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[关键词]UG软件 线切割 虚拟教学 模型
中图分类号:TG580.66 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)03-0246-02
引言
近年来,随着中国经济的发展,模具行业也得到了空前的发展。由于模具行业的发展,模具制造的人才急剧增加,各技工院校也纷纷开办了自己的模具专业,开始大量招收模具制造专业的学员。但是由于模具制造是一个复杂的过程,需要使用到的设备也相对较多,常常出现设备不够用,再加上技工类院校的学生的在能力相对较差,如何进行安全有效、低成本、高效率的有效教学,培养出合格且适应能力强的学生,摆在了各个技工类院校模具教学部门的面前。
线切割是模具制造教学中常用的特种加工设备,在技校的模具专业教学中存在一定的局限和难度。线切割虚拟实验室有助于提高学习的效率和节约成本,同时在安全操作和教学考核上体现出了较多的优势,突破传统的教学方法,具有一定的可靠性。线切割虚拟实验室的开发主要包括两个方面:一是模型的制作设计;一是虚拟平台的程序编写。
一、线切割虚拟实训室的构建
虚拟仿真技术的应用主要是可以构建虚拟实训室,通过计算机虚拟网络达到培训的目的。线切割虚拟实训室主要包括虚拟的实训室场景,虚拟的机床设备,虚拟的仿真演示,联网仿真考核等部分构成。构建虚拟实训室的一般步骤为:
1、虚拟场景设计
一个逼真的虚拟现实效果是由逼真的场景、加上各种声光等元素构成。建立一个逼真的虚拟现实环境需要进行全面的设计,让该场景无限接近于现实事物。实训室的虚拟环境设计方法是先进行场景草图的绘制,再提出场景设计的方案。线切割实训室的布局主要是考虑到操作的合理性,方便性,布局方案设计如下:
2、虚拟机床设备建模
根据前面我们场景设计,第二阶段要进行虚拟机床设备的建模。建模要完全参考市场现有的各种主流产品进行建模,以体现产品的多样性和真实性。本次我们建模基于UG软件进行设备的建模。通过各零件的建模,然后通过装配,最终完成场景中的各个机床设备的模型创建,效果如下图:
3、虚拟仿真演示设计
针对线切割机床设备的建模完成后,就需要对我们平常教学中用到的机床机床动作进行设计,使得在计算机上操行时能够获得和现实教学中一样的机械动作和反馈动作。考虑到教学中的任务实施内容,设计仿真演示的动作有(表1):
4、考核设计
除了要能够进行操作,还要有考核系统与之配套,以保证虚拟仿真训练的效果得到巩固。考核的设计可以分为:课堂考核、月末考核及期末考核三部分。考核的内容上不易设置过多,以避免考核者产生烦躁心理,减弱考核的效果。
二、虚拟程序平台的编写
一个完整的虚拟实训室,除了有逼真的三维模型,还需要具备强大的操作性。这里采用VIRTOOLS虚拟现实软件对实训室虚拟模型进行编程,可使该场景获得模拟真实操作的功能。
VIRTOOLS虚拟现实软件使用的模型格式为.CMO。因此经过UG软件设计好的模型要经过转换才能够使用。这里我们经常将UG建好的模型到处为IGES格式,并导入到3DMAX软件中,通过安装在3DMAX软件上的VIRTOOLS转换软件,最终将模型的格式转化为.CMO格式。
通过VIRTOOLS 软件进行角色、动作等的设置,完成虚拟仿真软件的设计,最后进行适当的美化,打包成最后的成品,如图3所示。
三、总结
虚拟仿真技术应用于模具教学具有可探讨性,通过借助虚拟仿真技术,同时结合常规的现场实践加工教学,能够更好地取得操作的实效性。在节约资本、提高培训教学效果上有很大的提高,开发出虚拟线切割实训室是一个值得尝试的解决办法。UG是出色的参数化设计软件,VIRTOOLS则是一款相对简单的虚拟现实软件,通过UG建模与VIRTOOLS编写虚拟仿真程序将是一个新的创新。开发出线切割虚拟实训室,通过计算机联网教学,能够有效解决机床设备欠缺、操作安全、节约材料的实际问题,是常规实训教学的一个有效补充。
参考文献
[1] 袁宗杰,邓爱国.?数控仿真技术实用教程[M].北京:清华大学出版社,2007.
