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数控加工实训项目的特色化研究

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【摘要】国务院《关于加快发展现代职业教育的决定》中明确提出要推行项目教学法,以北京农业职业学院“数控加工综合实训”课程教学项目的特色化研究和教学实践为例,论述了特色化的教学项目对于培养学生综合素质和能力的促进意义;分析了该课程的性质、教学内容、培养目标、特色化项目设计的理念和思路;以一款约翰•迪尔8030拖拉机模型为教学载体,从项目总体设计、项目内容及适应性分析、项目实践几个方面对这门课程的项目化设计和教学实践进行了讨论。

【关键词】数控加工实训;教学项目;特色化研究

一、研究背景

2014年国务院《关于加快发展现代职业教育的决定》中明确指出,高职院校要科学合理设置专业,重点提升面向先进制造业等领域的人才培养能力,推行项目教学、案例教学、工作过程导向教学等教学模式。近年来,项目教学法在各类职业院校专业课程的教学中,已经得到了广泛推行。目前,项目教学的研究和发展方向,不仅只是针对教学模式进行改革和创新,更多是结合各门课程的特点对教学项目的内容进行特色化设计。数控加工类课程的项目设计,是决定项目教学法是否有效实施的关键因素,设计出符合学生学习兴趣的特色化教学项目,不仅能显著提高课堂的教学效果,还能激发学生的创新意识和学习热情,培养他们的创造性思维能力。下面以北京农业职业学院“数控加工综合实训”课程教学项目的特色化研究和教学实践为例,来论述教学项目的特色化研究对于培养学生综合素质和能力的促进意义。

二、课程分析

(一)课程性质

“数控加工综合实训”是北京农业职业学院数控技术专业学生进入顶岗实习前的一门必修课程,是该专业四大专业核心课程之一,属于北京农业职业学院院级重点建设精品课程,对培养学生的职业素养和专业技能至关重要。本门课程的前修课程包括机械制图、工程材料、机械加工工艺、数控车床编程与加工、数控铣床编程与加工、零件质量检测等多门专业基础课和专业核心课。学生必须掌握与数控加工相关的专业基础知识和操作技能,才能有效地学习本门课程的相关内容,掌握相应的专业知识和技能,达到课程培养的目标。其后续课程主要包括毕业设计、毕业顶岗实习等具有较强的生产性和实践性的课程。

(二)教学内容及培养目标

该课程的教学内容主要包括:数控加工工艺文件的编制;生产工艺分析(设备、刀具、材料等);典型数控车、铣零件的工艺分析(轴、套、回转、轮廓、型腔、箱体类等);车铣复合零件的工艺分析;数控程序的编制(手动和自动编程);数控机床的操作;产品零件的质量检测方法;产品零件的装配与修配;产品的生产管理。本课程主要培养和训练学生综合应用普通机械加工、数控铣削、数控车削、装配钳工和质量检测技术等专业知识及技能解决与产品生产相关问题的能力,达到适应现代制造业发展所需的新型高技能综合型人才培养的目标。

三、实训项目的特色化研究

(一)教学项目的特色化理念

项目教学法是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,是“行为导向”教学法的一种,原则上要求项目教学结束后有一件较完整的作品。特色化的教学项目设计,需要结合学生的学习层次和发展特点,学校的历史背景和办学条件,以及本课程的实际情况等因素,进行系统性的规划和设计,并在教学中不断实践和完善,最终形成一套完整的学习资源,如学习课件、实训教材、学习视频和示范作品等。在我国,数控技术作为近年来发展较为普及的专业,大多数工科及综合类职业院校都已开设此专业。如何结合院校自身的特点,打造出具有一定特色的数控加工实训项目,是值得探究和实践的课题。北京农业职业学院是一所以园艺、畜牧兽医为主要特色的综合型高职院校,研究和打造具有现代农业装备特色的数控加工实训项目,符合其办学背景和风格。

(二)结合数控技能竞赛命题改革的思考

从各省市及全国性的数控加工技能竞赛试题来看,命题不再是考核学生单一的数控加工技能,更加侧重于团队考核和综合产品的加工。以每年一次的北京市高职高专学生数控技能竞赛为例,从最初的车、铣分开单一考核,到车铣复合加工复杂零件,到零部件加工后完成整机的装配和性能测试,再到2016年的数控车、数控铣、三维扫描与数字建模、3D打印、提升机构设计、排爆车的组装调试和赛道排爆作业等综合技能考核,这充分考虑了数控加工技术的发展趋势,是一种改革和创新。这表明,数控加工项目的特色化和综合化设置,是项目法教学改革的必经之路,符合现代职业教育发展的新形势,应在数控加工专业课的教学中不断深入和推进。

