,可能出现撞坏刀具等现象,甚至因操作失误对学生造成人身危害。引入数控加工仿真系统进行技能操作,可以大大降低实训的消耗,约50个机位的计算机包括50个结点的正版数控加工仿真系统软件,所需费用相当于一台三十万元的数控机床,却能解决50-150个学生的初阶段的技能训练问题,学生可以轻松对实习过程进行初始化,对未能完成的实习实行项目保存,对已完成的实习课题进行调入回顾,而后再进行几次实际操作就能达到事半功倍的效果,大大提高了实习效率降低了实习成本。
因此应用数控加工仿真系统可以减少考生占用数控机床的时间约50%,学生可以将编程与程序校验时间放在计算机上完成,然后通过数据传输将所编程序输入数控机床,对零件进行加工,安全性及效率均大为提高。
参考文献
关键词:精品课程;建设;理念;探索;研究
中图分类号:G423.04 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)04-0042-03
一、精品课程的含义
精品课程是指具有特色和一流教学水平的示范性课程。精品课程建设要体现现代教育思想,符合科学性、先进性和教育教学的普遍规律,具有鲜明特色,并能恰当运用现代教学技术,方法与手段,教学效果显著,具有示范性和辐射推广作用。精品教学课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。精品课程建设是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分。
二、精品课程建设与改革的探索
我校是五年制高职校,培养具有高素质的技能人才,招收初中毕业的生源,学生的理解能力、思维能力相对一般,但部分学生动手实践的兴趣很高。《数控车编程与操作》课程是我校数控技术专业的核心课程,是本专业学生必修的,具有重要作用的基础性技术课程。通过本课程的学习和项目训练,使学生能看懂零件图纸,知道数控工艺的特点,选择合理的加工路线和工量刃辅具,知道数控系统的种类和编程区别,熟悉数控车编程的各个指令,熟悉数控操作面板上的各个按钮的功能;能调试数控车床,并按安全操作规程操作数控车床,对常见的典型零件能进行工艺分析并编写数控程序加工零件,能正确检测零件;具有安全、环保意识,具有良好的行为习惯,语言文明、着装规范、尊重师长,具有良好的团队精神和沟通协调能力,具有良好的职业道德。若采用传统的以学科为中心、以知识为本位的课程模式,并不利于发挥学生的主观能动性和创新意识。因此,有必要对本课程进行认真研究与探索,积极开展精品课程建设。
1.课程设计的理念。根据行业专家对数控专业所涵盖的岗位群进行任务和职业能力分析,以数控工艺分析编写、数控程序编写、数控车机床操作和零件检测为主线,以本专业学生必须具备的岗位职业能力为依据,以职业能力培养为目标,紧密结合数控车(中级)国家职业资格鉴定考证要求,确定本课程的教学内容。课程实施以按照企业工作任务和工作过程来完成理实一体化项目教学为主要方式,充分设计做中学、学中做的各项活动,充分体现任务引领、实践导向课程思想,以项目为单位组织教学。
2.实践性教学环节的设计思想。(1)针对岗位职能要求及职业资格标准,加强理论与实践结合,强化加工规范要求,做到教学内空与活动能适应企业需求。(2)针对五年制学生的学习特点,加强现场教学环节,教学内容多以生产实际中应用的零件为实例进行教学,加强直观性,并应用现代化教学手段,模拟进行加工,保证机床操作的安全性,做到教学内容能适应学生的学习需要。(3)针对中级数控车技能的特点,加强对数控加工工艺与编程的分析教学,特别是加工路线、刀具、量具选择是学生提升水平的瓶颈,做到教学内容能适应学生技术技能形成的需要。