关键词:线切割;教学改革;实践实训
随着社会生产的需要和科学技术的进步,20世纪40年代,前苏联科学家拉扎连柯夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因,发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被腐蚀掉,开创和发明了电火花加工。后来,由于各种先进技术的不断应用,产生了多种有别于传统机械加工的新加工方法。这些新加工方法从广义上定义为特种加工(NTM,Non-Traditional Machining),也被称为非传统加工技术,其加工原理是将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到工件被加工的部位上,从而实现材料去除。电火花线切割加工机床是教学中最为常用和典型的特种加工机床之一。
一、电火花线切割加工的特点
(1) 工作原理:是通过电火花放电产生的热来熔解去除金属的,所以加工材料的难易与材料的硬度无关,加工中不存在显著的机械切削力。(2) 可以加工硬质合金等一切导电材料。(3) 最小角部半径有限制。线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙。(4)线切割加工是利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极,对工件进行脉冲火花放电,切割成型的一种工艺方法。(5) 线切割加工中产品的形状是通过工作台按给定的控制程序移动而合成的,只对工件进行轮廓图形加工,余料仍可利用。(6) 线切割加工用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极。加工中由于电极丝连续移动,使新的电极丝不断地补充和替换在电蚀加工区受到损耗的电极丝,避免了电极损耗对加工精度的影响。(7) 线切割加工只能加工通孔及边缘,能方便地加工出小孔、形状复杂的窄缝及各种形状复杂的零件。
二、电火花线切割机床与传统的机械加工相比主要区别
(1) 不是主要依靠机械能,而是主要用其他能量通过电子去除金属材料。(2) 加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力,故加工的难易与工件硬度无关。(3) 各种加工方法可以任意复合、扬长避短,形成新的工艺方法,更突出其优越性,便于扩大应用范围。
三、提高学生学习特种加工效率的重要性
由于特种加工完全颠覆了传统的切削加工思想,因此,学生在初学时往往无法理解其特点和加工过程,感到不理解很难学。另外,随着现代社会新材料、新加工技术的发展,对于机械类专业的学生又必须了解和掌握现代加工技术和手段,所以要求学生在校期间能够很好的理解和掌握特种加工的基本方法和理论。这就需要教师在教学方法和教学手段上采取新的措施,一方面加深学生对课堂知识的了解、掌握,另一方面提高学生学习的兴趣。
四、目前国内对于《特种加工》的教学情况
国内有的《特种加工》教材开发了相应的CAI演示课件,配合书本,应能提高学生对各种特种加工方法的理解,但就笔者多年教学实践发现,单纯配合CAI课件的特种加工教学虽能提高部分学生对特种加工基本过程的理解,但对教学效果提高并不是太大,究其原因主要有两方面:一是课件本身质量不高,制作粗糙、只能表现大致的加工过程,或者在投影仪上投影不清,学生对此印象不深;二是课后没有教学实践或实验教学相配合,达不到学以致用、强化认识的目的。上述原因导致学生学习流于形式,只是死记硬背一些加工的特征应付考试,考完就忘,在日常的机械设计当中几乎想不起来运用特种加工的方法来加工一些常规加工无法或加工困难的材料或零件表面,这与基于CDIO的现代教学理念是不相符的,因此,必须采取措施引导学生能够将所学知识充分应用到设计中,达到学有所用,学为所用和用为所学的目的[1]。
五、通过实践研究总结出的教育方法
通过对知识学习的循序渐进 把教学改革之后的课程分八个部分来完成,我们称之为“八部走”来提高学生在实践和应用中的学习质量。
(一)、学习线切割加工基础内容,其中包括: 线切割加工的物理本质及特点、电火花线切割加工机床简介、主要工艺指标、电参数对工艺指标的影响、非电参数对工艺指标的影响、合理选择电火花线切割加工工艺、通过观看由往届学生参加的加工实践录像,进行总结。
这个时候的学生由于刚刚接触线切割加工,所以对所讲述的概念、工艺指标还很模糊,即使通过加工实践录像,对线切割有了初步的认识,但是还是问题重重,这个时候需要对问题进行总结。
