面向“卓越计划”的数控技术课程改革
季国顺
[摘 要]分析“卓越计划”对数控技术课程提出的新要求，以及为此而进行的数控技术课程改革，可为推进我校工程专业的卓越工程师教育提供有益经验。我校数控技术课程教学难以实现“卓越计划”追求卓越的人才培养目标。应该实行面向“卓越计划”的数控技术课程教改方案，明确教改方案的思路、实现步骤、目标及内容。教学实践证明，该教改方案可以较好地沟通理论教学与实践教学之间的联系，对培养卓越机械工程师具有重要的借鉴意义。
[关键词]“卓越计划”;数控技术;工程专业
[中图分类号] G424 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）01-0121-02
教育部推出“卓越工程师教育培养计划”简称“卓越计划”，是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，旨在使工科学生在校期间就能接受工程师职业能力训练。分析“卓越计划”对数控技术课程提出的新要求，以及为此而进行的数控技术课程改革，可为推进我校工程专业的卓越工程师教育提供有益经验。
一、“卓越计划”提出数控技术教学改革
（一）我校数控教学硬件条件
数控技术是一门理论与实践都很强的课程。与国内一般本科高校相似，我校也建立了工程训练中心，以强化学生数控知识的应用能力。因为数控机床的成本较普通机床高得多，受到教学经费限制，所以工程训练中心配备的数控机床数量还是相对有限，实际配备更多的则是普通机床，因此只能满足学生一般的金工实习。
（二）“卓越计划”凸显数控技术教学不足
我校机械设计制造及自动化作为“卓越计划”实施专业，目前的培养方式为：首先，在大二第二学期末，将参加“卓越计划”的学生单独组建为卓越班。其次，卓越班学生大四时进入企业进行前期三个月和后期九个月两个阶段，共为期一年的实践教学，前期三个月结束后，企业和学生进行双向选择，以确定是否进行后续的企业实践学习。
在卓越计划实施过程中，数控技术课程是一边实施“卓越计划”，一边进行教学内容向侧重于实践知识方向改进。“缙云县高新机械制造有限公司”是我校“卓越计划”参与企业，该企业的技术人员就直言不讳的谈及，技术岗位实习的学生对数控系统乃至机电系统的单个工作模块工作原理了解不深入，对机械、电气及控制系统集成的成套的数控或机电设备的工作方式及设计思路基本处于茫然无知状态。
（三）数控技术教学不适应“卓越计划”的原因
1.原有人才培养模式下数控技术课程的内容体系不能满足“卓越计划”培养要求。2.学生对数控技术涉及的机电一体化各子系统知识，主要停留在了解与记忆层面，部分处于课程设计层面，缺乏对所学知识的实际应用能力。3.“卓越计划”班级的数控或机电一体化成套实践环节不足，影响学生对数控机床乃至机电系统集成知识的理解与应用。
二、数控技术课程改革思路、实施步骤及目标
（一）课程改革思路
根据“卓越计划”学生实践过程中暴露出来的问题，结合教育部“卓越计划”培养的若干意见，制订了数控技术课程改革的基本思路，即在掌握扎实基础知识的基础上，以若干工程案例进行数控技术或机电一体化单元知识及其集成能力的训练。
（二）课程改革实施步骤
第一步，根据“卓越计划”学生的实践性强的特点，课堂教学中精讲基础知识后，以企业已经开发的典型数控机床或机电一体化设备为载体，条分缕析地向学生介绍数控技术所涉及的各单元知识及其集成情况，采用以实际工程项目强化基础知识的教学模式，将学习过程转化为模拟企业工程开发过程，以使学生实现将理论知识转化为专业技能的学习目标。
第二步，将企业目前正在开发产品的工程典型案例引入教学内容，在授课教师的指导下，让学生以大作业的形式进行实践训练并进行课堂讨论，使学生掌握数控技术所涉及知识和集成应用的思路和基本法，最后将学生的作业结果反馈给企业，请企业技术人员评价学生的学习效果，以提高学生分析问题和综合应用机电一体化知识的能力。
第三步，引导学生参与教师的应用型科研项目，指导学生进行科研任务分解及协调，分阶段实施科研工作的解决问题方法，锻炼学生今后在企业里进行新产品开发的能力。
