張國政 劉 順

安徽機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽蕪湖 241000

基于工作過程的數(shù)控加工工藝編制與實施課程開發(fā)

張國政 劉 順

安徽機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽蕪湖 241000

結(jié)合數(shù)控加工工藝編制與實施課程開發(fā)，探討現(xiàn)代高等職業(yè)教育教學(xué)改革基于工作過程的課程開發(fā)流程。在課程內(nèi)容的開發(fā)方面，運用成組技術(shù)的相似性原理，提出以“復(fù)合零件法”和“復(fù)合路線法”進行教學(xué)載體的選擇，完成了課程學(xué)習(xí)情境的設(shè)計，值得類似課程開發(fā)的借鑒。

工作過程；數(shù)控工藝；教學(xué)載體；學(xué)習(xí)情境

近年來，隨著國民經(jīng)濟發(fā)展的需要和受國外先進職業(yè)教育理念的影響，高等職業(yè)教育作為國民教育體系中一種類型教育已呈現(xiàn)出獨自的特點。高等職業(yè)教育的重要特征是工學(xué)結(jié)合，這點已被職業(yè)教育、企業(yè)及社會認(rèn)同。從高等職業(yè)教育在數(shù)控加工技術(shù)類技能型、應(yīng)用性人才的培養(yǎng)，結(jié)合國家、省級和地方等級別的數(shù)控類職業(yè)技能競賽的開展以及現(xiàn)代制造企業(yè)實際生產(chǎn)情況等方面來看，職業(yè)教育課程改革勢在必行，探索一條符合職業(yè)教育規(guī)律和企業(yè)實踐工作過程相結(jié)合的途徑，改革與開發(fā)基于工作過程為導(dǎo)向的課程不僅體現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合”的特色且切合實際。

國內(nèi)高職院校已有開發(fā)類似的課程，基于工作過程的課程開發(fā)思路都比較明確，但課程開發(fā)的學(xué)習(xí)情境設(shè)計環(huán)節(jié)還有所欠缺。文章結(jié)合安徽機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院國家重點培育數(shù)控技術(shù)專業(yè)的核心課程—數(shù)控加工工藝編制與實施的改革為實例，從以下幾方面進行探討。

1 基于工作過程的課程開發(fā)流程的探討

1.1 課程開發(fā)要緊扣專業(yè)改革與建設(shè)

開發(fā)和改革一門課程一定要立足于專業(yè)課程體系，專業(yè)課程體系的構(gòu)建是以專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)規(guī)格及人才培養(yǎng)模式而定。以此推論，課程是要分擔(dān)或支撐人才培養(yǎng)目標(biāo)中所要求的知識、技能和素質(zhì)，從而確定課程的性質(zhì)，即該門課是一般課程、主干課程還是核心課程。若課程的建設(shè)脫離專業(yè)建設(shè)，則課程只是孤立的培訓(xùn)教本。

以數(shù)控技術(shù)專業(yè)建設(shè)與發(fā)展為例。2004年，社會緊缺數(shù)控機床操作工60萬人，教育部已將數(shù)控技能型人才培養(yǎng)定為國家緊缺人才培養(yǎng)專業(yè)之一，從2005年安徽區(qū)域的2年制數(shù)控技術(shù)專業(yè)的改革與建設(shè)至2008年就結(jié)束了2年制的招生。通過短短3年的教學(xué)可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機床操作工不適合由高等職業(yè)教育數(shù)控技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)，它應(yīng)該是由中等職業(yè)教育來完成。由此可見，開發(fā)一門課程只有緊扣專業(yè)改革與建設(shè)，才能做到有的放矢。

1.2 課程開發(fā)的基本流程

借鑒德國職業(yè)教育模式以及國內(nèi)職業(yè)教育專家所研究的相關(guān)成果。開發(fā)基于工作過程的數(shù)控加工工藝編制與實施課程基本流程(如圖1所示)。

圖1 課程開發(fā)的基本流程

(1)通過對地方周邊企業(yè)展開調(diào)研，就企業(yè)對高等職業(yè)教育數(shù)控加工技術(shù)類畢業(yè)生的需求(包括需求量、規(guī)格)，搜集尋找現(xiàn)代制造業(yè)中的一些典型工作任務(wù)，并對企業(yè)實際的典型工作任務(wù)(由課程開發(fā)小組的專業(yè)教師)進行分析、整理與歸納。