(二)、解答 对不理解的知识点提出的问题,教师对其一一进行解答 同时展示往届同学们加工成果来提高同学们的学习热情。对加工所用钼丝和加工的不同成品工件进行讲解。让同学们进一步了解加工工具和加工工件的关系。
这个时候的同学明白了上次总结的问题,观看了加工工件和加工工具,产生了对生产加工的兴趣,尤其是看见往届同学加工的样品,自己也开始跃跃欲试。
(三)、针对学习 通过对线切割机床的说明书学习 掌握线切割加工机床基本术语和约定、界面及功能模块 通过实例进行强化学习。
单一的教师教,学生学,已经吸引不了同学们的兴趣,把机床说明书发给大家,通过以上的学习,联系说明书进行自己的知识结构组建,形成一个自己的理论概念,之后教师在半辅助的操作讲解,让理论和实践达到统一。
(四)、针对总结 总结出同学们在操作的时候上丝、紧丝、加工起点的应注意的问题、工件的装夹技巧,对于以上关键问题和同学们提出的问题进行加强学习,对错误操作进行改正。
这时候对于同学们,线切割的准备工作尤为重要,因为它直接影响到你加工工件的精度,是要求最为严格的部分。教师需要一边演示一边讲解,同学们操作时如有错误立即纠正,针对错误讲解这种做法所带来的影响,其中包括理论的原因和实践的原因,加深同学们对理论知识和实践知识的统一。
(五)、实践 给出练习题目 通过对题目的设计,让同学们掌握设计技巧,之后加工,测量尺寸,改进补偿量,再进行加工,达到标准。
此练习题目重点在于对加工零件的设计和尺寸补偿,反复练习到达要求,进行模拟加工,查看加工路线的正确性。最后进行加工,检查加工工件表面粗糙度和尺寸的范围。写出包涵系数选择在内的总结报告。
(六)、设计 参加到校企合作中的一个环节中去,对零件进行设计。
通过校企合作的有利条件,挑选生产加工中可以线切割加工的零件部分,通过产品各个部分组装时候的精度和表面出粗糙度的制约,来检查同学们生产实践的程度。这一教法也是项目教学法。
(七)、加工 首先试加工,达到标准之后,每人加工6个工件。
为了不浪费原材料,进行试切,加工熟练的同学可以指导比较生疏的同学,共同讨论加工细节,要求每人加工6个标准零件。
(八)、检测总结 对加工出的工件进行检测 之后进行安装 总结出加工零件时各个参数的选择 加工各种零件时 参数的范围。
让同学们参与到组装的环节,感受劳动成果,加强学习兴趣,增加成就感。
“八部走”是一个依靠项目教学法为基础的步骤学习,通过一步一步的深入学习、研究、探讨、总结。教学的目的明确,是为了以学生学会为目的,这样我们在教学的时候是采用了反复指正的过程,通过教学的过程带动学生们主动思考,对有疑问的问题及时进行解答,实践,再解答。通过理论和实践的解答让同学们达到熟练掌握的程度。
培养大量具有工程实践能力的人才,需要不断探索和改革,不断实践和总结。在项目教学中,将不断地进行改革尝试,进一步引入一些新技术的实习项目,使学生通过实习,进一步提高自学能力、思维能力和创新能力,进一步提高分析能力、理论设计能力和实际动手能力,使金工实习在复合型人才的培养过程中发挥更大的作用。
参考文献
关键词:技工学校 模具制造 专业建设
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)07(c)-0171-02
1 模具制造专业设置新背景
模具是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备,其生产过程集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体,既是高新技术载体,又是高新技术产品。据国际生产技术协会的预测,21世纪机械制造工业零件粗加工的75%,精加工的50%都需要通过模具来完成,模具业的高速发展给予制造业强有力的支撑。模具可带动其相关产业的比例大约是1∶100,即模具发展1亿元,可带动相关产业100亿元,模具是推进装备制造产业转型发展和升级的关键支撑;同时,制造业的高速发展又促进了模具工业的发展。“工业要发展,模具须先行”。
1.1 义乌行业发展现状
义乌是浙江经济非常活跃的一个快速发展中城市,义乌小商品批发市场(又名中国小商品城),创建于1982年,是我国最早创办的专业市场之一。经过20多年的发展,义乌小商品批发市场现拥有营业面积260多万平方米,商位50000余个,从业人员20万,日客流量20多万人次,连续15年位居全国工业品批发市场榜首,是国际小商品的流通、研发、展示中心,我国最大的小商品出口基地。模具产业是生产企业的“金工车间”,更是小商品制造的“工业之母”。众多的小商品离不开模具,由此可见,义乌是模具产业最具规模和市场潜力的区域之一,为本专业的发展提供了广阔的空间和光明的前景。
1.2 模具制造技术专业人才需求的调研