3.课程的重点、难点及解决办法。课程重点:(1)数控车编程;(2)数控车削加工工艺;(3)数控车床操作。课程难点:数控车加工工艺千变万化,不同的条件有不同的解决方案,无绝对的对错之分,如何培养学生能制订合理的的工艺方案是一大难点。解决办法:(1)通过理实结合,让学生在做中学,在做中体会。(2)采用多种教学手段和教学形式,提高学生学习的主动性和创造能力。(3)通过多种评价手段,自查、互相学习和老师点评来让学生体会工艺的优劣。
4.教学条件含教材使用与建设。包括:促进学生主动学习的扩充性资料使用情况;配套实训教材的教学效果;实践性教学环境;网络教学环境。本课程的校内实训室主要有示教室1、数控车编程实验室、数控车间、工具间。
各室具体设备如下:
除校内设备设施以外,本专业还有多家稳定的校外实习基地,其中常州航天数控技术有限责任公司就坐落在新校区。本课程建设充分利用校外实习基地的合作背景,聘请赖立迅总经理为课程的行业指导专家,为课程中的行业规范、安全措施、操作工艺及项目安排进行指导,将教师送到两家企业进行挂职实习,直接感受企业管理规范,体验产品质量意识,接触各类工艺资料,企业为学生进行参观、实习提供支持。由于系统不同,机床操作面板不同,编程操作方式也有区别,我们已经针对学校已有设备(数控车广数系统)开发了校本教材和项目库,同时也借鉴校外的成熟教材为我所用,起到了很好的效果。今后还将进一步完善校本教材和项目库。网络教学环境目前还不能具备,但学生可以利用单机版的数控编程模拟软件在校图书馆、家里等计算机上进行编程训练。
5.教学方法与教学手段(含多种教学方法灵活使用的形式与目的,教育技术应用与教学改革)。以数控车零件加工项目为载体,教学活动多样化,开展讨论、讲解、实践操作、教师点评、小组交流等多种形式,实现教、学、做一体的教学模式,并在教学管理上采取以下具体措施:(1)理论教师与实习教师的一体性,以保证在项目实施过程中教师组织指导作用的有效性;(2)理论与实践教学环境的一致性,即学生学习的主要场所是在数控车间,备有专业机房和现场讨论区,可供学生学习时做模拟和讨论;(3)学习评价的过程性,采用多元评价方案对学生在项目完成的各个方面都进行过程性评价。
课程实施让学生的学习地点从教室转到车间和机房,学习方式主要有先学后做或先做后学及边做边学等多种方式,学习结果以物化的结果呈现,学习评价注重多元化过程性。依据学生学习情况保持动态调整,教学管理的各个层面都保证了其实施的可行性。教学过程中教师能根据项目要求,合理、适度地安排学生的理论学习和技能训练的时间并加以调节,指导教师不仅了解项目的整体框架,还要了解学生的学习困难、知识起点,并能对学生进行及时、到位的帮助。教师成为学生学习的促进者,项目设计的研究者,学习活动中的合作者。
在教学手段上采用多媒体演示、计算机模拟验证、机床实际操作。本课程教学内容以项目形式呈现并展开,教学活动体现工作过程为导向、学生为主体的共性特征。以下是教学内容展开的共性流程图。
6.本课程在市内同类课程中的地位。我市开设职业教育数控专业的学校有7所,我校的数控车编程与操作课程具有扎实的师资力量,完善的设备设施,丰富的教学经验,在历次全国、省市技能大赛数控车项目中获得一等奖,是常州的获金重点,同时还利用自身优势,通过全市公开课、全国师资培训为全国及全市的兄弟院校提供服务,起到了辐射的作用。
三、师资队伍的建设
再好的课程没有优秀的教师来传授,也会失去应有的光彩。因此精品课程要求课程负责人和主讲教师师德好、学术造诣高、教学能力、教学特色鲜明,教学团队责任心、团结协作精神好、人员结构合理、教学思想活跃、教学改革成效明显。培育、扩大教师队伍是精品课程建设的根本任务之一。
四、本课程目前存在的不足
课程资源需要优化与整合,网络及录像资源匮乏(缺乏技术支撑),评价需改革,师资队伍的整体素质及梯队建设跟不上。
五、系部的政策措施
1.人员。系部负责人亲自带头,骨干教师主动参与,同时通过培训、课务安排等保证系部的骨干力量能全身心进入课程建设的工作中去。
2.设备。结合新校区建设,增添数控车22台,数控系统种类更加完善,专业机房也已经组建完成,配置专用软件,目前能满足课程实施的条件,同时引进企业,客观上也利用了企业的设备资源。