(2)進行“基于工作過程的職業(yè)資格研究”，將行業(yè)分析(通過國家勞動部門頒發(fā)的數(shù)控加工各類、各級別的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)以及各級別數(shù)控技能大賽文件等進行歸納分析)、工作分析和工作任務(wù)分析結(jié)合在一起，同時兼顧工作過程分析、生涯發(fā)展和教學(xué)設(shè)計，并通過實踐專家研討會等程序化的方法來開發(fā)課程標(biāo)準(zhǔn)和課程內(nèi)容體系。

(3)通過職業(yè)教育認(rèn)知規(guī)律，將從企業(yè)尋找的典型工作任務(wù)與工作內(nèi)容、行業(yè)分析的知識與能力點等提煉出學(xué)習(xí)任務(wù)。

(4)按照工作過程系統(tǒng)化的原則確定課程結(jié)構(gòu)，將工作過程結(jié)構(gòu)完整性(行動導(dǎo)向六步驟)、工作要素的全面性(即工作任務(wù)、工作對象、使用工具、工作方法、勞動組織、工作人員與工作成果)和包含“工作過程知識”等三方面結(jié)合起來，確立完整的課程結(jié)構(gòu)。

(5)結(jié)合學(xué)生職業(yè)成長規(guī)律和職業(yè)生涯發(fā)展規(guī)律，尋找合適的“載體”。

(6)遵循從簡單到復(fù)雜、從初學(xué)者到實踐專家的發(fā)展階段，設(shè)計若干學(xué)習(xí)情境，并以“課業(yè)”的方式組織課程內(nèi)容。

(7)以行動導(dǎo)向教學(xué)觀(即資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價)組織課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，促使學(xué)生為達到學(xué)習(xí)目標(biāo)進行的有意識的行為，學(xué)生通過主動、全面和合作式的學(xué)習(xí)，達到腦力勞動和體力勞動的統(tǒng)一，探索現(xiàn)代職業(yè)教育行動導(dǎo)向教學(xué)方法和傳統(tǒng)教學(xué)方法的融合，編寫出可供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資源庫(或可供教師引導(dǎo)教學(xué)的“教案、講義”)。

(8)探索與開發(fā)課程相配套的“專業(yè)教室和工學(xué)結(jié)合式學(xué)習(xí)崗位為代表的教學(xué)環(huán)境”。

(9)根據(jù)課程開發(fā)方案，實施和檢驗課程開發(fā)方案，并探索以“工作過程中的教學(xué)做”過程控制為基本特征的質(zhì)量控制與評價體系。

根據(jù)以上流程的分析，我們將就課程內(nèi)容開發(fā)做重點討論。

2 基于工作過程的課程內(nèi)容設(shè)計

2.1 成組技術(shù)在課程開發(fā)中的應(yīng)用

顧名思義，課程的主要載體是零件，通過對長三角周邊現(xiàn)代制造企業(yè)的調(diào)研，現(xiàn)實加工的零件類型很多，但總體都有相似之處，除了一些特殊零件、復(fù)雜零件和標(biāo)準(zhǔn)件之外，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計約有70%的零件是相似零件，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)相似性和工藝相似性兩大方面。利用零件“相似性原理”的技術(shù)即“成組技術(shù)”，該技術(shù)是制造業(yè)的一個哲學(xué)概念，它涉及具有相似或相關(guān)屬性零件的標(biāo)識和分組，這樣可以在生產(chǎn)過程的設(shè)計或制造時得益于它們的相似性。

由于零件無論是簡單還是復(fù)雜，其工藝過程都是一個完整的工作過程，任何工藝人員都要完成“讀圖、分析、制定方案、文件編制、實施評估、修改完善”等必要的工作環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)包括了完整的工作要素和必要的“工作過程知識”。為了便于學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中掌握零件工藝分析、編制與實施工藝文件的方法、必要的理論知識和必須的實踐技能。按照工作過程系統(tǒng)化的原則，根據(jù)成組技術(shù)的“相似性原理”來改革課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)是可行的。