为使我校模具制造技术应用专业毕业生与用人单位需求实现“零距离”对接,我们对行业企业需求进行了深入调研,主要采用了问卷、访谈、数据分析等方法,发放企业56份问卷,回收47份,有效问卷47份,并对16家企业进行深度访谈。
1.2.1 模具制造技术专业人才现状分析
(1)从业人员基本情况。
调研表明,模具制造企业现有设备主要有普通车床、铣床、平面磨床、外圆磨床,电火花、线切割机床,数控车、铣加工中心,机床都达到了半自动化,并且测量设备基本上光谱化。模具制造企业设备的发展趋势是电加工设备和数控机床进一步增多,数控机床向多轴、柔性加工自动生产线发展。通过统计发现,模具制造技术专业的从业人员的学历结构中,中职占35%、高职22%、其他占43%,职业学校毕业生在义乌模具从业人员中占有很高比例,我校实施的“3+2”培养计划是依据人才市场用人需求制定的科学的计划。
1.2.2 从业人员岗位分析
模具制造技术专业对应的职业资格证主要有模具制造车工中级、模具制造铣中级、模具制造高级工、钳工中级等。在走访企业过程中,大部分企业主管负责人,认为更看重学生的实际操作能力,而不是获得证书,这一点在企业的问卷统计得到了证明。
(1)模具的制造普通设备和数控设备并用。企业中既有大量的普通车床、铣床、平面磨、外圆磨,先进的电火花、线切割,数控车、数控铣、数控加工中心以及数控柔性加工。
(2)在模具的制造中,除需要大量的数控技能人才外,还有大量的制造岗位需要模具专业技能人才来完成,即铣床工、车床工、磨床工,先进的电火花操作工、线切割操作工。
(3)普通机床虽然听起来好像传统,但是模具制造设备发展之快,普通机床现在已经均较为先进,基本上全数显化,因此,中职模具专业应注意先进设备的学习和训练。
(4)先进的电火花、线切割在模具制造中发展很快,在模具生产线中电火花、线切割设备多,应用广,需要的技能人才多,因此,中职模具制造专业应注意该岗位技能人才的培养。
调研中还发现,模具制造的设计开发中,需要较多的设计制图技能人才,他们除掌握模具制造专业的基本知识外,主要是要掌握CAD、Pro/E、UG的制图技能。经过调研和分析,中职模具制造专业在模具制造企业的岗位群有:中、低端机械设计职位,包括机械零件图纸绘制、小型模具设计、普通车铣刨磨等机床操作、机械工艺与管理等。中、低端数控加工技术职位,包括数控车床、数控铣床、数控加工中心、数控电火花等工种的编程与加工操作。中、低职位模具制造职位,包括各种塑料模、压铸模、冲压模等多种模具的开发与制造等。
2 专业建设目标与思路
2.1 专业建设目标
以就业为导向、以服务为宗旨的理念为先导,培养学生的创新创业精神和技术应用能力为重点,紧跟模具制造技术的发展,进一步探索应现代模具制造所需要的计算机辅助设计与制造人才培养的教学体系,培养德、智、体、美等全面发展,从事模具设计、制造、调试、安装、管理生产一线的高等技术应用型专门人才。
2.2 专业建设的思路
(1)建设具有技师学院特色的教学体系。
(2)建设与现代模具设计与制造相配套的实训中心。
(3)探索以企业需求为导向,突出专业岗位能力培养,构建本专业“一个导向(以企业需求为导向),一个突出(突出专业岗位能力),工学结合”的人才培养模式。
(4)构建以项目工作过程为导向的模块式课程体系,以模具设计、模具制造、模具维修、模具检测为四大模块的创新型课程体系。
(5)建设一支的德艺双馨的优秀教师队伍。
3 模具制造专业的发展及其人才培养方案的调整
3.1 人才培养方案的调整
随着义乌的产业转型升级,对模具制造专业的高技能人才的需求更为迫切,在这一愿景下,学校为了使学生掌握的知识结构和就业岗位的客观需求相一致,不断的对专业教学进行改革,以适应新的形式,主要体现在以下方面。
(1)理论教学注重理论经验与企业经验相结合,构架较宽的理论知识面,实践教学以企业的岗位任务的具体案例为主,再进行知识的扩展,难易相结合,注重对学生创新技能的培养。
(2)先进的CAD/CAM软件越来越多地应用在模具设计及加工中,学生应当具备此类软件的应用能力。
(3)针对企业对人才一专多能的需要,在专业教学中,应加强模具结构分析、模具拆装、加工及调试等实训环节,提高学生设计、加工、调试、安装等专业综合素质和能力。
(4)具备管理与经营的基础知识,结合模具制造要追求最佳寿命及最低费用,模具材料应最有效地利用,模具价格估算,开展各种项目与活动训练,为今后从事技术管理岗位和创业奠定基础。
(5)建立产教结合“双赢”机制,与企业更紧密地合作,研究双方合作事宜如校方的专业设置、培养目标、教学计划、实习实训、毕业设计、毕业分配、师资培养等;厂方的市场分析、发展规划、产品开发、人员培训、技术难题等。
