数控技术课程思政元素挖掘与融入的实践探索

2024-06-20刘美红宋科康宇驰丁燕芳

高教学刊 2024年16期

刘美红　宋科　康宇驰　丁燕芳

摘要：立德树人是高校教育的根本任务，在知识传授的同时开展思想政治教育是新形势下教育工作者需要认真思考的问题。数控技术是机械类本科生的专业课程之一，是一门兼具理论性和实践性的课程，包含广泛的课程思政元素，充分发掘和合理利用这些元素是开展数控技术课程思政的核心要素。该文对数控技术课程的特点进行分析，基于教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》，从哲学元素、家国情怀元素、工匠精神元素和工程伦理教育入手，对如何在数控技术授课过程中融入课程思政进行探讨，为传统理工科课程思政的教学提供新的思路。

关键词：数控技术；课程思政；马克思主义基本原理；家国情怀；工匠精神

中图分类号：G641 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）16-0172-05

Abstract： Moral education is a fundamental task of higher education. Carrying out ideological and political education while knowledge teaching is a problem that educators need to seriously consider in the new situation. CNC（Computer Numerical Control） technology is one of the professional courses of mechanical undergraduates and is a course with both theory and practice， containing a wide range of course ideological elements. Fully exploring and rationally using these elements are core elements of the development of CNC technology courses. This paper analyzes the characteristics of CNC technology courses. Based on the "Guiding Outline for the Ideological and Political Construction of College Curriculum" issued by the Ministry of Education and in terms of philosophical elements， emotion of "Family-Country" elements， craftsman spirit elements and engineering ethics education， this paper discusses how to integrate curriculum ideology into the teaching process of CNC technology. The present paper provides new ideas for the teaching of traditional science and engineering courses.

Keywords： CNC technology; curriculum ideology and politics; Basic Principles of Marxism; the emotion of "family-country"; craftsmanship spirit

课程思政是一种教育理念和教学实践，是指发掘课程所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能，融入到教学环节中，目标是对学生的思想和价值进行正确的引领。核心是要求把“做人做事的基本道理、社会主义核心价值观的要求、实现民族复兴的理想和责任”这三句话的总要求融入各类课程和教育教学全过程、各方面，在立德树人上实现同向而行。

思政元素是指所有蕴含在与专业相关的知识体系中具有价值引导和品德培育功能的教育元素，一切与立德树人这一目标相一致的资源[1]。根据教育部第四场“教育奋进看落实”系列通气会的会议精神，思政元素可划分为四个方面：推进习近平新时代中国特色社会主义思想“三进”，培育和践行社会主义核心价值观，加强中华优秀传统文化教育，深化职业理想和职业道德教育。

数控技术是机械工程专业的一门必修课、专业课，是机械专业培养方案中的重要课程之一。根据教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》，针对工学类课程，要融入马克思主义立场方法，增强本科生认识问题、分析问题和解决问题的能力；并要注重工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。数控技术作为典型的工学类课程，教师在完成教学任务的同时，应当积极按照指导纲要的要求发掘并融入课程思政元素，以达到教书育人的目的。课程思政元素的发掘与融入是重要环节[2]。本文从数控技术的课程特点出发，以课程思政元素的设计与实施为目标，建立教学各个环节与课程思政之间的联系，助力普通高等学校的育人功能。

一数控技术课程思政元素的研究进展

数控技术类课程融入课程思政元素的必要性已经得到广大教育工作者的高度重视，众多高校在数控技术类课程思政元素探索方面开展了大量工作。贾秋霜等[3]以数控技术与编程课程为例，将工匠精神、大国工匠、安全意识、爱国情怀和职业道德等思政元素与数控机床介绍、数控工艺安排、数控编程与操作融合，实现专业知识传授与思政育人功能的协同前进。战丽娜[4]基于数控设备的操作与应用课程的特点，从社会主义核心价值观的角度出发，挖掘课程中的爱国主义教育元素、诚信教育元素、责任意识教育元素、法律意识教育元素和工匠精神元素，并依据元素特点提出有效的融入方法，将专业技能的强化与价值观的引领无缝连接，实现育人功能。王园[5]从数控技术课程重技能、重实践的特点入手，提出将爱国主义、职业素养和工匠精神课程思政元素融入课程教学的方法。屈海军和吉强[6]通过介绍《大国工匠》纪录片，徐工技能大师毕可顺和孟维的事迹，引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观，培养学生的爱国主义情怀；在实践环节中引入“6S”管理的“整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全”规定，进而培养而培养学生的安全意识、责任感。如图1所示的是使用知网搜索主题为数控和课程思政，且全文包含关键字段论文的数量。搜索主题为数控和课程思政（命令：SU%=‘数控 and SU%=‘课程思政）的论文共有47篇，其中全文包含工匠精神、敬业、大国工匠和爱国主义的论文较多，均大于20篇，然而包含工程伦理、哲学的论文较少，因此说明国内教师在开展数控技术课程思政工作时，忽略了运用马克思主义立场方法认识问题、分析问题和解决问题的教育和工程伦理教育。

