黃 燕
(1.湖北科技職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院,湖北 武漢 430074;2.湖北開放大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,湖北 武漢 430074)
機(jī)械制造業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè),其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要標(biāo)志之一。機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)度與發(fā)展離不開人才的培養(yǎng),高職院校針對(duì)國家對(duì)人才的需求,開設(shè)了相應(yīng)的制造類專業(yè),旨在培養(yǎng)出符合社會(huì)需求的高質(zhì)量、高水平的優(yōu)秀畢業(yè)生,為制造業(yè)的快速發(fā)展注入創(chuàng)新的技術(shù)和新鮮的動(dòng)力。高職院校依據(jù)就業(yè)崗位群,以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,將機(jī)械制造進(jìn)行專業(yè)劃分,常規(guī)開設(shè)有模具設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等專業(yè)。依據(jù)專業(yè)特色,各個(gè)制造類專業(yè)之間既有相通點(diǎn)又有不同點(diǎn),各專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程基本相同,專業(yè)必修課程和專業(yè)核心課程上則凸顯了專業(yè)的差異性和特殊性。
“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”這門課程在機(jī)械制造類各專業(yè)均有開設(shè),是一門綜合性很強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)課程,目的在于培養(yǎng)學(xué)生將已學(xué)理論知識(shí)和實(shí)踐技能綜合應(yīng)用到具體的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中,從而構(gòu)建一個(gè)完整的專業(yè)知識(shí)體系[1]。根據(jù)專業(yè)性質(zhì),各專業(yè)在實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的選擇、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的安排上各有不同,例如,模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)偏向于凸、凹模的設(shè)計(jì)與加工,機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)偏向于產(chǎn)品的正、逆向設(shè)計(jì)與加工,數(shù)控技術(shù)則偏向于夾具的設(shè)計(jì)和零件的加工。這些“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程在實(shí)施過程中都離不開加工,其中數(shù)控銑削加工是最典型、最具代表性的一種加工方式,在數(shù)控技能大賽中運(yùn)用非常普遍。本文參考“數(shù)控銑”技能大賽[2]和企業(yè)加工模式,結(jié)合高職教學(xué)設(shè)計(jì)要求,對(duì)機(jī)械制造類專業(yè)的“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”這門課程中的加工部分進(jìn)行課程教學(xué)改革,以期學(xué)生在學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用已學(xué)的專業(yè)知識(shí)來解決實(shí)際項(xiàng)目問題的同時(shí),規(guī)范加工操作流程,領(lǐng)會(huì)團(tuán)隊(duì)合作的精神,培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。
“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”是機(jī)械制造類專業(yè)的專業(yè)必修課程,一般安排三到四周來完成,其中有兩周主要是產(chǎn)品的編程與加工,選用的加工方式是銑削。綜合改革前的課程開展情況,發(fā)現(xiàn)以下不足:
高職院校的教師,由于長期從事學(xué)校的教學(xué)工作,缺乏企業(yè)的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),教學(xué)時(shí)采用的加工案例多來源于書本或者以往的舊例子,這樣的案例模型簡單且類型相同,只需要較少的加工策略便可以輕松完成,達(dá)不到綜合實(shí)訓(xùn)的標(biāo)準(zhǔn)。