(6)推动就业准入制度,实行多证制:学历文凭+职业资格证书。
(7)注重学生职业素养的培养、问题解决能力的锻炼,团队协作能力的养成,除了技能要求外,企业对这几项的软实力也很看重。
3.2 人才培养模式的探索
以学生的职业道德素质、专业技能水平、就业率和就业质量为核心指标,以用人单位评价、社会评价及毕业生自我评价为依据,以企业需求为导向,突出专业岗位能力培养,通过与义乌模具行业协会、义乌易开盖实业公司等模具行业企业的合作,构建本专业“一个导向(以企业需求为导向),一个突出(突出专业岗位能力),工学结合”的人才培养模式,为义乌加工制造业培养大批下得去、留得住、用得上的模具制造技术专业的技能型人才。
(1)一个导向(以企业需求为导向)。
通过对专业相关企业进行调研,了解模具专业人才需求,企业岗位设置,针对调研结果和企业情况,制定人才培养目标。
(2)一个突出(突出专业岗位能力)。
模具专业岗位能力主要分:模具设计能力、模具制造能力、模具安装及调试能力、模具维修维护能力,对于当前企业模具紧缺人才及岗位需求,把主要四个能力做为人才培养的重点。
(3)工学结合。
形成学校与企业共同研究人才培养规格、共同参与理论教学和技能培养,依托学校产业处和学校实训中心为载体,构筑“校厂一体”的能力培养平台和“工学结合”的能力培养环境,在教学过程中,推行项目工作任务为导向、教学实训一体化的教学模式,逐步实现实训“作品”与“产品”对接,使教学实习在校内生产基地进行,让学生在车间学习相关技能的同时,获得一定的劳动报酬,减轻贫困家庭学生的经济负担。
(4)改革人才培养评价方法。
强调以社会监控为手段,采取社会参与评价的方式监控人才培养质量。遵循教育主体多元化、培养目标和模式多样化、人才质量评价社会化等原则。建立由工学结合实习单位、用人单位及行业团体和职业技能鉴定机构等共同参与的人才培养质量的社会监控评价体系。
4 模具制造专业课程体系改革
4.1 基于工学结合的课程体系构建
通过深入企业调研,明确模具制造技术专业技能型人才面向的主要职业岗位是模具设计、模具制造、模具维修及模具安装调试等工作岗位。确定以模具设计、模具制造、模具维修、模具检测四大模块的职业岗位工作过程为基础,项目为载体的核心课程,构建以“项目工作过程为导向的模块式”专业课程体系。
4.2 教学资源库建设
多媒体课件库:多媒体课件库主要包括核心项目课程的多媒体课件、图片、视频资料等。
教学资料库:主要包括专业教学计划、课程大纲、教案等各种教学资料。
试题库:包括模具制造中级工、高级工技能鉴定试题,以及各类与专业相关比赛试题。
典型模具制造实例库:包括各种典型结构,涵盖模具钳工、机加工、数控加工、电加工各种典型模具零件及其图纸,达到 10 个典型模具实例。力争用两年时间开发《模具数字化学习工厂》教学资源库,开创“自主探索、虚实结合”的新型教学实训模式。
5 师资队伍的现状和建设
坚持“校企合作、专兼结合、重点培养、加强引进”的原则,培养专业带头人1人,引进或在学校现有青年教师中培养5名高水平的双师型骨干教师。其中专业课教师中具有中高级职业等级证书的教师达到80%,“双师型”教师比例达到90%,聘请8名能工巧匠担任实训指导教师。
6 校内实训基地建设
根据本专业特点,结合义乌小商品制造业的发展趋势,结合义乌模具产业的特点,与义乌模具行业协会充分合作,建设高水平、高质量、贴近生产实际的校内实训基地。以创造真实的生产实践环境为原则,按照高水平、高效益、有特色、现代化的要求,不断更新模具加工制造设备,提高模具制造设备的现代科技含量,重点建设模具应用技术实训车间,模具设计工作室。
7 校企合作、工学结合运行机制建设
(1)成立工学结合、校企合作工作小组。学校成立校企合作运行工作小组,统筹、指导、协调校企合作工作。工作小组由主管部门、学校、企业等相关人员组成,负责制定年度工作计划并组织实施、检查、督促,确保校企合作正常运行。
(2)校外实训基地建设。实施全方位工学结合,走校企合作之路,加快校外实践教学基地建设步伐,形成“专业、产业、教学”良性循环的职业教育环境。实现与企业在人才培养和技术服务等方面互惠互利,实现双赢,企业为人才培养提供职业技能培训条件和物质支持,学校为企业提供所需人才、培训企业上岗员工,同时为企业新产品研发、科技创新提供技术服务。在现有5个基地基础上,重点新建3个新的校外实践教学基地,其中人才技术紧密合作型的基地稳定在8个左右,每年可接纳顶岗实习毕业生240人左右。
(3)建立校企合作的约束、激励和情感沟通机制。建立激励考核机制,吸引企业参与培养高素质人才的积极性,学校对于积极实施校企合作、努力培养学生岗位能力的企业给予一定奖励。制定校企走访联谊制度,组织开展人员走访、互访,加强校企信息交流和沟通,定期或不定期召开校企合作相关人员的座谈会、研讨会,通过不同形式沟通感情,解决问题,确保校企合作有效、持续运行。