此外，数控类课程的课程思政元素融入存在生搬硬套、课程思政元素与课程内容关联程度不高的情况。史东丽等[7]在开展数控车削技术授课过程中引入了一位衡水中学毕业生的例子，作为提高学生自律性、控制能力的思政元素。王秋红和张涛[8]在开展数控编程与加工的课程时，将职场招聘环节作为诚实守信的课程思政元素切入点。乔自强等[9]在现代数控技术授课过程中将美国囤积大量疫苗以备发“疫情财”和印度新冠感染肆虐引发变异与数控机床的机械结构相关联，作为增强民族自豪感、培养学生担当与使命意识的课程思政元素。

二数控技术课程思政现状

（一）教师对课程思政的观念有误区

目前，高校教师在开展课程思政过程中的积极性、主动性和创造性不高。主观原因是部分高校教师存在只应该传授专业知识的刻板印象，轻视课程思政，“重教书、轻育人”。尤其在专业课教育方面，部分教师认为学生的思想政治引导及教育是思政教师、辅导员的职责范围，自己的职责是指导学生在专业技能方面的提升，且在专业课上传授思政元素会占用授课时间，影响教学效果。客观原因，我国高校在相当长一段时间内存在“重科研、轻教学”的情况，主要考核教职工的论文、项目、获奖及专利等，忽略了教学。从“破四唯”以来，我国科技人才评价体系逐渐改进，各高校对教书育人环节及成果逐渐看重，引导高校老师在教书育人方面下功夫，然而“破四唯”的政策落地时间不长，执行政策及方法仍处于探索中，导致高校教师在教学方面下功夫有限。

（二）专业教师具备的思政能力有限

数控技术课程思政的开展需要授课老师具备扎实的数控专业知识，根据教学需要适时融入课程思政元素，营造一个良好的教学氛围。然而数控技术专业教师具备机械类的教育背景，仅在本科、研究生期间的公共课上接受过思政教育，对马克思主义基本原理和新时代中国特色社会主义思想等知识储备薄弱，因此所具备的思政能力有限。

（三）课程思政元素发掘不够及融入方式生硬

数控技术教材思政元素较少是原因之一。多数的数控技术教材仍以讲解数控技术相关知识为主，内容包括数控编程的原理、方法及实践，数控机床的软硬件结构，以及数控技术的历史及未来，涉及到思政元素的部分不多。其他专业课程教材也存在思政元素结合不够深入的问题[10-12]。

三数控技术课程思政路径的总体规划

数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，是集合了计算机、自动控制、机械制造、精密测量和管理信息等多学科的一门综合性应用技术类课程。课程以数控加工技术为主线，涵盖数控技术及其发展、计算机数控装置、数控机床的伺服系统、数控机床的结构等工科知识以及数控加工程序的编制、数控技术中的轨迹控制原理等理科知识；既有实践操作部分，又包含理论计算内容。因此，可针对不同内容的特点，相应地融入课程思政元素。理论计算部分逻辑性强，包含大量计算及编程，可融合大量辩证唯物主义哲学思想，例如否定之否定规律，对立统一规律，量变质变原理等；数控机床结构、实操部分实践性较强，可作为大国重器、爱国主义等课程思政元素融入点。这些数控技术课程中蕴含着丰富的思政元素，能将数控技术专业知识与价值引领有机结合，以“随风潜入夜，润物细无声”的方式起到价值引领的作用，贯彻“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体的育人理念。