教師及學(xué)生以前并沒有參與技能大賽中數(shù)控加工類的競(jìng)賽項(xiàng)目,也沒有在企業(yè)得到過系統(tǒng)的培訓(xùn)和實(shí)踐,對(duì)綜合實(shí)訓(xùn)的定義和理解不夠透徹全面。在開展教學(xué)時(shí),過多注重加工過程,而缺少檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)的過程,學(xué)生的綜合能力沒有得到全面培養(yǎng)。
由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備和指導(dǎo)教師有限,學(xué)生在實(shí)訓(xùn)時(shí)采用了分組的形式。分組的方法較為自由隨意,可能會(huì)出現(xiàn)小組與小組之間強(qiáng)弱能力懸殊。較強(qiáng)的組里,學(xué)生的能力沒有得到充分發(fā)揮;較弱的組里,實(shí)訓(xùn)幾乎無法開展,拖慢了學(xué)習(xí)進(jìn)度。
由于學(xué)生人數(shù)較多,即使是分組,師生比仍然較小,學(xué)生就會(huì)分布在教室和實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地兩個(gè)地方。由于教學(xué)時(shí)間沒有得到合理的安排,經(jīng)常出現(xiàn)一部分學(xué)生無任務(wù)可做的情況,最終導(dǎo)致在有限的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi),實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目完成量較少,學(xué)習(xí)效率較低。
通過對(duì)企業(yè)人才需求的調(diào)研發(fā)現(xiàn),隨著生產(chǎn)模式逐步趨于自動(dòng)化,企業(yè)對(duì)員工有了更高的要求,不再需要大量的一線工人,而對(duì)技術(shù)類人員和高精密機(jī)器操作人員的需求大大增多。在對(duì)國內(nèi)技能競(jìng)賽的關(guān)注和參與中發(fā)現(xiàn),大賽組織考量的不僅僅是技能,對(duì)安全意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作精神也提出了很高的要求。針對(duì)筆者所在學(xué)?!皩I(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)中出現(xiàn)的一些不足,為契合企業(yè)和大賽的需求,制定教學(xué)改革方案,合理安排教學(xué)計(jì)劃,豐富教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn),遞進(jìn)式增加學(xué)習(xí)難度,讓大部分學(xué)生掌握基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,少數(shù)學(xué)生攻克提升實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
此次教學(xué)改革方案中,實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目均采用自動(dòng)編程和加工,為保證方案順利實(shí)施,在方案執(zhí)行之前,需要具備一定的實(shí)訓(xùn)條件。
1.學(xué)生具備實(shí)訓(xùn)的知識(shí)基礎(chǔ)。在“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程開展之前,學(xué)生已修完全部的專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)必修課程,基本具備識(shí)讀機(jī)械制圖[3]、計(jì)算機(jī)三維建模、數(shù)控銑手動(dòng)編程和加工、計(jì)算機(jī)三軸自動(dòng)編程和加工等能力。
2.具備實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所和實(shí)訓(xùn)設(shè)備。實(shí)訓(xùn)中涉及的加工都需要采用加工中心銑床來完成,本校新建了智能工廠,且采購了三軸加工中心、四軸加工中心以及五軸加工中心的機(jī)床,設(shè)置了專業(yè)的數(shù)控計(jì)算機(jī)機(jī)房,具備了自動(dòng)編程和加工的條件。
3.指導(dǎo)教師同時(shí)具備理論和實(shí)踐指導(dǎo)能力。“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程配備兩名指導(dǎo)老師,其中一名為校內(nèi)專任教師,另外一名為有企業(yè)工作經(jīng)歷的實(shí)訓(xùn)類教師。經(jīng)過頂崗實(shí)習(xí)培訓(xùn),校內(nèi)專任教師具備了自動(dòng)編程、熟練操作和使用加工中心的能力,擁有豐富的理論知識(shí)和基本的實(shí)踐操作指導(dǎo)能力。實(shí)訓(xùn)類教師的企業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富,實(shí)踐能力強(qiáng),能夠向?qū)W生傳達(dá)精準(zhǔn)的企業(yè)要求、安全意識(shí)和實(shí)踐指導(dǎo),同時(shí)能夠帶動(dòng)提升校內(nèi)專任教師的實(shí)踐能力。
