新工科建设引领下数控技术人才培养探索

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　　[摘要]新工科建设发展的宏伟目标是培养一大批适合我国发展的各类工程技术人才，我国的制造业急需培养数控技术人才。该文首先分析我国数控技术人才的培养现状，然后从三个方面加强对数控技术人才的培养：将新技术纳入数控技术课程，促进数控技术课程和其他课程的融合，探索数控课程新的教学模式和评价体系，进而形成学生发展需要的、符合地方高校办学实际的数控技术人才培养体系，提高高级应用型工程人才的培养水平，以更好地服务于地方和区域经济发展。
　　[关键词]新工科建设;数控技术;人才培养
　　[中图分类号]C961
　　[文献标识码]A
　　[文章编号]2095-3437（2020）04-0151-03
　　新工科建设是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向。新工科建设的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程技术人才，具有战略型、创新型、系统化、开放式的特征。面对我国经济发展方式转变与全面提升国际竞争力的紧迫要求，培养造就一大批创新能力强、适应我国经济社会发展需要的各类工程技术人才，是增强我国核心竞争力、建设创新型国家、走新型工业化道路的必然选择。这些正是我国新工科建设教育发展的宏伟目标。
　　本文根据数控技术发展的特点和本校的数控技术相关课程教学特色，通过“精简、融合、重组、增设”等途径，面向新工科建设的目标，对本校机械设计制造及自动化专业数控技术人才培养的模式进行改革与探索，对与数控相关课程的教学方法、教学模式、评价考核方式等方面进行研究，以提高学生数控技术应用能力。并在现有基础上，对机械设计制造及自动化专业数控技术相关课程教学大纲和进程进行优化，进而形成学生发展需要的、符合地方高校办学实际的数控技术人才培养体系，提高高级应用型工程技术人才的培养水平，以更好地服务于地方和区域经济发展。
　　一、数控技术人才培养的需求与目标
　　制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。随着工业化进程的加快，中国已经超过美国成为全球第一制造大国，但是我国的制造业总体水平还不高，许多领域仍处于产业链的低端，创新能力较弱，因此提出了“中国制造2025”，以实现我国由制造大国向制造强国的跨越。数控技术是现代制造技术的基础，它的广泛应用引起了制造业领域的重大变革。现代制造业的竞争，在很大程度上已經转变为数控技术的竞争。数控技术的水准和普及程度，已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。很多发达国家从20世纪60年代就开始重视数控技术的发展，而我国则是从2000年左右才将数控技术纳入重要的发展方向之一。我国要实现向制造业强国的跨越，就必须要重视数控技术的发展。随着数控技术在我国的发展，数控机床的普及率将会逐步提高，同时也会拉动对数控技术人才的需求。
　　作为以培养高层次、高素质人才为宗旨的数控技术课程本科教学，为社会培养所急需的数控技术人才义不容辞。随着社会科技、经济的不断发展，制造类企业对数控技术人才的要求日益提高，不仅要求掌握娴熟的数控编程和操作技能，而且要求能应用数控基础理论解决数控系统中的问题。对于复杂的精密零件加工，数控技术人才能够准确识别图纸的要求，并能准确制定出数控加工工艺设计，保证加工的精度和效率，从而满足企业更深层次的需求，这就是基于新工科建设本科院校数控技术人才的培养目标。
　　二、我国目前数控技术人才培养现状
　　自2000年以来，我国开始重视数控技术人才的培养，很多学校相继开设了与数控技术相关的课程，至今有将近20年的发展历程。国内不少高校在该门课程教学改革中做了很多工作，各有特色，主要体现在计算机技术的引入和建模仿真技术的引入。比如有些本科院校采用启发式教学模式将数控技术相关课程贯穿于数控教学、生产实习、毕业实习、毕业设计等各个阶段，将课程分为多个环节以培养学生的综合实践能力。还有一些本科院校的数控技术相关课程在教改实践的基础上，突破了传统教学内容、教学体系和教学方法的限制，将计算机三维建模和编程相结合，突出数控工艺的重要性，在教学手段和方法上总结探索出一整套适用实践的教学方法，起到了培养能力、增加课堂知识含量、提高教学效率和教学效果的作用。很多高校的机械专业对与实习相关的系列实践课程进行了大幅度的改革，打破了以课程为中心的自成体系，将机械制造基础、数控技术与数控机床、机械工程材料等课程的教学内容紧密联系在一起，从材料到工艺再到加工，建立了以数控工艺为主线，以培养实践能力和创新能力为目标的课程教学体系。经过实践，在教学计划的可操作性、培养目标的具体化及教学效果等方面均得到明显的改善，值得相关专业借鉴。