四数控技术课程思政元素的挖掘

本文基于数控技术类课程理论性强、实践内容多的特点，从发掘哲学元素、科技报家国情怀元素、工匠精神元素和工程伦理教育四个方面入手。

（一）深入发掘数控技术课程的哲学元素

插补的工作原理是数控系统的重点内容之一。DDA直线插补轨迹如图2所示，O点为加工原点，A点为加工终点，加工动点分别沿着X、Y坐标轴同时累加，在加工路径的起终点之间插入若干个点，用微小的直线线段来逼近加工路线。量变质变原理是指事务的发展总是从量变开始的，量变到一定程度才会引起质变。DDA直线插补的若干个微小直线线段就是量变的积累，不断逼近加工路径，最后完成零件的加工质的变化。可以使用量变质变原理进行解释。

DDA直线插补原理如图3所示，该工作流程包含判定JRx和JRy两个余数寄存器是否溢出的环节，当余数寄存器未溢出时，不产生输出给伺服电机的脉冲信号；当余数寄存器溢出时，生成一个脉冲信号传输给伺服电机。否定之否定规律说明事物的发展不是直线式前进而是螺旋式上升的。DDA直线插补过程不是直线运动，包含了判断环节，如果不满足要求则无法向下一步发展，当且仅当满足判断要求时，插补过程会向下一阶段继续，因此插补是一个前进性与曲折性相互统一的一个过程。

数控机床按照伺服系统的控制原理分类，可分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床。开环控制数控机床不包含位置和速度检测装置，指令信号的流程是单向的，优点是结构简单、成本低，但是精度较低；闭环控制数控机床在工作台位置安装传感器，将位置信息反馈给控制系统，优点是定位精度高、速度调节准确，缺点是工作台惯量大，增加了系统设计和调整的难度，且成本较高；半闭环控制数控机床将位置反馈装置安装在电动机端或者丝杠端，解决了闭环控制数控机床工作台惯量大的问题，成本介于开环和闭环数控机床之间。对立统一规律是指任何事物以及事物之间都包含着矛盾性，事物矛盾双方又统一又斗争推动事物的运动、变化和发展，是事物发展的根本规律。成本和控制精度是机床控制系统的矛盾双方，两者既统一又对立推动着数控机床控制系统的发展，半闭环控制数控机床是发展的产物。

（二）深入发掘数控技术课程的科技报国家国情怀元素

数控系统是数控机床的大脑，是决定数控机床功能多样性、可靠性和成本的核心要素，我国在数控系统领域长时间受到国外公司的掣肘，尤其在加工精度控制方面的落后使得我国很难生产出超精密加工数控机床。华中数控首次提出将色谱图方法来标记刀头的每一个细小波动，不同波动用不同颜色区分，历经7年的研发，将零件的加工精度提升至0.01 μm，完成了对世界一流的追赶[13]。此外，国外数控系统的高端功能、内部数据I/O，控制执行I/O对我国封锁限制，我国用户无法将自己开发的自动控制功能集成到数控系统中。华中数控开发的新一代iNC数控系统基于大数据技术、人工智能技术，实现了智能机床的控制策略优化和控制知识、经验累积并自我学习提升，完成模拟和替代人类智能活动。

（三）深入发掘数控技术课程的工匠精神元素

习近平总书记于2020年11月24日的全国劳动模范和先进工作者表彰大会上，高度概括了工匠精神的内涵：“执着专注、精益求精、一丝不苟、追求卓越”。弘扬工匠精神是我国从制造大国向制造强国迈进的重要环节。

航空工业沈飞数控加工厂王刚在航空产品特种材料加工及工艺上不断突破，先后获得全国劳动模范、中华技能大奖、全国技术能手和全国五一劳动奖章获得者等称号，提出了“不规则曲面装夹定位方法”“多点位装夹、小进给铣削方法”“小孔铰削加工方法”等，将薄壁类零件铣削加工的厚度缩小至0.1 mm，铰削加工精度达到0.002 mm。20多年来，他累计提出了600多项技术改进，授权多项专利，累计为公司创造2 000多万元经济效益[14]。中国兵器工业集团北京北方车辆集团有限公司的马小光先后从事过模具钳工、铣工等多个工种，是一名掌握多种数控加工技术、理论功底扎实技艺精湛的高技能人才，获得全国五一劳动奖章获得者、全国技术能手等荣誉称号，他提出的挤压工艺提高内表面光洁度、螺纹铣削加工大直径螺纹，4倍径深孔镗削不锈钢材质工艺，成功解决了公司3D打印减震器项目的加工难点问题[15]。