(三)结合本课程的设计思路

本课程结合北京农业职业学院打造“都市农业装备技术”专业群的办学理念,通过完成一个与农业装备相关的数控加工综合实训项目,让学生参与“基本的零件图与装配图识图→零件的加工工艺分析与编程→零部件之间的公差配合分析→零部件的加工→整机装配”等一系列的教学和实践过程,培养学生的综合技能、创新意识和团队合作等能力。具体的教学实施过程中,首先对综合实训项目的各个零部件按照难易程度和装配要求进行分类,建立各个零部件的子项目学习任务,依据从简单到复杂,从零件到部件,从部件到整机的学习过程,让学生逐渐掌握相关的理论知识和专业技能。通过本课程的教学实施过程,既完成本专业的学习目标与要求,又辅助“都市农业装备技术”专业的相关建设,在两个专业之间寻找到共性和“沟通的桥梁”,提高整体的办学质量和效果。

四、实训项目的特色化实践

(一)项目总体设计

约翰•迪尔8030系列拖拉机是迪尔公司于2006年重点推出的代表着世界新技术的拖拉机,在2005年11月德国汉诺威举办的农业博览会上获得金牌奖,引起全球农机界的广泛关注。以该型号拖拉机的发展和应用为背景,通过对其仿真模型的各个零部件进行手动测绘和三维造型再设计,使其符合数控加工的工装和工艺要求,完成数控加工综合实训项目的特色化研究,并在教学中进行实践。

(二)项目内容及适应性分析

再设计后的拖拉机模型一共包括21个零部件,需要采用锯削、车削、铣削、车铣复合、钳工等加工方法,涉及CAD三维造型、手动编程和CAM自动编程等技术,各个零部件之间有装配的定位精度公差,对装配后的性能也提出了相关要求。因此,该项目内容涉及的加工工艺和技术要求比较全面,对学生提出了较高的能力要求,需要合理设计和规划教学任务,保证在相应的教学周期内完成实训计划,实现本课程的培养目标。该项目内容专业综合性较强,是针对五年结构上来看,可划分为底盘、前轮轴系、后轮轴系、驾驶室、前挂装置、后挂装置等组成部分。将该模型的各个部分均由不同的零件组装而成,通过一定的机械配合后,一起安装和固定在底盘上。从总体上看,约翰•迪尔8030拖拉机模型的结构比较复杂,各种零部件数量极多,且多数采用铸造、折弯或注塑等工艺方法制造而成,属于难加工异形零件。若采用机械加工的办法进行产品制造,其工装设计和加工工艺过程极为复杂。因此,为了使拖拉机模型的各个零部件符合数控加工的工装、工艺要求,需要对其进行简化处理,简化处理后的拖拉机模型三维造型效果如图2所示。制大专的培养计划而设定的,课程安排在第四学年的第二学期,即学生毕业实习前的最后一学期开设。在基于工作过程系统化的行动导向理论指导下,整合、序化学习过程,将项目内容与学习难度、学习环境有机联系,并将理论传授、教师示范、学生实践和现场指导等教学手段融为一体,可以避免以往教学中理论与实践脱节的现象。本课程的各个教学子项目由多个零件构成,每个零件的结构相对简单,适合目前学生的学习能力和技能水平;同时又通过零件的组装学习过程,让每个单一的零件加工过程不再枯燥,提高学生的学习兴趣,装配后的整机又可以满足学生的成就感,提高他们的自信心。

(三)项目实践

以“约翰•迪尔8030拖拉机模型”为教学载体,在北京农业职业学院数控技术专业的五年制高职学生中进行了教学实践。整个项目的教学设计思路如下:将模型的各个零部件设置成相应的学习模块和子项目,以“学生活动”为中心来安排学习内容,充分体现“边做边学”“团队学习”“实用性学习”等原则,打破传统的学科教学模式,基于工作过程进行项目教学,让学生在每个项目中通过学习活动掌握相关的专业知识和技能。

五、结束语

“约翰•迪尔8030拖拉机模型”的特色化项目设计与加工过程包含了测绘、拆装、三维造型设计、数控自动和手工编程、数控车、数控铣、车铣复合、普通加工、钳工等专业知识和技能,综合性强,对职业院校相关综合实训类课程的教学具有重要的参考意义。北京农业职业学院数控技术专业“数控加工综合实训”课程的特色化教学项目探究及实践表明,以综合产品加工为载体的课程教学和项目设计,将是数控加工实训类课程进行教学改革和特色化创新的发展趋势。该课程的项目建设和实践工作,对于进一步提高实践教学的趣味性,加强学生动手能力的培养,更好地开展课程改革和教材建设等具有重要的推动作用。学生在实训期间攻克个个项目难题的过程中,不仅全面应用了所学的专业知识和操作技能,还获取了很多的行业背景知识,同时也提到了团队协作能力和创新精神。

【参考文献】

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作者:蒋三生 单位:北京农业职业学院

数控加工实训项目的特色化研究责任编辑:张雨    阅读:人次