五轴数控加工技术实训课程考核改革研究

2019-03-18徐国胜李杰田永军

职业教育研究 2019年2期

徐国胜　李杰　田永军

摘要：针对现行数控加工技术实训课程考核的现状和存在的问题，指出推行考核体系改革的必要性。以五轴加工技术实训课程考核为例，以“多元化—过程化—综合化”为指导思想，构建了基于多元化过程性考核、综合化考核的考核体系，并进行与之匹配的教学改革探索，以期培养学生工程实践能力和创新能力，实现适应新时代需求的综合型高端技能人才培养目标。实施表明，考核体系改革方案切实可行，可在同类课程中进行推广。

关键词：过程；实训课程；五轴加工；考核

中图分类号：G718 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2019）02-0058-05

国家“一带一路”战略的推进、“中国制造2025”规划的实施[1]，突出了机械装备制造业作为高新技术产业化载体在推动整个社会技术进步中无可替代的基础作用。其中，机床制造业是机械装备制造业的核心组成，而五轴联动加工技术是机床制造业的关键技术。现代科学的发展对机械制造业注入了强劲动力，快速推进了五轴联动机床应用和发展。当前，数控行业技术的竞争本质是人才的竞争，建设一支高素质的数控加工技术人才队伍，对推进国家数控行业发展、提高制造工业竞争水平和保证“中国制造2025”规划顺利实施具有重大意义。

我国工业化正处于中期发展的关键阶段，工业界对多轴数控加工技能人才的大量需求，特别是急迫需求具有综合能力的高端应用型人才、工匠，开展五轴数控加工教学成为数控加工教育当务之急。为了提高教学质量，培养应用型人才，提高学生工程实践能力，国家级实验教学示范中心天津职业技术师范大学基于五轴数控加工技术行业实际需求，对传统五轴数控加工技术实训教学课程考核体系进行改革，并建立与课程考核匹配的教学改革机制，旨在培养新时代综合型高端应用型技能人才。

一、五轴数控加工技术课程考核改革体系构建

课程考核是教学活动的重要环节[2]，不仅能够评价学生对知识和技能的掌握情况，还可以检测教学成果和评价教学质量，反馈教与学过程中的多种信息，对于培养学生自主学习能力、激发学习兴趣和改进教师教学方法、提高教学质量具有重要作用。传统数控加工技术课程考核是一种结果性考核，这种考核有着能够从教育活动全过程做整体评价等优点，但是不注重对学习过程监测和评价[3]，不能及时纠正学生已有错误，不利于学习素质及创新能力的培养，为了培养新时代综合型技能型人才，提升学生综合能力，考核体系亟待改革。

为了满足新时期工程实践教育技术对机械专业学生的要求，提升课程考核的科学性、准确性，结合我校工程实践“动手动脑，全面发展”的教学特色，开展五轴加工技术实训课程考核改革研究，以“多元化—过程化—综合化”为指导思想，构建了基于多元化的过程性评价、综合化评价的考核体系，其主体部分由层次分明的多元化考核模块及其考核量化标准组成。考核体系实施开始时告知学生，以便学生清楚考核评价方式的量化情况，使学生意识到考核的核心是模块化的过程考核，需认真完成每一个训练项目；同时给学生提出约束准则，各项考核均按量化指标进行[4]。考核体系具体内容见表1。

考核体系内容主要包括平时表现考核、过程考核与综合性结课考核，具体如下：

（一）平时表现考核，注重问题引导

平时表现考核（20%）贯穿于整个考核过程。平时表现成绩分为三部分，由课堂出勤（5%）、课堂练习（5%）和课堂拓展（10%）三部分成绩组成。学生的出勤情况，以随机点名、提问、回顾上节课授课知识等方式进行考核。课堂练习考核目的是巩固重点和难点内容，将每班学生分为4组，每组人数约7人，以小组为单位进行考核，小组组内讨论问题，并推荐一人回答问题，小组成绩代表组成员成绩，不仅能够培养学生团队精神[5]，而且以小组为单位激发学生产生思维碰撞，提出新观点，可加深对问题理解。课堂拓展考核是教师根据实际工程项目抛出相应问题[6]，学生进行解答。回答准确或能够解决问题则加分，其余情况可酌情给分，不仅能够培养学生解决实际问题的能力[7]、激发学习兴趣[8]，而且有利于培养学生掌握与现代企业需求相适应的专业技能[9]。课堂拓展考核与引导式教学相呼应，要求教师明确工程项目要解决的问题与关键，能够预测学生易出现问题，注重问题引导，提升思维品质。