（四）工程伦理教育的融入

工程伦理学是研究工程技术人员在工程活动中的道德原则和行为规范的科学。在工程师改造周围自然环境的工作中，一定要涉及到人与自然、人与社会、人与人之间的关系，用哪些准则来指导工程师的工程活动及协调和处理上述三种关系，是工程伦理学所规范的内容。数控技术的课程目的之一是让学生根据零件结构、材料等特点，基于工程材料、机械制造工艺等前序课程，使用数控机床完成零件的加工，是典型的工程活动，数控加工人员担负着重要的责任，对其开展工程伦理教育可有效减少加工事故的发生，并推动数控技术的发展。

1 工程师职业伦理教育元素的融入

工程师职业伦理主要包括保障产品质量与安全，坚守职业道德等。工程师依据图纸对零件进行加工时，应该按照尺寸、表面精度、形位公差等要求，基于专业知识开展加工活动，以保证零件的加工质量。可融入的元素：零件加工的总体原则为“基准先行，先面后孔”；对细长轴进行加工时，要安装顶尖；当零件的表面精度较高时，需要按照粗加工—半精加工—精加工的流程进行加工；在进行数控编程时，要保证足够的安全高度，防止撞刀事故的发生；对铁质零件进行加工时，不可使用金刚石刀具等。

2 工程师人与自然工程伦理关系的伦理教育融入

在数控加工过程中，需要使用冷却液以降低加工区域的温度，使用有机清洗液清洗机械零件加工表面，这些工业废水的使用量虽然不高，但是有机物浓度很高，例如冷却液CODCr高达5 000～300 000 mg/L，如果直接排出不仅对环境产生影响，也会对工程人员的健康造成损害[16]。因此，在数控加工时冷却液的选择与使用是人与自然工程伦理教育的融合点之一。加工切屑的排屑与回收、机床工作时产生的噪音亦可作为融合点。

3 社会伦理教育元素的融入

工程师的社会伦理责任是指工程师在开展工程活动时，不仅要从技术层面、经济层面考虑该活动是否可行，还要考虑对整个社会的影响。可将著名的东芝事件作为元素，融入到社会伦理教育中。在20世纪80年代，日本东京公司从经济利益角度出发，绕道挪威向苏联出口了多台拥有最新技术的五轴联动数控机床，违反了巴黎统筹委员会的规定。苏联使用该机床加工军用舰艇的螺旋桨，大幅度降低舰艇噪音，导致北约国家跟踪苏联潜艇的难度陡增。东窗事发后，日本首相亲自到美国谢罪，东芝集团在美国多家主流媒体刊登谢罪公告，并收到了天价罚单。

五数控技术课程思政效果评价

作者及所在教学团队从“知”和“行”两个方面对数控技术课程思政的效果进行评估，“知”主要是针对课程思政是否对专业课教学、三观等有积极作用进行评价，反应学生的自我感知，评估方法为调查问卷；“行”主要从学习效果来体现，以课程论文的方式进行评价。

（一） “知”的课程思政效果评价

对机电工程学院机械工程专业部分班级的学生进行调查，共发放试卷105份，收回试卷105份，调查试卷的问题及答案见表1。问题1主要了解学生们应用马克思主义基本原理的情况；问题2和3主要了解学生们对于工匠精神和科技报国的认可程度；问题4—6主要反映学生们对工程伦理的了解程度。从调查结果中可以看出作者及所在团队提出的课程思政元素对学生具有一定的积极引导作用，均未选择“不认可”。学生们针对问题6的反馈效果最好，说明作者及所在教学团队提出的课程思政元素在工程师社会伦理教育取得了良好的结果；然而针对马克思主义基本原理的运用认可程度较低，作者及所在团队后续教学中应继续挖掘并运用相关元素。

（二） “行”的课程思政效果评价

通过批改学生课程论文，发现学生们在国内外数控技术研究进展、与国外的差距，以及国内数控大师的先进事迹这三个方面撰写了较多的内容，其次是工程伦理方面，而在马克思主义基本原理的融合以及的内容较少，说明学生对马克思主义基本原理的理解与应用仍需要进一步提升，在后续课程中作者及所在团队会继续挖掘相关课程思政元素，并提高融合手段。

六结束语

数控技术是机械类本科生必修的专业课之一，挖掘课程思政元素并合理融入是数控技术课程思政的重要环节之一。本文依据教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》，提出数控技术授课过程中融入哲学元素、家国情怀元素、工匠精神元素和工程伦理教育元素的具体方案。在传授专业知识和能力培养的同时，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，实现价值塑造、知识传授和能力培养的协同育人功能。

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