　　然而，虽然当前各高校已重视并加强数控技术人才的培养，但对地方高校来说，由于资源相对短缺，培养过程中企业参与度不够等原因，数控技术教育尚存在诸多问题和困难，主要体现在实践教学薄弱、工程训练软化、学生的创新能力培养需要进一步加强、数控技术的教育与工业界合作不足等。这些问题在数控技术课程教学的具体体现是：实践环节所占比例较小，理论教学与实践教学相脱节;基础理论课程相对薄弱，不利于学生创造力培养。实践教学环节与企业应用脱轨，使得学生不了解数控技术的发展，不适应最新的数控技术要求，这与新工科建设的目标相违背。因此要顺应新工科建设这个代表了当今工程教育的发展趋势，结合我校数控技术相关课程教学的现状，对课程教学进行改革。
　　虽然这几年我国数控技术人才的培养取得了一定的成就，但由于起步较晚，还存在一些问题。高职高专院校和本科院校的机械制造及自动化专业都在从事数控技术人才的培养，由于这两类院校没有明确数控技术人才培养的定位，因有些本科院校过分重视数控技能的培养，而忽略了数控原理的传授与数控系统开发能力的培养，使得其数控技术人才的培养走的是高职高专院校人才培养的路线。本科院校应该面向新工科建设的具体要求，培养目前国内缺乏的高级创新型数控技术人才。 　　三、面向新工科建设的数控技术人才培养
　　（一）将数控新技术新工艺和最新的数控科研成果纳入数控技术相关课程教学大纲
　　根据新工科建设的基本目标之一，即将新的技术和新的发展方向纳入工程教育的内容，建设一批体现产業和技术发展方向的新课程。目前，数控技术是先进制造技术的重要组成部分，每年都有创新的技术和创新的工艺出现，所以课程教学应当与时俱进，将新技术新工艺作为教学内容必不可少的部分。不仅要实现知识、能力和素质培养的一体化，技术要素和非技术要素培养的一体化，而且要实现理论和知识之间的相互支持。采用基于案例的教学方法，通过对国内外数控新技术新工艺的收集，与该课程的教学现状进行分析、对比，明确差距，为数控技术相关课程教学大纲的制订提供必要的支持和方向。
　　数控技术主要从“大”和“小”两个方向发展。“大”指的是大型的机械及模具零件的加工，“小”指的是应用于微光机电系统的微小零件的加工成形技术。目前，应用于飞机、汽车、轮船等大型运输工具的零件加工的数控冲床的吨位已经达到了10万吨以上，故相关模具成形部分的加工工艺复杂程度相应增加，而这也是数控技术应当解决的难题之一。另外，应用于微光机电系统的微小零件所需求的数量越来越多，而其尺寸和精度的要求也越来越严格，所以相应的数控加工技术难度进一步加大。我国虽然从发达国家引进了很多高精度的和大型的数控机床，但是我国目前这方面的高级技术人才仍极度缺乏，因此培养合格的相关人才是我们今后需要重视做好的重要问题。坚持数控技术发展的这两个重要的方向，需要贯穿于数控技术人才的培养过程中，数控理论和相关的实践知识应当被纳入数控技术的教材，并增加相应的实践课程。
　　（二）促进数控技术课程与相关课程的融合，适应交叉学科发展的需求
　　根据新工科建设的基本目标之一，即促进现有工科的交叉复合、工科与其他学科的交叉融合，积极发展新兴工科。数控技术相关课程涉及精密机械、材料、电子等多个学科领域，只有掌握了这些学科的相关知识，才能真正领会数控技术的内涵和实践目标。所以，其他课程也可以合理引入数控技术的内容，这样不仅有利于本学科的发展，而且对数控技术发展也能起到促进作用。在课堂上这样做，不仅可以强化学生对课程理论知识的理解，提高学生将理论知识应用于实践的能力，而且可以发展学生的思维，增强学生在这一领域的创新能力。同时，按照主题内容对课程教学进行组织，有利于实现理论知识之间的有机联系，避免出现相互割裂的学科不利于学生形成对工程问题的整体认知的问题。