（二）多元化过程考核，突出模块学习

多元化过程考核（60%）为五轴数控加工技术实训课程考核体系的核心部分，能够全面评价学生的实践能力、知识水平以及综合素質水平。过程考核是一种基于多元化的考核模式，强调过程，每个模块教学内容完成后即进行考核，模块考核成绩作为过程考核成绩，不合格者需要重修不合格模块，并进行再次考核，模块学习完成且过程考核成绩合格者才可进行结课考试。过程化考核分值比例大，分为基础考核模块、虚拟仿真加工考核模块和操作加工考核模块。三大教学课时以及分值比约为3∶1∶3，学习模块形式具有多元化，加大了培养实践操作能力和创新能力学习的模块的比例，各个模块层次分明又相互联系，既能注重学生对知识的理解，又能突出专业核心技能的掌握。

基础模块主要内容包含机床操作基础、程序编制和数控加工工艺，其考核方式以笔试和操作为主，主要为后续五轴加工建模和仿真奠定基础。虚拟仿真加工模块主要包括模型建立以及加工工艺优化，此模块考核以操作成绩为主，可提升学生对模型的快速设计能力。操作加工模块内容主要是通过实作方式对简单零件以及典型的叶轮进行实作加工，其目的可促使学生完成五轴数控加工所涉及到的理论知识、编程仿真围绕箱体以及叶轮加工设计融会贯通，以实作模型得以体现。特别是叶轮类等复杂零件的实作加工需要结合企业的具体生产条件，传授给学生工程分析和工程问题解决的技术原理和思维方式，从真正意义上实现产教融合，全面提升学生工程实践能力。

五轴加工技术实训课程具有很强的实践性和应用性，复杂零件实作考核过程要按照企业生产产品的模式对学生的实作过程进行评价，在评分过程中由企业导师（或具有企业工作经验的专门从事数控加工研究的本校教师）和任课教师作为考官，即实作考核采用“校企双导师制”。

（三）结课考试考核，强调综合发展

结课考试（20%）是学期末进行一次综合性项目考核，结课考核实际上是对模块学习的重复和总结，其考核形式多元化，主要包含两部分：一方面是应会成绩（10%）。应会成绩主要内容是数控加工技术涉及的综合性的原理知识、关键操作点，学生随机抽取考核题目，按规定的时间内完成，督促了学生对所学知识的重视和复习。另一方向，多媒体成果展示（10%），这种方式能够评价综合应用能力，演讲台上展示成果通过讲解设计、实作过程加深了对数控加工技术的理解，而多媒体演讲又能提高交流以及表達能力。

二、五轴加工技术实训课程教学改革机制的建立

目前，大多数高校的数控类课程不仅存在考核方法较单一的状况，而且教学方式也较为单一，通常先讲理论后讲实践，理论与实践分层严重，授课时将知识一味的灌输给学生[10]，导致学生“消化不良”。通过访谈学生发现，大部分学生认为枯燥的理论知识会带给他们迷茫[11]，而实践操作又不能很好围绕实际工程问题去开展，因此他们无法获知这些知识与实际工程问题有何关联，对所学知识与今后实际工作的关联性缺乏明确认识，从而产生厌学、成绩下降。而有些教师对这些不知情，导致教学质量不高。

为了保障考核体系的正常实施，针对这些问题，探索适用于数控加工技术课程的教学改革机制，教学过程中以技能教学目标为出发点，从问题教学出发，充分结合实际工程项目以解决五轴联动加工中心实际应用中常见问题和难点问题为目标，旨在激发学生的学习兴趣以及提高学生实践能力和解决问题能力[12]。根据国家级实验教学中心的实践经验，将教学过程以学生的行为为主线，采用教师对学生行为进行预判和与学生互动相结合的方式进行教学，在教学过程中不仅要求学生提高综合实践能力，而且要求教师对学生进行职业道德和安全教育，心理训练，培养适应新时代全面发展的应用型人才。数控加工技术教学过程实施流程如图1所示。

（一）加强安全教育，提高职业道德修养

五轴数控加工现场操作安全性要求高，有些学生对机械加工存在陌生感甚至产生恐惧心理，或者有些学生对安全不在乎，这都严重影响了教学安全。因此，安全规范教育必须贯穿教学过程，针对具有不同特征的学生去有效的引导，保证正常学习。高尚职业道德是新时代技能应用型人才必备素质，是国家经济结构调整所需，也是现代企业创新发展所需，更是“工匠精神”的重要诠释。在教学过程中，教师应将技能培养和职业道德教育进行耦合性关联，根据学生面临的职业道德困境深入剖析，有针对性地诠释职业道德精神，培养学生的职业道德观，增强学生的职业认同感。