摘要:本文结合笔者学校数控专业现状,分析了在专业发展中一些问题产生的原因及今后的发展方向。
关键词 :数控加工专业 专业建设 发展方向
一、数控加工专业现状
笔者学校自2002年开设数控加工专业,首届有学生100多人。主要开设的实训课是车工工艺与技能训练和数控加工工艺与技能训练。
当时数控车床仅有一台,普通车床课程占全部课程的70%,学生在进行数控车工实训时机床很紧张,就连吃饭时间机床也是在运转着的。2004年,数控加工专业在校学生增加到400多人,学校又采购了3台数控车床,上实训课时车床还是很紧张。2009年,数控加工专业在校生达到顶峰,仅当年秋季报名的学生就近400人,当时有数控车床6台,加工中心1台,数控线切割机床1台,数控电火花机床1台,当年的实训课由以前的两班倒,改成三班倒。
鉴于实训设备严重不足的现实情况,学校于2010年采购了22台数控车床,加工中心2台,车削加工中心1台,数控线切割机床3台,数控设备已成规模,达到一人一工位。但也就是这一年,数控加工专业的招生人数呈现了下降态势。
笔者从人力资源和社会保障部获悉:人力资源和社会保障部、财政部联合印发实施方案,正式启动国家高新技能人才振兴计划。从2011年到2020年,全国新培养350万技师、100万高级技师,使技师和高级技师总量达到1000万。
综合分析,数控专业技能人才培养存在以下问题。
一是数控专业通过十来年已培养出大量的数控操作工,基本满足企业的用工需求。同时,用工企业也对学校提出了更高的要求——培养高技能人才。
二是学校现有人才培养方案不能适应企业用工的需求。学校现有部分教学设备、工夹量具落后以及部分专业教师依然按传统加工工艺指导学生实习,这使得学生对新的技术和知识根本不了解,也就不能与企业接轨。
三是职业教育资源匮乏。职业教育培养的是应用型人才,其对师资、生源及教学设备的先进性及仿真性均有很高的要求。但长期以来,由于社会分配机制不健全、不合理,技术人才的社会地位低下,造成公众对职业教育的认识存在误区,认为是“低层次”的教育,而实际上无论是政府投入、还是师资配备上均明显低于普通高等教育,致使职业教育成为既成事实的“低水平教育”。
二、数控加工专业发展方向
笔者利用假期深入当地企业调查和走访,认为笔者学校数控加工专业建设要从以下几方面抓起。
一是聘请当地相关高新技术或中型以上企业技术主管及企业生产部门主管组成专业评审委员会,结合学校现状重新制订或完善现有的人才培养方案。删除落后又不实用的教材或相关课题;对于需要开设的新课程、新设备,要及时添加和购置;对于没有相关教材或者教材方面不适合的,要在相关企业的技术支持下及时编写校本教材。
二是及时升级或更换与实训相关的软件和设备。学校应下大力气,采购国内外最新的设备和与之相关的CAD/CAM软件。做到设备还没有在企业中推广,我们的学生和老师就已掌握了相关的知识和操作技能,这样使企业购买了新设备,就必须选择我们的学生。虽然这种方式学校要投入大量的人力和财力,但这会使学校在专业建设方面形成良性循环。
三是进一步深化校企合作,形成“厂中有校,校中有厂”的新格局。让有一定理论知识的学生深入到企业中顶岗实习,了解企业文化,熟悉生产流程;让实训老师充当生产企业的车间主任,让他们熟悉企业日常生产管理和生产流程等工作;让企业的高级技术人员到学校参与授课,指导学生提高操作技能,把生产中总结的知识和经验传授给学生,这既有利于提高学生的学习兴趣,又有利于学校与企业无缝连接。
同时,也可以让企业带着他们的产品和项目来到校园,利用学校这个平台,指导学生开发、设计新产品和生产加工、装配零部件,让学生在走出校门之前,具备一定的创新、创造和创业能力。
四是应经常安排实训老师和核心专业课老师到国内外生产加工企业和设备生产企业进行新知识、新技术、新工艺、新设备培训。如果老师不离开校园、不走向社会、不进行“四新”的培训,培养出来的学生也不可能是社会需要的。所以要鼓励老师多到企业中去,参与企业的生产加工、科技创新,支持老师们申请专利、撰写专业学术论文,不断提高自身的业务水平。
三、小结
高新技能人才简单说来就是具备新知识、新技术、新工艺、会使用新设备的专业技术人员。社会的发展是以科学技术为推动力的,科学技术的发展离不开学校,学校的高速发展会助推社会的健康快速发展。
参考文献:
[1]梁红梅.对发展我国高等职业教育的思考[J].教育导刊,2008(2).
[2]汤大莎.职业教育人才培养存在的问题及对策思考[J].中国职业技术教育,2006(35).