教學(xué)改革方案的整體思路[4]是:教師給出加工零件的圖紙技術(shù)文件,學(xué)生采用分組的形式,利用三維建模軟件建立出三維虛擬模型,制定加工工藝,利用編程軟件編寫加工程序,經(jīng)過必要的加工仿真后,操作加工中心機(jī)床進(jìn)行銑削加工,然后對(duì)加工后的零件進(jìn)行檢驗(yàn)和裝配,最后學(xué)生小組之間進(jìn)行互評(píng)和自評(píng),并對(duì)教師的教學(xué)給出評(píng)價(jià)意見。
1.學(xué)生分組。為培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神,根據(jù)機(jī)床的數(shù)量對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組。分組的原則是:學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生帶動(dòng)學(xué)習(xí)能力差或者積極性不高的學(xué)生,組成一個(gè)小組,選擇組織能力強(qiáng)的學(xué)生作為小組組長,負(fù)責(zé)組織小組成員討論并分配實(shí)訓(xùn)任務(wù),并按照小組內(nèi)成員的完成情況給出客觀的分?jǐn)?shù)供指導(dǎo)老師參考。通過用優(yōu)生帶差生的方式,彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中分組隨意造成的學(xué)生學(xué)習(xí)效果較差的問題。
2.項(xiàng)目任務(wù)分配。教師依據(jù)企業(yè)和大賽的調(diào)研,挑選與專業(yè)特色和學(xué)生能力匹配的圖紙技術(shù)文件,給每個(gè)小組分配不同的項(xiàng)目任務(wù)[5],以解決傳統(tǒng)教學(xué)中實(shí)訓(xùn)內(nèi)容單一的問題。任務(wù)分配分為兩個(gè)級(jí)別:第一個(gè)級(jí)別是基礎(chǔ)技能掌握;第二個(gè)級(jí)別是技能提升[6]。在第一個(gè)級(jí)別,教師分配給每個(gè)小組的項(xiàng)目任務(wù)為難度適中的三軸編程與加工,每個(gè)小組都有能力在實(shí)訓(xùn)周期內(nèi)完成并優(yōu)化項(xiàng)目任務(wù)。在第二個(gè)級(jí)別,推薦優(yōu)秀的小組或者自由組合挑戰(zhàn)多軸編程與加工,擴(kuò)充知識(shí)面,挖掘?qū)W生潛能。
3.建模、編程與加工。教師提出任務(wù)要求,學(xué)生識(shí)讀教師發(fā)放的圖紙技術(shù)文件,利用已學(xué)的UG建模模塊根據(jù)圖紙尺寸要求建立三維模型,利用UG加工模塊編寫加工程序,并在UG軟件中完成仿真,教師查看程序無誤后,學(xué)生在教師指導(dǎo)下操作三軸加工中心銑床加工出工件。相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué),加入了識(shí)讀圖紙技術(shù)文件和建立三維模型兩個(gè)步驟,相當(dāng)于帶入了機(jī)械制圖和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)兩門課程的知識(shí)點(diǎn),很大程度上調(diào)用了先學(xué)課程的知識(shí),體現(xiàn)了“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”此門課程的意義。
在學(xué)生完成建模、編程和加工等一套流程以后,教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)工件的表面質(zhì)量問題,讓學(xué)生了解問題產(chǎn)生的原因,并指導(dǎo)學(xué)生在程序編寫上做適當(dāng)?shù)男薷?。通過這種方式,讓學(xué)生在親身實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)并解決問題,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)印象,提高學(xué)生解決問題的能力,同時(shí)學(xué)生在這個(gè)過程中能夠獲得一定的成就感。