（二）将心理训练纳入实训教学，提高学生的心理素质

在授课过程中，学生素养维度不同，认知能力不同，接受能力不同，传统教学方法利用相同授课方法对学生不加区分对待，认知能力较差的学生接受这种教学方式是不利于其发展的，久而久之，对该课程产生消极情绪，容易走进困境。因此，教师在授课过程中可以利用人格水平、能力水平等心理学知识，通过询问方式来评估学生的认知能力倾向，根据实际情况，实施创新素养提升的差异化策略，把学生擅长领域表现出来并且将其加强，学生通常会因自身长处的最大化而增加学习动力。另外，针对学生在学习、训练过程因实作作品不合格或者因心理素质差导致考核结果不能与正常水平相匹配因而产生严重挫败感的问题，教师应从实际出发对学生进行心理干预与训练，抓住学生心理特征，提升教学针对性。例如，进行加工考核前，提醒学生准备各种有可能作为考核的加工工件，除进行模拟练习外，还要制定各种可能遇见的问题方案，使得学生心中有数，沉着应战。针对心理素质差的学生可以通过心理训练逐步增强学生实践欲望，培养自我调节能力，适度调整心态，减轻压力。

（三）突出课程模块主要地位，优化教学过程

教学改革后，教师在教学过程中分模块进行教学，过程考核不合格者只需重修不合格模块，然后进行总成绩计算，总成绩不合格者进行重修。过程考核体系强调模块化考核，因此，教师应优化教学过程，加强与学生互动交流频率，教师根据学生学习过程及模块考核的反馈信息，发现问题，进行个性化指导，及时更正已有错误，提高学生掌握知识的广度和深度，同时教师也能发现教学过程中存在的问题，督促教师根据实际问题重新对教学内容进行优化和组织、提高教学能力。新型教学改革机制建立了与学生的能力和知识成长过程相适应的多元过程化教学体系结构，打破填鸭式教学，突出循序渐进的呈现层次性模块化的过程教学，实现了以培养学生实践能力、创新精神、社会责任意识为目标的宗旨。

三、课堂考核改革实施效果

考核评价体系连续两年在我校2015级和2016级“工程实践教育”实验班以及普通机械班学生中实施。从整个实施的效果看，采用过程考核学生的学习积极性有明显提高。75%以上的学生认可多元化过程考核方式，不仅提高了自己的动手能力及改善了学习态度，而且明显提高了综合实践能力。考核改革对人才培养具有导向作用，激励了学生学习积极性，达到了预期效果。

（一）达到了以考促学、学以致用的目的

考核的目的在于促使学生去学习，去应用。通过实施多元过程考核体系，学生对不同模块的理论知识和实践技能掌握程度逐渐提高，模块考核的单项成绩合格率在75%以上，结课考核成绩全部在80分以上。另外，考核方式督促了学生重视实践中求发展、注重真实体验，引导学生关注企业需求、社会需求，激发了学生对数控加工的兴趣和创新活动的热情，学生（50%以上）利用所学知识参加了创新设计竞赛、创新创业训练等多项竞赛项目，获得了多个奖项，提高了学生创新能力、设计能力和团队沟通能力。

改革突出以学生行动为主线，重视过程考核，有利于培养技术应用型人才。一方面，模块化过程考核提高了学生对每个模块的掌握程度，以及对单项考核点的重视程度，从而提高了学习质量。另一方面，考核改革引领学生观念改变，从以前轻实践重理论，转变到发现理论与实践的差距，再到理实并重，通过实践促进理论理解，又通过理论知识指导实践项目实施，循序渐进地提高了综合实践能力。实施该考核体系后毕业生择业优势具有明显提升，为国家紧缺型人才的培养提供了支持。

改革中加强心理学教育，提高心理素质修养，提升综合水平。在施教过程中，加强对学生心理学教育，培养人格独立、强化团队精神、激励问题质疑、消除挫败行为、树立学生自信，提升了学生的创新素养，提高了学生克服困难的能力。

（二）加强了教师队伍建设，促进了教学质量的提高

教师作为课程考核和教学改革的重要实施者，为了保证考核体系顺利实施，在构建教学课程体系、提升校企合作深度、推进应用型人才培养模式改革方面都需要具备扎实的专业理论教学和实践技术指导的双重能力。同时，课程考核改革促进教师多深入企事业单位、多参与实际生产，促进教师专业水平的提高，同时也促进了教学效果的改善。

针对传统实训教学考核评价方式存在的问题，以五轴加工技术实训课程为例，进行了基于“多元化—过程化—综合化”指导思想的过程考核评价体系构建，并探讨了与之匹配的教学改革。考核体系以培养适应新时代具有综合素养的高级技能人才为目的，锻炼和提高了自主学习的能力、工程基礎理论知识应用能力、分析问题和解决问题的能力以及团队合作和工程实践能力，为职业发展奠定了坚实基础。数控专业课程考核改革是机械类专业学生培养实践能力的关键环节，必须建立一个科学可行的考核评价体系，这是一项动态的、复杂的系统工程，需要结合专业特点和社会需求不断调整和探讨，同时还要不断完善，建立与之匹配的教学改革机制。

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