第四步，基于工程实践项目分解，按组分配任务，分组进行实践教学，讨论项目实施方法，查阅资料。各组分工协作，培养各组之间的团队协作精神，以锻炼学生的协作的职业能力及职业素养。
第五步，强化理论知识应用能力、实践过程的考核，采取实践考核与理论考核相互结合，形式上做到有机统一。
（三）课程改革目标
通过数控技术课程改革，以期达到的目标为：使学生在掌握系统扎实基础知识的同时，明白数控技术或机电一体化知识的系统结构，同时具备解决实际工程为主的正确思路和初步能力，为在企业进行卓越计划的实践学习提供基础。
三、课程改革内容及实施效果
（一）课程改革内容
1.精选数控核心知识
精选数控技术基础的知识。要求学生掌握数控机床的工作原理、数控程序的手工编程、脉冲增量插补及数据采样插补、逐点比较插补及数字积分插补、刀具半径补偿原理、数控系统软件及硬件构成、进给伺服系统构成原理、编码器工作原理、光栅的工作原理。了解数控技术的编程标准、数控编程的数学计算、加减速控制、数控系统软件及硬件工作方式、典型的数控机床结构。结合学校的实验中心，进行数控原理基本实验，这部分采用考试的方式进行课程学习考核。
2.立足工程实践
选择工程实践项目进行实践训练。目前主要选择我校“卓越计划”合作企业“缙云县高新机械制造有限公司”的工程实例，如立式双工位数控外拉床设计、中间突缘内长键专用数控内拉床设计、中间突缘端面齿专用数控外拉床设计等项目，同时结合学校数控研究室的科研积累，如基于运动控制卡的数控系统开发、基于PLC的专用数控机床开发等项目，进行工程案例教学，这部分以学生实践效果考核为主。
对实践表现优秀的学生，让其介入教师科研项目，以锻炼其分析问题和解决问题的能力。如组织学生参加讨论光学悬丝架的控制系统设计、仪表自动化装配系统开发、挂锁自动化装配设备开发等，培养学生设计开发机电一体化系统的兴趣，鼓励学生通过自身调研、自我设计提高解决工程问题的能力。这部分以学生团队的研究报告作为考核内容。
（二）课程改革实施效果
1.提高了课堂教学质量
精简了理论教学内容，使学生不再觉得课堂教学枯燥无味。课程改革后，确定的理论教学内容，主要侧重于数控技术的基础知识，概念很明晰，内容的结构层次及前后联系的逻辑性强，学生在学习过程中很容易掌握知识体系，普遍认为理论教学内容与他们的前期基础课程及生活实际联系密切，因而提高了学生学习数控技术基础知识的兴趣。
2.强化了课程内容价值
学生真实体会了数控知识的应用价值。课程改革前，众多本科学生存在这样的观念，认为数控技术课程最有用的知识是数控编程，这只是一种停留在高等职业院校学生的认识层次，实际上数控知识包括了机械、电气、电子、控制等多门学科丰富的知识，是这几门学科知识的综合应用，更是多门学科知识的集成提高，数控编程只是数控知识应用的基础层次，如果仅仅学习数控编程就失去了本科生学习数控技术课程的意义。课程改革后，学生从自身的学习实践中，显著认识到了数控技术涉及的各学科在数控技术中的层次结构及其集成的体系结构，明白了数控技术课程在于锻炼学生机电一体化知识综合应用的能力。
3.锻炼了学生工程素养
锻炼了学生从工程应用的角度看待数控技术的能力。因为，在教学实践中，贯穿了鲜活的工程应用案例，并从对工程案例以剖析和综合的方式让学生自己实践，学生可以从教学过程中，随时能够体会到数控知识各方面对系统作用的效果，因而学生自觉形成了从工程应用系统的角度，考虑数控知识及机电一体化知识的应用能力。
4.课程改革需逐步完善
将课程改革方案实施于最近一届“卓越计划”学生，经过一年时间与“卓越计划”企业的合作，发现改革后的方案比较贴近学生在企业实践的需求，学生在企业实践中能够自觉从工程实际考虑工作内容，其团队协作能力也得到显著提高。但是，也暴露了一些诸如学生忽视理论知识学习的缺陷，这个问题说明数控技术教改内容还需要进一步完善，其实施过程将需要不断地动态调整。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘元林，张增凤，李洪涛.基于“卓越计划”的机械类“3+1”人才培养模式改革[J].黑龙江教育，2013（1）：41-42.
[2] 高为国，董丽君，吴安如.基于卓越工程师培养的“机械工程材料”课程建设[J].湖南工程学院学报，2010（3）：74-77.