3.资金。根据学校课程建设的相关文件,系部也将从系部经费中列支,保证教师的培训、社会调研和学访。
由于我系对《数控车编程与操作》的精品课程建设还处在起步探索阶段,必须不断完善、不断更新,紧密把握数控技术的发展前沿,注重教学设施与教学内容的与时俱进,这样才能确保专业教学紧跟时代步伐,满足社会发展需求。
参考文献:
关键词:教学改革;数控专业;问题
近几年来,作为经济欠发达地区的甘肃省,许多制造企业正处在设备更新、规模扩大的成长期,不断添置的先进数控设备,对数控人才的综合职业能力要求越来越高,而中职学校培养出来的数控毕业生由于技能水平欠缺、团队意识薄弱、吃苦耐劳精神缺失等原因,无法满足市场的需求。如何缩小与用人单位岗位需求之间的距离,紧贴产业发展,更好地为当地经济服务,是摆在我们面前的新课题。
一、数控专业教学现状及存在的主要问题
1.核心专业课程设置陈旧,不能满足企业岗位需求
当前,中职学校数控专业课程普遍分为两大类:专业基础课如机械制图与CAD、机械基础、金属材料、公差与配合等,专业课如数控机床、数控加工工艺、机床夹具、数控刀具、CAD/CAM技术、数控仿真训练等。这种课程设置沿用了以“学科知识”分类的设置方法,将完成一个完整工作过程所需要的知识和技能分散在不同的课程当中,强调学科知识的系统性,丢掉了工作过程的完整性,如在企业中,螺纹轴的车削加工是一个典型的工作过程,在这个过程中,用到的知识有:机械制图中螺纹的识图方法、机械基础课程中螺纹的基本参数及其计算、数控车削技术课程中螺纹轴的车削工艺和螺纹刀的刃磨方法、数控编程课程中螺纹的编程指令及格式等,现行的课程设置将这些教学内容分散到不同的课程中,在不同的时间、不同的地点,由不同的教师教授,势必造成教学脱节、效率低下,同时这样做将一个完整的工作过程割裂开来,也拉远了与企业岗位需求之间的距离,不利于学生综合职业能力的培养。
2.教学内容重点不突出,学生所学到的知识技能与企业岗位要求存在很大差距
在实践技能训练方面,学校把实训重点放在数控机床简单操作上,而对数控加工工艺(如工艺路线选择、刀具选择、切削用量设置等)、数控机床的维护、维修等专业技术能力训练不够。同时,为了节约成本,技能训练大都采用PVC、硬塑料等廉价材料进行,很少用金属材料,而在企业,数控加工90%以上都采用金属材料,且种类丰富,这样一来,学生进入企业后面对不同的材料就不知如何进行切削参数的设置,经常出现打刀等事故,给企业造成不必要的经济损失。
3.教学目标不明确,教学方法单一,教学设计随意性强
许多教师对中职学校应培养什么样的学生,目标还不够明确,还停留在围绕书本转,为完成书本教学任务而教学,对学生能力培养缺乏长远而系统的考虑,单纯地进行零件加工操作,忽略了工艺路线选择、刀具选择、切削用量设置、数控机床的维护、维修等专业技术能力训练。
目前,中职学校普遍推广任务驱动教学、项目教学、理实一体教学、情境教学等模式和方法,但大多专业课教师对各种教学方法的实质理解不透彻,不能根据教学内容、教学对象选择合适的教学模式和方法,教学设计随意性较强,严重影响了实训教学效果。
4.实训基地建设相对滞后
一方面,中职学校由于资金紧张,购置的实训设备不能满足在校学生技能训练的要求。另一方面,部分中职学校尽管拥有数量充足的实训设备,但实训基地布局设计不合理,既不符合数控专业技能训练的规律,也不符合企业典型零件生产过程的要求,造成实训效率低下。
5.各中职学校“双师型”教师严重缺乏
数控技术的广泛应用,引起了数控人才的大量需求,同时造成数控专业师资,特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控专业师资严重不足。现担任数控专业课的教师大多是机械或机电方面相关专业经过短期培训转行过来的。一方面他们缺乏系统的数控专业理论知识,另一方面缺乏实际操作能力,尤其缺乏熟悉企业生产的实际经验,使理论教学与实践脱节,直接影响企业对学生实践能力的认可率,从而影响学生的就业率。