关键词 理实一体化 教学改革 课程设置 双师型教师 数控
中图分类号:G642 文献标识码:A
Reform of Strengthening CNC professional Theory and Practice Integration Teaching Mode
——Responding to Shanghai Vocational Mechanical Professional Teachers' Ability Contest
Abstract This paper takes CNC technology professional as the object, elaborated the importance of theory and practice integration, combined with curriculum reform on the real integration of pedagogy in implementation of the training environment, curriculum, supplementary materials, teachers practice and study, summarize the difficulties encountered in the reform.
Key words theory and practice integration; teaching reform; curriculum setting; dual-teacher; digital control
2012年5月,上海市教委主办的高职机械类专业教师教学能力竞赛,其目的是提高上海市高职高专数控专业教师的教学能力,落实专业教学改革工作的目标。教育部近年投入大量资金在高职院校,目的就是为了加强实施理实一体化教学改革。市教委通过这次比赛,了解各大高校对于理实一体化教学改革的实际情况。
1 理实一体化教学的重要性
高等职业教育的宗旨是培养具有相关专业理论知识和熟练操作技能的,适应生产、经营、管理、服务等第一线的应用型、技能型人才。理实一体化教学,通俗的理解是将理论教学与实践教学融为一体,有助于教学质量的提高和技能型人才的培养。同时,理实一体化教学是理论教学和实训教学的整合,有利于合理利用资源,是一种值得提倡的融知识传授、能力培养、素质教育于一体的教学模式。针对当前高职教育的发展状况,理实一体化教学势在必行。
近几年,伴随着生源的滑坡,三校生和高中生基础条件层次不齐,有的已具备一定的实践经验和技术技能,有的则对设备和工具茫然无知,对于教学而言也是个考验。面对这些来自不同层次的学生,就要采用非常化的教育。我校一直以来贯彻的教学方针:基础适度、以德为本、强化应用、突出技能。
自2007年开始,我校成立了由理论教师和实训教师组成的数控工程系,承担该专业的教学任务和教学改革。教研室针对学院现有设备、师资和学生情况,制定了新的教学计划,开展一体化教学模式的教学改革。在教学内容上,将理论知识与实训合二为一,组成新的模块进行教学。教材是理实一体化教材或校本教材,而不是分成理论和实训两本,从而在教学内容上达到了统一;在教学时间上,打破专业理论课与实训课相对独立的安排,统一定为“理实一体化课程”;在教师配备上,理实一体化课程均由兼具理论和实训资格并且具有相关职业技能水平的教师担任;在教学方法上,由师生双方共同在实训教室,围绕课题模块边教、边学、边做来完成,教师多采用“项目教学法”、“行为引导法”进行教学,教法灵活,形式多样。这种教学模式可以较好地解决理论教学与实践教学脱节问题,增强教学的直观性,提高学生的学习积极性和职业能力,充分体现学生的主体性作用。
2 我校数控专业理实一体化系统的建设
理实一体化教学系统建设主要包括理实一体化实训中心建设、理实一体化课程整合、理实一体化配套教材编写(校本教材)、“双师型”师资队伍培育等。
2.1 理实一体化实训中心建设
我系在国家教育部和学校的大力支持下,前后共投入500多万元,根据职业技能大赛和技能鉴定的要求,同时借鉴其他优秀院校的经验,经过几年的时间,购置了大量市场主流机型的实训设备,建起了比较完善的普车、普铣、数控加工、线切割、钳工、PLC、维修电工、数控维修、CAD等实训室,建起了综合的实训中心。并且在各个教室安装投影仪等设备,组成多媒体教室。夯实了我校数控专业进行理实一体化教学模式建设的基础。确保一体化课程教学改革的顺利进行,实现真正意义上的理论教学和实践教学融为一体、彼此渗透、相互促进。实践表明:基于理实一体化教学基础上的人才培养效果取得了极大的成功。无论是学生对老师教学的满意度调查、毕业生的专业综合素养或是社会用人单位对我校数控技术专业人才培养效果的高度评价等各方面均充分体现了进行理实一体化教学改革的成效,也验证了数控技术理实一体化教学中心设计的科学性。
2.2 核心专业课程的一体化整合