　　目前国家正鼓励交叉学科的发展，这也是目前新工科建设的重要方向。首先，数控技术面向的对象为材料的成型与加工，故应当促进与材料学科的融合。材料的性能对数控加工影响很大，不同材料的加工技术也有所差异，数控加工需要从材料的角度去摸索和寻找新的加工工艺和方法。另外，数控加工的设备是一个复杂的机电系统，怎样利用机电控制系统对数控加工进行有效控制，实现多维的无间隙的加工，这不仅可以促进数控技术的发展，而且可以开拓机电系统应用的新的技术领域。数控的插补原理和计算机的算法息息相关，好的插补算法可以为数控技术提供便利，减少数控加工的成本，而新的数控插补算法的开发可以为计算机技术的应用增加新的亮点。所以，促进数控技术与其他学科的融合发展，可以拓宽数控技术人才培养的视野，提高数控技术人才培养的质量。
　　智能化和网络化是当前制造业发展的基本趋势，也是数控技术发展的另一趋势。人工智能已在计算机领域得到不断发展，为适应现代制造业自动化、柔性化发展的需求，数控装备的智能化程度在不断地提高。另外，网络经济时代，使得Internet/lntranet在制造业中的地位日益重要，网络化已经成为新一代数控技术的重要特征。数控技术的智能化与网络化，促进了数控技术与智能机器人学科和网络技术的融合，因此，为了适应新工科建设的需求，应提升数控技术人才培养的层次。
　　（三）探索数控技术相关课程新型的教学模式与学习评价体系
　　数控技术相关课程的教学可以包括三大组成部分，即数控原理部分、数控机床部分和数控编程与操作部分。这三部分相互联系并且相互影响。数控机床是按照数控原理开发出来的，只有懂得了数控原理，才能对数控机床结构和关键零部件的开发有更深的认识。另外，数控加工和编程是基于数控机床的，不同数控机床的加工工艺和方法有所差异，而数控加工工艺是建立在数控原理的基础上的。所以上述数控技术课程的三大组成部分，可以采用模块化的教学方法，并且需要将各个模块联系起来，以更加有利于数控技术人才的培养。数控原理课程模块应以突出数控技术开发为主要任务，培养学生的数控系统开发创新能力;数控机床课程模块以数控机床的设计和保养维护为主线，体现机械制造技术、信息技术和自动化技术的融合，培养学生交叉学科知识应用的能力;数控技术模块以数控编程和操作为主要内容，培养学生的动手实践能力。另外，数控技术课程模块的构建以工作任务为主线，将课程的重点知识设置成若干工作任务，在教师的主导下，学生以完成工作任务为目标去学习，这样可以更好地培养学生学习的自主性。
　　由于数控技术相关课程的理论与实践结合较紧密，所以需要建立新的课堂教学模式及学习评价体系。恰当的教学方法能够对教学目标的实现发挥至关重要的作用，课堂教学模式以一体化教学模式为原则，坚持以学生为中心，把数控理论课程或课堂的部分章节融入数控实训教学过程中。根据课程内容灵活选择教学方式，比如将数控原理与工艺实践有机结合，一方面由实训指导教师负责指导学生完成实训;另一方面由专业指导教师结合相关项目研究需要，指导学生开展相关项目研究，使讲授、示范、指导、集中训练和产训环节有机融合，学生在掌握基本知识的同时提高自身的工程实践能力和创新能力。教师在教学过程中还可采用小组讨论、自选讲题等主动学习方法，以及基于项目的学习、基于问题的学习、案例学习、基于仿真的学习，强化学生的工程实践能力和创新能力。学习评价体系不能只有理论考试的评价方式，需要将具体的实践操作纳入评价体系，并且比重要大于理论教学。教师在教学过程中，可以选择笔试、口头演讲、团队合作、产品展示、学习日记等多种评估方式以监控教学进度，掌握学生的学习效果，这种平时考评应当在总的考评中占有一定的比例。
　　四、结语
　　新工科建设对数控技术人才的培养提出了更高的要求，为培养社会迫切需要的数控技术人才，结合数控技术的发展需求和学校数控人才培养的现状，对现有的教学方法进行改革，将理论课穿插于实践课的教学内容中，更加重视实践教学对数控技术人才的培养。建立完善的人才培养评价体系，以学生为主体，提高学生的学习效果，为新工科建设人才的培养指明方向。强化内涵，以全面提高学生的数控实践能力和创新能力为目标，以数控知识应用为主线，以创新能力为核心，对专业课程体系和教学考核模式进行改革研究，进而形成学生发展需要的、具有普适性的地方高校课程体系，以促进数控技术工程应用型专业人才的有效培养。
　　[责任编辑：庞丹丹]
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