由于實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老師人數(shù)和機(jī)床數(shù)量的限制,為了讓每位學(xué)生都能有操作機(jī)床并完成加工的學(xué)習(xí)經(jīng)歷,能夠接受指導(dǎo)老師全面的指導(dǎo),小組與小組之間采用輪流加工的方法。當(dāng)小組A在指導(dǎo)老師1的指導(dǎo)下操作機(jī)床加工工件的時(shí)候,小組B留在教室將程序?qū)敕抡孳浖M(jìn)行仿真模擬,并在指導(dǎo)老師2的指導(dǎo)下變換相關(guān)參數(shù)以優(yōu)化加工程序,完成速度快的小組認(rèn)領(lǐng)新的項(xiàng)目任務(wù)并開始加工前的準(zhǔn)備。待小組A加工完畢之后,根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題和加工完成后工件的質(zhì)量問題,指導(dǎo)老師憑經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生修改編程參數(shù),優(yōu)化加工程序并開始新任務(wù)的建模和編程工作,同時(shí)小組B操作機(jī)床完成加工。通過這種方式,將課堂時(shí)間充分利用,很好地解決了傳統(tǒng)教學(xué)中部分學(xué)生在課堂無事可做的狀況,從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。
針對(duì)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生,在完成基本技能的項(xiàng)目任務(wù)后,教師給出涉及多軸加工的項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行技能提升,給學(xué)生講解多軸加工的編程策略,讓學(xué)生了解多軸編程的思路。在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生自己編程、仿真并使用多軸機(jī)床完成加工。這一教學(xué)內(nèi)容的添設(shè),其目的是提升學(xué)生的技能,讓愛學(xué)肯學(xué)的學(xué)生掌握更多更廣的知識(shí)。
4.檢驗(yàn)與裝配。學(xué)生在完成工件加工以后,學(xué)生對(duì)照?qǐng)D紙技術(shù)文件上的要求,對(duì)自己所做的工件進(jìn)行單個(gè)零件的尺寸檢驗(yàn)和多個(gè)零件之間的裝配檢驗(yàn),以此來判斷工件的合格與否。鑒于測(cè)量存在誤差,每個(gè)小組的成員都需要參與到檢驗(yàn)與裝配的環(huán)節(jié)中,來確定測(cè)量值的準(zhǔn)確性。針對(duì)不合格尺寸,小組需要討論并向指導(dǎo)老師分析原因和提出解決方案。改革后的教學(xué)中加入了檢驗(yàn)與裝配,完善了教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生的綜合能力得到更加全面的培養(yǎng)。
5.教學(xué)評(píng)價(jià)。教學(xué)評(píng)價(jià)是實(shí)訓(xùn)課程的最后一個(gè)步驟,包括對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)和對(duì)教師的評(píng)價(jià)。對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià),是對(duì)學(xué)生“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”這門課程的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià),包括學(xué)生互評(píng)和教師評(píng)價(jià)。每個(gè)小組推薦一名組員向全班學(xué)生講述自己工件的制作過程,重點(diǎn)說明加工工藝、制作過程中出現(xiàn)的問題,由授課老師帶動(dòng)學(xué)生們一起分析問題和給出指導(dǎo)意見。其他小組可以提出建議和肯定,并給出客觀的分?jǐn)?shù)供指導(dǎo)老師參考。教師綜合平時(shí)考勤、項(xiàng)目任務(wù)完成情況、學(xué)生小組互評(píng)以及小組組長對(duì)組員的評(píng)價(jià)等情況給定每個(gè)學(xué)生“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”這門課程的最終成績。對(duì)教師的評(píng)價(jià),是學(xué)生對(duì)教師的教學(xué)方案設(shè)計(jì)、指導(dǎo)方法、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容等進(jìn)行評(píng)價(jià),以匿名形式將意見寫下來反饋給指導(dǎo)老師,幫助指導(dǎo)老師發(fā)現(xiàn)教學(xué)問題,改進(jìn)教學(xué)方法。
教學(xué)評(píng)價(jià)是傳統(tǒng)教學(xué)中漏掉的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。通過教學(xué)評(píng)價(jià),能夠幫助教師對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行診斷,并反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和教師的教學(xué)效果,從而使學(xué)生的知識(shí)和技能獲得長進(jìn),使教師對(duì)自己的教學(xué)有調(diào)整的方向。