[3] 陈国金.工科类大学生创新教学实践[J].实验室研究与探索，2010（3）：95-97.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]分析“卓越计划”对数控技术课程提出的新要求，以及为此而进行的数控技术课程改革，可为推进我校工程专业的卓越工程师教育提供有益经验。我校数控技术课程教学难以实现“卓越计划”追求卓越的人才培养目标。应该实行面向“卓越计划”的数控技术课程教改方案，明确教改方案的思路、实现步骤、目标及内容。教学实践证明，该教改方案可以较好地沟通理论教学与实践教学之间的联系，对培养卓越机械工程师具有重要的借鉴意义。
[关键词]“卓越计划”;数控技术;工程专业
[中图分类号] G424 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）01-0121-02
教育部推出“卓越工程师教育培养计划”简称“卓越计划”，是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，旨在使工科学生在校期间就能接受工程师职业能力训练。分析“卓越计划”对数控技术课程提出的新要求，以及为此而进行的数控技术课程改革，可为推进我校工程专业的卓越工程师教育提供有益经验。
一、“卓越计划”提出数控技术教学改革
（一）我校数控教学硬件条件
数控技术是一门理论与实践都很强的课程。与国内一般本科高校相似，我校也建立了工程训练中心，以强化学生数控知识的应用能力。因为数控机床的成本较普通机床高得多，受到教学经费限制，所以工程训练中心配备的数控机床数量还是相对有限，实际配备更多的则是普通机床，因此只能满足学生一般的金工实习。
（二）“卓越计划”凸显数控技术教学不足
我校机械设计制造及自动化作为“卓越计划”实施专业，目前的培养方式为：首先，在大二第二学期末，将参加“卓越计划”的学生单独组建为卓越班。其次，卓越班学生大四时进入企业进行前期三个月和后期九个月两个阶段，共为期一年的实践教学，前期三个月结束后，企业和学生进行双向选择，以确定是否进行后续的企业实践学习。
在卓越计划实施过程中，数控技术课程是一边实施“卓越计划”，一边进行教学内容向侧重于实践知识方向改进。“缙云县高新机械制造有限公司”是我校“卓越计划”参与企业，该企业的技术人员就直言不讳的谈及，技术岗位实习的学生对数控系统乃至机电系统的单个工作模块工作原理了解不深入，对机械、电气及控制系统集成的成套的数控或机电设备的工作方式及设计思路基本处于茫然无知状态。
（三）数控技术教学不适应“卓越计划”的原因
1.原有人才培养模式下数控技术课程的内容体系不能满足“卓越计划”培养要求。2.学生对数控技术涉及的机电一体化各子系统知识，主要停留在了解与记忆层面，部分处于课程设计层面，缺乏对所学知识的实际应用能力。3.“卓越计划”班级的数控或机电一体化成套实践环节不足，影响学生对数控机床乃至机电系统集成知识的理解与应用。
二、数控技术课程改革思路、实施步骤及目标
（一）课程改革思路
根据“卓越计划”学生实践过程中暴露出来的问题，结合教育部“卓越计划”培养的若干意见，制订了数控技术课程改革的基本思路，即在掌握扎实基础知识的基础上，以若干工程案例进行数控技术或机电一体化单元知识及其集成能力的训练。
（二）课程改革实施步骤
第一步，根据“卓越计划”学生的实践性强的特点，课堂教学中精讲基础知识后，以企业已经开发的典型数控机床或机电一体化设备为载体，条分缕析地向学生介绍数控技术所涉及的各单元知识及其集成情况，采用以实际工程项目强化基础知识的教学模式，将学习过程转化为模拟企业工程开发过程，以使学生实现将理论知识转化为专业技能的学习目标。
第二步，将企业目前正在开发产品的工程典型案例引入教学内容，在授课教师的指导下，让学生以大作业的形式进行实践训练并进行课堂讨论，使学生掌握数控技术所涉及知识和集成应用的思路和基本法，最后将学生的作业结果反馈给企业，请企业技术人员评价学生的学习效果，以提高学生分析问题和综合应用机电一体化知识的能力。
第三步，引导学生参与教师的应用型科研项目，指导学生进行科研任务分解及协调，分阶段实施科研工作的解决问题方法，锻炼学生今后在企业里进行新产品开发的能力。