理实一体化教学课程整合的基本要求是:加强理论与实践的结合,紧扣人才培养方案,打破传统教学体系的框架,以企业需求为主线,以职业技能要求为根本,将整个教学内容进行整合。首先,将数控机床与编程、数控加工实训整合为数控加工编程与操作一体化课程。该课程是数控技术专业的核心技能课程之一,教学方式为理论讲授与实践操作交叉进行。主要讲授数控车床、数控铣床、加工中心手工编程与操作的基本知识,数控加工的工艺分析与数值处理、以及电火花、线切割机床的操作与编程。其次,将CAD/CAM技术、数控加工工艺、CAD/CAM实训整合为CAD/CAM技术应用一体化课程。该课程是本专业领域最为核心的课程,主要讲授CAD/CAM系统的基本原理和构成,典型软件的应用(三维造型,加工工艺,刀具路径的生成,加工仿真,后置处理、生产加工等)。通过这门课程的学习,学生们必须达到获得数控编程工艺员职业资格认证的水平。这门课程整合后的最大特点就是紧密联系生产实践开展教学,做到学以致用、体现以学生为主体、以能力本位为主导的一体化教学准则。再次,将数控机床原理与结构、数控机床控制系统与维护、数控机床故障诊断与维修实训,整合为数控机床原理与维修一体化课程。数控机床的原理、结构、维护等相关知识和技能是数控技术专业的重要教学内容,鉴于高职生源质量的层次较低以及高职教育的特色与指导方针,此类课程不适宜在基础理论的内容方面潜入太深,而应当依据职业定位和社会需求,做到学为所用、学能所用。
2.3 理实一体化配套教材编写
理实一体化教学要有与专业和规模相配套的教材。传统的教材一般都强调理论的全面性和系统性,不能适应理实一体化教学的需要。理实一体化教材要摒弃传统的专业教学课程方案,根据教学目标和任务,将各个知识点分解实践训练任务,有计划地开展技能训练。在训练中让学生知其然。教师将学生实践中出现的问题,用专业理论知识来加以解释,使学生知其所以然,从而实现理论与实践的有机结合。
在借鉴先进的职业教育理念、模式和方法的基础上,结合我校的实际情况,对数控技术专业原有的课程结构、体系、内容和教学方法进行改革,组织教师编写了一套以项目为引导、以任务为驱动的理实一体化校本教材。这几本教材突破了传统的教材重视理论的全面性和系统性的课程体系。以能力为本位,以职业实践为主线,以任务驱动为主体,对课程内容进行创新整合,根据企业用人的具体要求和学校的实际情况,结合学生的个性发展需要,对教材内容进行必要的取舍与组合。对内容的深度和广度进行适当的调整,结合“双证融通”的人才培养模式,把职业资格标准融人校本教材中。将数控技术应用人才培养标准按照职业特定技能标准、行业通用技能标准、跨行业职业技能标准和核心技能标准四个模块来设计,将“综合性”与“职业性”有机统一,针对中等职业学校的培养目标,降低专业理论的重心,突出与实践技能相关的必备专业知识。校本教材充分体现了“教、学、做合一”的职教思想,学生将来做什么,学生要学什么教师就教什么。通过实践,这套校本教材理论知识删繁就简,通俗易懂,实践技能便于操作,实用性强,深受教师和学生的欢迎。
在理实一体化教学理念、形式和方法的基础上,结合我校实际状况,对数控专业核心课程的结构、体系、内容和教学方法进行革新,组织一批骨干教师编写适合我校实际情况的理实一体化教材(即校本教材)。具体编写情况如表1:
2.4 “双师型”师资队伍的培育
在此次比赛中,各大院校的教师都发挥出自己的才华,体现出“双师型”教师的深厚功底。教师在教学过程中反映出该校理实一体化教学的水平。如果还是理论老师上理论,实训老师指点实训的教学形式,那么理实一体化教学似乎空谈。
理实一体化教学需要的是“双师型”教师,“双师型”教师是指那些能够把专业理论与生产实践有机地结合起来,高效率地教会学生的教师。双师型教师必须具有综合职业能力,解决生产中的实际问题。综合职业能力不仅是操作技能或动手能力,还包括知识、技能、经验、态度等为完成职业任务所需的全部内容。理实一体化教学要求上专业课的老师走上讲台就能讲出为什么、是什么、解决其原理,走下讲台到实训场所能亲自动手指导学生、做演示、参加实训操作,所以建设一支既能胜任理论又能指导实训操作的“双师型”教师队伍是实施理实一体化教学的关键。
数控技术专业理实一体化教学过程中将理论与实践结合起来,与教学、课程相关的所有授课内容均由一位教师担任,教师可根据教学计划要求,准备教学课题,对课题中理论、实操、仿真软件的比例、教学手法、教学形式等可根据学生以及教学条件的具体情况加以调整,以收到最佳的教学效果。
学校为了培养一批优质的“双师型”教师,制定了培养计划。包括组织教师参加能力竞赛,鼓励教师参加专业技术能力的深造,每学期都派老师去企业进行专业实践的锻炼。目前我校数控专业“双师型”教师占总教师人数比例已达85%以上。
3 理实一体化教学改革遇到的困难
理实一体化教学改革的实践与探索,为我校的职业教育发展积累了宝贵的经验。同时在教学改革中也存在着许多困难。(1)数控专业课改实施难,包括:资金投入大、设备维护任务重、安全隐患大、教学环境差;(2)专业基础课的课改还不尽完善;(3)评价体系还不够全面。