2.2 合適教學(xué)載體的選擇

合適的教學(xué)載體需具有典型性、代表性、覆蓋性、實用性和綜合性等。載體的類型很多，可以是一個案例、一個項目或一種實物等。作為教學(xué)載體來說，一方面要能代表企業(yè)典型零件加工的工作過程，另一方面在教學(xué)環(huán)境中便于開展教、學(xué)、做。通過對周邊制造企業(yè)的廣泛調(diào)研，經(jīng)過企業(yè)專家和職教專家的研討，由課程開發(fā)小組整理異形具有代表性和典型性的企業(yè)零件圖紙，但這些零件圖紙不能直接作為課程的教學(xué)載體，雖然它們具有一定的典型性、代表性，但用于教學(xué)過程中并不能涵蓋課程的相關(guān)知識點、技能點，有的甚至有很多重復(fù)之處，需進行修改、完善。為此，我們在零件相似性原理的研究基礎(chǔ)上，將企業(yè)零件圖紙進行一系列的“教學(xué)加工”—按照零件的結(jié)構(gòu)類型特點，將零件劃分為“回轉(zhuǎn)體類零件”(如軸、套、管等零部件)和“非回轉(zhuǎn)體類零件”(如模具類零件、箱體類零件及其他異形類零件)2大類。其中，“回轉(zhuǎn)體類零件”的加工工藝主要以數(shù)控車削加工工藝為主，包括回轉(zhuǎn)體的各個內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓曲面、槽、螺紋等工藝結(jié)構(gòu)；“非回轉(zhuǎn)體類零件”的加工工藝主要以數(shù)控銑(或加工中心)加工工藝為主，包括孔、型腔、輪廓、曲面、槽、螺紋等工藝路線。

根據(jù)學(xué)生職業(yè)成長規(guī)律和職業(yè)生涯發(fā)展規(guī)律，以上所劃分的2大類型零件不能直接作為教學(xué)載體。一方面，我們發(fā)現(xiàn)“回轉(zhuǎn)體類零件”在結(jié)構(gòu)上具有“疊加性”，按照成組技術(shù)中的復(fù)合零件法，將“回轉(zhuǎn)體類零件”細(xì)分為簡單軸件(如心軸、光桿軸等)、階梯軸件(如傳動軸、轉(zhuǎn)軸等)、螺紋軸套件(如管接頭)以及軸套配合件等4種結(jié)構(gòu)從簡單到復(fù)雜的類型；另一方面，“非回轉(zhuǎn)體類零件”在工藝路線上具有“疊加性”，按照成組技術(shù)中的復(fù)合路線法，將“非回轉(zhuǎn)體類零件”細(xì)分為孔類零件(如定模板、動模板等)、型腔及外輪廓零件(如凸模、凹模、箱體、殼體、葉輪等)、異形零件(如夾具體、連桿、撥叉等)和車銑復(fù)合零件等4種工藝路線從簡單到復(fù)雜的類型。我們將以上8種類型零件作為教學(xué)載體，并以案例的形式呈現(xiàn)出來，這樣便于開展教、學(xué)、做，不僅了解了企業(yè)零件加工工藝過程，而且也掌握了必需的理論知識、技能，從而培養(yǎng)學(xué)生逐步具有數(shù)控加工工藝分析、制定、文件編制與實施的綜合應(yīng)用能力。

2.3 學(xué)習(xí)情境的設(shè)計

搜尋好合適的課程教學(xué)載體后，課程開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是學(xué)習(xí)情境的設(shè)計，設(shè)計學(xué)習(xí)情境是為了組織課程內(nèi)容，學(xué)習(xí)情境設(shè)計需遵循從簡單到復(fù)雜、從初學(xué)者到實踐專家的發(fā)展階段。為此，按照以上教學(xué)載體的劃分情況，課程設(shè)計了8個學(xué)習(xí)情境，每個學(xué)習(xí)情境布置2個學(xué)習(xí)任務(wù)(課業(yè))，這2個學(xué)習(xí)任務(wù)之間是相互支撐，并非獨立存在，后一個學(xué)習(xí)任務(wù)是前一個學(xué)習(xí)任務(wù)的具體學(xué)習(xí)案例。其中第一個學(xué)習(xí)任務(wù)是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中在教師的指導(dǎo)下明確學(xué)習(xí)任務(wù)、具體工具、相關(guān)知識、技能及學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師在教學(xué)過程中采用必要的講授方式、引導(dǎo)方法、案例講解等方式組織教學(xué)內(nèi)容；另一個學(xué)習(xí)任務(wù)是學(xué)生根據(jù)前一個學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)與實踐過程，由學(xué)生自己主導(dǎo)完成，并將最終的結(jié)果提交給教師進行評價和總結(jié)。如此反復(fù)，學(xué)生通過“學(xué)中做”和“做中學(xué)”的過程達到自主分析零件數(shù)控加工工藝能力的目標(biāo)。