第四步，基于工程实践项目分解，按组分配任务，分组进行实践教学，讨论项目实施方法，查阅资料。各组分工协作，培养各组之间的团队协作精神，以锻炼学生的协作的职业能力及职业素养。
第五步，强化理论知识应用能力、实践过程的考核，采取实践考核与理论考核相互结合，形式上做到有机统一。
（三）课程改革目标
通过数控技术课程改革，以期达到的目标为：使学生在掌握系统扎实基础知识的同时，明白数控技术或机电一体化知识的系统结构，同时具备解决实际工程为主的正确思路和初步能力，为在企业进行卓越计划的实践学习提供基础。
三、课程改革内容及实施效果
（一）课程改革内容
1.精选数控核心知识
精选数控技术基础的知识。要求学生掌握数控机床的工作原理、数控程序的手工编程、脉冲增量插补及数据采样插补、逐点比较插补及数字积分插补、刀具半径补偿原理、数控系统软件及硬件构成、进给伺服系统构成原理、编码器工作原理、光栅的工作原理。了解数控技术的编程标准、数控编程的数学计算、加减速控制、数控系统软件及硬件工作方式、典型的数控机床结构。结合学校的实验中心，进行数控原理基本实验，这部分采用考试的方式进行课程学习考核。
2.立足工程实践
选择工程实践项目进行实践训练。目前主要选择我校“卓越计划”合作企业“缙云县高新机械制造有限公司”的工程实例，如立式双工位数控外拉床设计、中间突缘内长键专用数控内拉床设计、中间突缘端面齿专用数控外拉床设计等项目，同时结合学校数控研究室的科研积累，如基于运动控制卡的数控系统开发、基于PLC的专用数控机床开发等项目，进行工程案例教学，这部分以学生实践效果考核为主。
对实践表现优秀的学生，让其介入教师科研项目，以锻炼其分析问题和解决问题的能力。如组织学生参加讨论光学悬丝架的控制系统设计、仪表自动化装配系统开发、挂锁自动化装配设备开发等，培养学生设计开发机电一体化系统的兴趣，鼓励学生通过自身调研、自我设计提高解决工程问题的能力。这部分以学生团队的研究报告作为考核内容。
（二）课程改革实施效果
1.提高了课堂教学质量
精简了理论教学内容，使学生不再觉得课堂教学枯燥无味。课程改革后，确定的理论教学内容，主要侧重于数控技术的基础知识，概念很明晰，内容的结构层次及前后联系的逻辑性强，学生在学习过程中很容易掌握知识体系，普遍认为理论教学内容与他们的前期基础课程及生活实际联系密切，因而提高了学生学习数控技术基础知识的兴趣。
2.强化了课程内容价值
学生真实体会了数控知识的应用价值。课程改革前，众多本科学生存在这样的观念，认为数控技术课程最有用的知识是数控编程，这只是一种停留在高等职业院校学生的认识层次，实际上数控知识包括了机械、电气、电子、控制等多门学科丰富的知识，是这几门学科知识的综合应用，更是多门学科知识的集成提高，数控编程只是数控知识应用的基础层次，如果仅仅学习数控编程就失去了本科生学习数控技术课程的意义。课程改革后，学生从自身的学习实践中，显著认识到了数控技术涉及的各学科在数控技术中的层次结构及其集成的体系结构，明白了数控技术课程在于锻炼学生机电一体化知识综合应用的能力。
3.锻炼了学生工程素养
锻炼了学生从工程应用的角度看待数控技术的能力。因为，在教学实践中，贯穿了鲜活的工程应用案例，并从对工程案例以剖析和综合的方式让学生自己实践，学生可以从教学过程中，随时能够体会到数控知识各方面对系统作用的效果，因而学生自觉形成了从工程应用系统的角度，考虑数控知识及机电一体化知识的应用能力。
4.课程改革需逐步完善
将课程改革方案实施于最近一届“卓越计划”学生，经过一年时间与“卓越计划”企业的合作，发现改革后的方案比较贴近学生在企业实践的需求，学生在企业实践中能够自觉从工程实际考虑工作内容，其团队协作能力也得到显著提高。但是，也暴露了一些诸如学生忽视理论知识学习的缺陷，这个问题说明数控技术教改内容还需要进一步完善，其实施过程将需要不断地动态调整。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘元林，张增凤，李洪涛.基于“卓越计划”的机械类“3+1”人才培养模式改革[J].黑龙江教育，2013（1）：41-42.
[2] 高为国，董丽君，吴安如.基于卓越工程师培养的“机械工程材料”课程建设[J].湖南工程学院学报，2010（3）：74-77.
[3] 陈国金.工科类大学生创新教学实践[J].实验室研究与探索，2010（3）：95-97.
[责任编辑：钟 岚]