二、数控专业教学改革思路
1.校企合作,深化教学改革,依据工作过程系统化原则设置课程,重构教学内容
(1)依据工作过程系统化原则,建立模块化课程和教材体系。
在理论教学中坚持以“必须、够用”为度,优化和整合现有课程。建立工作过程系统化的课程观,突出与操作技能相关的必备专业知识。如在“螺纹轴的车削加工”这一工作过程中,可以将螺纹识图、螺纹基本参数及计算、螺纹刀的刃磨方法、螺纹的车削工艺、螺纹的编程指令、螺纹的测量等不同课程内容整合为一个整体,让学生经历“零件图分析制定车削工艺编程螺纹车削螺纹测量”这一完整的工作过程。所以,可以将数控机床、数控编程、数控车削技术、公差配合与测量技术等多门课程整合为轴类零件车削加工、盘套类零件车削加工两门课程。根据这样的思路,可以将“机械制图”与“公差配合”合为一门课程,使以前两门课的重复讲解部分不再重复,优化了课时分配;将“数控加工工艺”中的数控刀具、数控夹具等内容并入实训操作中,不再安排理论课时,提高了实际效果。将学科知识系统化课程整合成工作过程系统化课程,这样可以有效提高实训课堂效率,缩短与企业岗位技能需求之间的差距。
同时,学校应该积极利用企业专家丰富的资源,聘请行业专家和企业专家共同参与数控教材开发。结合与当地企业的实际情况开发校本教材,建立具有明显特色的课程和教材体系。编写一些与市场需求相符合的实用的数控校本教材,使教学符合企业生产实际,培养的学生满足企业的实际需求。
(2)结合企业实际,正确处理教材,重构教学内容。
摒弃以教材内容贯穿整个课堂的陈旧观念,大胆选取企业中一些典型的工作过程作为教学实训内容,将教材内容和企业实际有机结合起来,重构教学内容。如在进行宏程序指令的训练过程中,不要按照教材内容“宏指令编程”去单纯教授宏指令的格式、编程方法等,而将课程内容选择为“椭球体的车削加工”这一典型的工作过程,通过加工椭球体零件,使学生掌握宏指令的应用方法和椭圆的标准方程、参数方程等内容,在“学以致用”的过程中,学生的学习主动性和潜力被充分挖掘出来。
2.合理应用教学方法,注重教学设计,优化教学过程
真正变教师主体为学生主体,积极引进“理实一体”模式,采用任务驱动法、项目教学法开展实训,努力为学生提供体验完整工作过程的学习机会,经历“确定任务制订工作计划实施计划质量控制和检测评估反馈”整个工作过程,增强学生适应企业的实际工作环境和解决综合问题的能力,确立“以学生为主体,以实训为中心”的模式,开展理论实践一体化教学。
3.努力建设一批校内、校外实训基地
改变传统的实训基地布局,努力建设由理论教学区、讨论区、实操区、计划区、资料区等组成的理实一体化实训基地。
校外实训基地既是校内实践教学的延伸,也是对实践教学体系的完善。在校外实训基地,学生的工作环境是真实的,执行的规范是职业标准,实训的项目是学生毕业后所从事的岗位任务。因此,中职学校要积极开拓、创建校外实训基地,与各企业建立互惠互利的长期合作关系,形成产学一体化的新型办学模式,从而节省实训基地建设的大量资金投入,使学生直接到对口企业进行实训。
4.加强“双师型”教师的培养
目前学校数控专业师资队伍具有一定的实力,为适应课程改革的需要,必须建立一支真正适应现代职业教育的“双师型”教师队伍,还必须加强多元化师资培训,为专业教师成长搭建平台。
(1)开展多种形式的技能培训,提升教师的专业技能。
充分利用校内实训设备进行校内技能培训,由在工厂有丰富经验的老教师对年轻教师进行技能提升培训。选择1~2个有代表性的课题对年轻教师进行工艺和操作的培训。
(2)派一些专业教师进企业挂职培训,提高教师专业素养。
积极创造条件,鼓励专业教师到企业进行技能培训,提高教师专业素养。派专业教师到企业挂职锻炼,使专业教师不断掌握新知识和新技术,将企业典型的工作过程引入课堂,更新教育理念,提高专业教学水平。