為了進一步表明學(xué)習(xí)情境的設(shè)計是按照由簡單到復(fù)雜、由易到難，并結(jié)合學(xué)生的職業(yè)認(rèn)知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律而完成的，設(shè)計了表1所示的學(xué)習(xí)情境設(shè)計安排表。

表1 學(xué)習(xí)情境設(shè)計安排表

5 孔加工工藝1.數(shù)控銑床操作及銑削加工工藝認(rèn)識 1 0 2.動、定模板零件加工工藝編制與實施6 型腔及外輪廓加工工藝1.模具數(shù)控銑削加工工藝的認(rèn)識2.凸、凹模零件加工工藝編制與實施7 異形零件加工工藝8 1.數(shù)控機床夾具的設(shè)計1 6 2.撥叉零件加工工藝編制與實施8 車銑復(fù)合零件加工工藝1.數(shù)控銑仿真加工與自動加工技術(shù)以“復(fù)合路線法”將企業(yè)零件進行“教學(xué)加工”，形成加工工藝路線由簡單到復(fù)雜的典型零部件。2 0 2.葉輪軸車銑復(fù)合零部件加工工藝編制與實施

學(xué)習(xí)情境設(shè)計還需要注意以下幾方面：

(1)學(xué)習(xí)情境設(shè)計的原則必須遵循認(rèn)知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律，所設(shè)計的學(xué)習(xí)任務(wù)(課業(yè))是由簡單到復(fù)雜。

(2)每個學(xué)習(xí)情境里所設(shè)計的學(xué)習(xí)任務(wù)不應(yīng)過多和重復(fù)，學(xué)習(xí)任務(wù)的內(nèi)容是根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計的，其內(nèi)容在整個專業(yè)課程體系中具有承上啟下或支撐的作用，不能隨意設(shè)計與課程目標(biāo)無關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)。

(3)每個學(xué)習(xí)情境的課時安排是根據(jù)教學(xué)環(huán)境而制定的，其中第二學(xué)習(xí)任務(wù)的完成最好在理實一體化教室或現(xiàn)場實訓(xùn)教室里完成。

(4)具體的教學(xué)載體需對企業(yè)的典型零件進行必要的“教學(xué)加工”，盡可能避免使用企業(yè)真實的零件。

3 結(jié)束語

課程的開發(fā)與改革是高等職業(yè)教育教學(xué)改革的核心，文章以數(shù)控加工工藝編制與實施課程開發(fā)為實例，探討了基于工作過程的課程開發(fā)基本思想和流程，尤其是針對課程內(nèi)容開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)提出了運用成組技術(shù)中“相似性原理”，按照“復(fù)合零件法”和“復(fù)合路線法”將企業(yè)調(diào)研的典型零件進行歸類，形成了合適的教學(xué)載體，設(shè)計了8個學(xué)習(xí)情境，同時使得現(xiàn)代制造技術(shù)在課程開發(fā)中得到了很好的融入和應(yīng)用。

[1]姜大源.當(dāng)代德國職業(yè)教育主流教學(xué)思想研究：理論、實踐與創(chuàng)新[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007

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Abstract: This paper combines the curriculum development of NC machining process establishment &implementation, discusses the course of modern high vocational education pedagogical reform based on working process. In aspect of curriculum contents development, applies with the principle of group technology, then puts “compound parts method” and “compound paths method” forward proceeding teaching carrier choice,and implements the design of study circumstances, which draws on the experience of the similar curriculum development.

Key words: working process; numerical control process; teaching carrier; study circumstances

Curriculum development of numerical control (NC) machining process establishment &implementation based on working process

Zhang Guozheng, Liu Shun
Anhui vocational college of mechanical & electronic technology, Wuhu, 241000, China

2010-10-12

張國政,碩士,講師。劉順,本科,數(shù)控技師。

中國教育學(xué)會教育機制研究分會“十一五”科研規(guī)劃課題(編號：KC077)；安徽機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院2010年資助精品課程項目。