通過對(duì)“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程進(jìn)行教學(xué)改革,學(xué)生不僅在校內(nèi)獲得了綜合能力的鍛煉,對(duì)畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展也存在著深遠(yuǎn)的影響。
首先,學(xué)生在項(xiàng)目任務(wù)完成的過程中,很大程度上調(diào)用了先學(xué)課程的知識(shí),體現(xiàn)了“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”此門課程的意義。學(xué)生在“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程的各個(gè)階段,都是復(fù)習(xí)和利用已學(xué)知識(shí)點(diǎn)的過程,將這些知識(shí)點(diǎn)連續(xù)地串在一起,完成若干個(gè)項(xiàng)目式的任務(wù)。
其次,學(xué)生的項(xiàng)目任務(wù)來源于企業(yè)和大賽,教學(xué)方案的實(shí)施過程也趨于企業(yè)化,學(xué)生所利用的軟件、加工設(shè)備都與時(shí)代接軌且在企業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。良好的實(shí)訓(xùn)環(huán)境和完善的課程設(shè)置對(duì)學(xué)生未來的職業(yè)發(fā)展起著良好的鋪墊作用和指導(dǎo)意義。
第三,每個(gè)項(xiàng)目的執(zhí)行還原了國內(nèi)目前最常見的數(shù)控銑加工比賽的過程和一些企業(yè)通過數(shù)控銑生產(chǎn)工件的過程。從圖紙到工件,經(jīng)歷了建模、編程、加工和檢測(cè)等一系列中間過程,培養(yǎng)了學(xué)生綜合設(shè)計(jì)與制造的能力,給學(xué)生營造了一個(gè)系統(tǒng)的工作任務(wù)環(huán)境,保證了學(xué)生能夠從課程中真正學(xué)到知識(shí)。
第四,根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況靈活設(shè)置了難度梯度,讓學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生有機(jī)會(huì)學(xué)到更深更有難度的知識(shí),參與到更多高端的實(shí)踐,避免在課堂上出現(xiàn)學(xué)生沒有事情做、空等的狀況。相對(duì)地,學(xué)習(xí)能力較弱的同學(xué)有了更多的時(shí)間琢磨和掌握一般難度的知識(shí),避免學(xué)習(xí)進(jìn)度過快導(dǎo)致學(xué)生因?yàn)楦簧隙d趣減弱、半途而廢。
高職機(jī)械類專業(yè)的“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程,是在集中安排的時(shí)間周期里,學(xué)生綜合已學(xué)專業(yè)知識(shí)來完成若干個(gè)任務(wù)或者項(xiàng)目的一門加工類實(shí)訓(xùn)課程,旨在檢驗(yàn)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。由于實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和教學(xué)安排的不合理,傳統(tǒng)的教學(xué)無法全面和系統(tǒng)地體現(xiàn)出專業(yè)性和綜合性。在引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備和培養(yǎng)師資的同時(shí),從企業(yè)和大賽中挑選合適的任務(wù)案例,在教學(xué)上進(jìn)行系統(tǒng)的布置和安排,讓學(xué)生在拿到每個(gè)任務(wù)的圖紙時(shí),都經(jīng)歷三維建模、自動(dòng)編程、加工中心加工、檢測(cè)與裝配、評(píng)價(jià)等一系列實(shí)踐過程,在保證所有學(xué)生完成基本任務(wù)的前提下,對(duì)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、完成速度快的學(xué)生增加高難度任務(wù)以挖掘?qū)W生潛能。通過這種課程教學(xué)改革,解決了傳統(tǒng)教學(xué)中加工案例單一、重加工輕檢驗(yàn)及評(píng)價(jià)、學(xué)生分組與教學(xué)安排不合理等不足,學(xué)生學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用專業(yè)知識(shí)去解決復(fù)雜加工問題,鍛煉了學(xué)生的專業(yè)綜合能力,提高了學(xué)生的專業(yè)綜合水平。
湖北開放大學(xué)學(xué)報(bào)2021年3期