龙泽明,郭士清,张保军

(佳木斯大学机械工程学院,黑龙江佳木斯 154007)

从工程能力培养角度探讨数控技术课程实践教学新模式＊

龙泽明,郭士清,张保军

(佳木斯大学机械工程学院,黑龙江佳木斯 154007)

从目前工程能力培养的现状出发,分析了工科学生工程能力普遍较低的主要原因,提出了提高工科学生工程能力的新途径和新模式。以数控技术课程为例,具体分析了新途径和新模式的突出特点及可能遇到的新问题,给出了应用新途径和新模式的具体实施方法。

工程能力;新模式;实践教学;数控技术

目前,工科学校担负着培养掌握现代高新技术的新一代工程技术人员的光荣使命。工科学生的工程能力通常是指学生在工程实践活动中的实际本领和综合素质,是学生处理实际问题能力的重要体现。随着各学科之间的日益相互融合,工程技术问题越来越复杂,人们对工程技术人员处理工程技术问题的能力提出了更高的要求。要培养出高素质的合格人才,必须从切实提高理论教学和实践性教学等各关键环节质量着手,研究何种教学模式能综合培养和提高学生的工程素质和工程能力。从总体上来说,应看到目前实践教学是当前工科教学的软肋。

一、高等院校中工程能力培养的现状分析

我国高等工程教育目前普遍存在的主要问题之一是创新能力培养与亲自实践不足[1]。表现在:教学方式上是注入式过多,启发式参与式过少;学习方式上结论型过多,问题型过少;表评价标准上重分数过多,重能力过少;知识结构上书本知识过多,实践知识过少,工程意识和工程能力的培养和训练过少[2]。尽管多年来我国高等教育一直在推行和实施教学改革,近年来又大力提倡创新教育,强调培养学生的创新意识和创新能力,但总体上是“雷声大,雨点小”。仍然以继承知识为主要任务,以灌输式为主要方式,以多积累知识、多得好成绩为主要目的。教师、书本、课堂为中心的传统教学模式仍然统治着学校的课堂。

二、基于网络化虚拟技术的实践教学新模式

传统的教学模式注重理论教学,不仅耗费了大量的教学时间,而且教学效果也不佳。网络技术现已被越来越多的重视和掌握,通过网络人们更容易沟通和获取信息,利用网络这一新技术平台,不仅改变了理论教学原有的讲授方式[3],同时也改变了实践教学的旧模式。基于网络化的实践教学新模式是把实践性教学内容运用计算机多媒体网络化虚拟技术,通过网络平台使学生都能按要求在自己的计算机上独立完成实验。这种新方式具有开放性、自主性和重复性等突出特点。

数控技术是工科院校普遍开设的一门课程。因学校而异,其教学内容显得繁杂,学生感到难度大,不易掌握。根据这门课程的特点,我们基于网络化虚拟技术设计了数控技术实践教学网络化教学系统。

该系统由虚拟数控加工及数控技术工程实践两部分组成[4]。虚拟数控加工部分,对机械零件典型特征利用虚拟技术实现了实际加工编程的模拟仿真,通过多媒体向学生展示了切削加工的真实过程。数控技术工程实践部分是对数控技术理论的巩固和提高,我们将实际工程案例相关知识上传到网络,供学生学习,并将实际工程案例问题进行必要的虚拟化处理,发布到已建立的网页上,让学生自己查阅资料,自主分析解决这些问题,教师通过网络指导及点评,而且公布解决方案供参考。

三、新模式在我校数控技术课程教学中的应用

《数控技术》课程是集机械制造技术、控制技术、检测与传感器技术、计算机语言、微机原理与接口技术、电力电子技术、CAD/CAM等相关多门课程溶于一体的实用性极强的技术课[5]。该课程涉及新技术较多,内容涵盖面广,在专业课的学习中起到“链锁专业基础课和专业课、理论贯通实践、延伸专业综合能力、培养综合创新能力”的作用。目前我国高校《数控技术》课教学中普遍存在的问题是:因数控教学设备造价高、台套数不足,使用和维护成本高等原因,一般学生难以亲自动手,这一状况极不适合教学;使理论教学内容与实践脱节。由此造成学生实际动手实践机会大为减少,从而造成实际的教学效果和教学质量受到很大影响。也使组织安排教学的“课堂教学难、实验教学难、实训教学难”的三难问题更加突出。为此,我们在深入研究教学规律的基础上,经过长期教学实践经验的积累,根据学生在不同学习阶段对理论知识掌握的程度和对教学内容理解的特点出发,进行了有针对性的改革,总结出了基于五大方面实践教学模块的多层次递进式实践教学模式体系。五大方面实践教学模块是“基础实验、综合实验、创新实验、工程实训、课程设计”。在此基础上我们提出了基于网络化虚拟工程实践的教学新模式,该实践教学模式体系的实施有效地改善了学生的实际工程能力。

如在《数控技术》课中讲解数控机床零件加工前的对刀过程。让每一位学生通过网络在自己的电脑上,打开虚拟环境中的数控机床,通过鼠标和键盘点击操控电脑屏幕上机床设备的各种按钮等。学生按照规程点击按钮,使电脑屏幕上机床的刀台自动退回到原点,机床的控制屏上显示刀台运动坐标为零。同时,还伴有伺服电机转动和刀台移动的逼真声响。当学生点错了按钮时机床也将做出错误的运动和异常的声响。能够使学生亲身感受正确操作机床和不正确操作机床的真正感觉,在不损坏机床的情况下,使学生学会了操作机床设备。之后,只要到实验室实地操作一下机床就会使学生获得很大提高。这种虚拟与现实的有机结合,是提高学生实际工程能力的有效途径,是教学新模式的重要体现。

四、结论

(1)设计建立的基于网络化的数控技术课实践教学系统,为学生提供了一个亲自动手实践的新平台;

(2)能使学生通过网络学习课堂理论教学内容,也能够使学生通过网络自主学习逼真的模拟数控加工过程;

(3)可通过网络向学生提供高质量的数控技术及数控加工技术知识,为学生提供一个更加方便自主学习和实践的新空间;

(4)所设计的网络化学习系统,使学生们能够多次重复地学习和演示实践数控技术各相关知识点;

(5)学生学习的反馈信息表明,这种把实践教学与工程实践“零距离”接触的教学模式,增加了学生工程实践能力,增强了学生的就业竞争力。

[1]张继红.教学型大学工科专业学生实践教学模式研究[D].长沙:湖南师范大学,2008.

[2]冯澎.高校工科类学生数控实践教学研究[J].广东技术师范学院学报,2007,(7).

[3]秦惠民,鞠光守.基于网络的大学开放式课程现象研究[J].中国高教研究,2009,(11).

[4]王彬.基于实用性数控开放式综合实验系统研究[D].武汉:华中科技大学,2007.

[5]徐亚萍,王润孝.数控机床课程教学的改革与实践[J].西北工业大学学报,2007,(12).

2010-09-26

黑龙江省新世纪高等教育教学改革工程项目课题;佳木斯大学重点教研项目课题(08-08)

龙泽明 (1962-),男,黑龙江虎林人,教授,硕士生导师。