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湖 南 师 范 大 学教育学学位硕士研究生学位论文开 题 报 告 书论文题目 智能制造背景下中职机械制造专业数控机床课程教学改革研究 姓 名 夏铁军 学 号 201670180789 入学年月 2016.09 学 制 2年制 学 院 工程与设计学院 专 业 职业技术教育学 指导教师 唐智彬 填写日期： 2019 年 3 月 10 日论 文 题 目智能制造背景下中职机械制造专业数控机床课程教学改革研究选题依据一、研究背景2004年，教育部制定的2003-2007年教育振兴行动计划中明确提出：“未来职业教育发展要以就业为导向”；同年，教育部等七个部门联合印发关于进一步加强职业教育工作的若干意见中强调“坚持以就业为导向，增强职业教育服务经济社会发展的能力”。“就业导向”在职业教育改革中受到了空前的重视，在此以后一段时间中，以就业为导向的教育改革成为职业教育课堂改革研究的热点问题。近年来，有研究者对“以就业为导向”提出了质疑的声音，李雪梅认为“就业导向”的职业教育培养模式是盲目的扩张和异化，导致中职院校功利化、学生技能单一化、人文教育缺失等问题。同时，随着社会对人才能力需求的变化以及教育理念的不断更新，中职院校培养理念开始从“关注学生就业”转变为“关注学生成长”与“关注学生就业”并重。熊甦等学者从构建主义学习理论视角出发，认为中职教育课堂设计应以学习情景为主要内容，以合作学习能力为关键。在全球制造业面临重大调整、国内经济发展进入新常态的背景下，国务院于2015年5月发布了中国版的工业4.0规划，即中国制造2025。制造业是国民经济的主要部分，是每个国家的立国的根本、兴国利器。在十八世纪以来，人类文明开启了工业文明，世界上例如美苏的强衰再次证明，没有很强大的制造业，就没有国家的强盛。新中国成立以来，尤其是改革开放以来，我国制造业持续快速发展，逐渐建立了门类齐全、独立完整的产业体系，有力推动工业化和现代化进程，显著增强综合国力，支撑世界大国地位。然而，与世界先进水平相比，中国制造业仍然大而不强，在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面差距明显，转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。当前，新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，国际产业分工格局正在重塑。必须紧紧抓住这一重大历史机遇，按照“四个全面”战略布局要求，实施制造强国战略，加强统筹规划和前瞻部署，力争通过三个十年的努力，到新中国成立一百年时，把我国建设成为引领世界制造业发展的制造强国，为实现中华民族伟大复兴的中国梦打下坚实基础。中国制造2025对技能人才的培养提出了新的需求，职业教育要抓住机遇，及时变革，调整人才的培养方向和培养目标，打造大批能够胜任现代制造业的复合型技能人才。中国工程院院士朱高峰表示，中国制造业与美国、日本、德国等比较，差距主要是全员劳动生产率低下，产品增加值率低，创新能力薄弱，知名品牌缺乏。数控机床领域将是规划的重点领域，中国工程院院士柳百成表示，“大而不强”是中国制造的现实，以数控机床为例，我国中低端数控机床产量大，但80%的高端数控机床要进口。智能制造日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容，要实现“中国制造2025”的计划，将我国从制造大国变为制造强国，离不开高精度、高自动化程度的加工设备，而数控机床作为高自动化设备的一个典型代表，随着社会经济的发展，以及数控机床在企业中的日益普及，中职教育应以培养应用型人才为主要目标。数控加工已成为数控技能人才培养的一种重要途径，数控教学水平的高低直接影响我国是否能提前进入智能制造时代的基础。因此，加强中职学校的数控教学改革是亟待解决的问题。因此，综合专业发展趋势和教育改革的显示需求，在智能制造这一时代大背景下，对于中职机械制造专业开展教学改革研究具有迫切的现实意义和价值。二、研究意义随着信息技术的不断发展，现代制造业向着以智能制造为核心的新一代工业发展，社会对机械人才的需求量越来越大，但同时对人才的质量和综合素质提出了与以往不同的新要求，为培养高素质、符合企业要求的机械专业应用型人才，对中职院校机械专业数控机床课程教学改革的分析研究，提出一些有益的建议。从教育理论和方法角度，紧密结合专业发展实际需要和趋势，是教育改革的必由之路，与时俱进的教学理论研究才能为专业发展提供持久动力。在智能制造背景下，进行中职机械制造专业，尤其是数控机床课程方面的教学改革研究，既能够为中职机械专业的教学改革摸索新道路，总结新经验，提供新方法，提升中职机械专业的教育水平，以满足社会对中职教育的发展要求。从机械专业的实践价值角度，以智能制造为背景，进行核心专业课程数控机床课程的教学改革研究，能够使得我们的专业教学和社会实际紧密联系，尤其是我国要由工业大国向工业强国转变，大力发展工业4.0的这一发展要求相配合。三、研究内容在智能制造背景下，对机械制造专业数控机床课程教学改革从教学方法、教学模式、数控机床课程等多方面进行分析研究。主要研究内容包括以下方面：(1) 智能制造背景下中职机械制造专业人才培养现状及趋势分析(2) 当前中职机械制造专业教学存在的主要问题研究(3) 中职机械制造专业教学改革的案例分析：以数控机床课程为例(4) 智能制造背景下中职机械专业数控机床课程教学改革的策略分析四、文献综述笔者统计了近20年CNKI数据库关于中职机械制造专业课程改革研究的文献，对当前中职院校数控机床课程教学的研究状况进行可视化分析，反思了存在的不知，并对未来研究提出了展望。1999-2009年期间我国中职机械专业课程教学改革相关研究在核心期刊上的发文量1篇；2010-2012年发行量慢慢的多了一些，表明学者开始关注中职机械专业的课程教学； 2016年开始，关于中职机械专业课程改革的研究才呈急速增长趋势。但是关于机械专业中数控机床的课程改革研究却少之又少，但是关于数控机床方面的教学课程改革整体比较少，也就近两年引起学者们的关注。1.国内外关于数控机床课程教学模式研究的进展德国作为世界职业教育成功的典范，其受研究者关注程度最高。潘庆玉认为德国的以行为为导向的教学模式，有利于调动学生的手、心、脑全面的参与到学习中，实现专业技能和事务与社会技能的均衡发展。林志辉在论文数控机床故障诊断与维修课程教学的研究中对教学方法和项目教学进行分析，通过市场调研，研究了对数控机床与维修工的胜任力模型，提出了数控机床装调与维修专业的教学目标。他对数控机床装调与维修专业的课程体系建设进行了研究，以课程教育的大纲为主线，对课程的教学方法进行研究，最后以广东省工业高级技校1131班为对象进行项目教学实践，完成了项目教学法在教学中的具体实施方案。王全龙等在文章面向“中国制造2025”的数控技术课程教育改革研究中，提出了采用“基于课题的启发式教学、基于课程知识的循序渐进式教学、多效合一的双语教学以及实践型链式教学”的创新型综合教学模式，通过分层次、多元化的教学实践活动、数控编程训练、上机实验操作和数控加工比赛等丰富的学生能力培养手段，建设具有综合实验体系和双语教学的数控技术卓越课程，激发学生的学习兴趣和潜能，提升了学生的自我学习探索数控技术前沿知识的能力和科技信息的利用能力，为培养创新型人才奠定基础。李永祥等在虚拟仿真系统教学法在数控教学中的应用中指出，针对目前数控教学中应用虚拟仿真技术存在的缺陷，以改进数控教学模式作为切入点，提出将数控加工仿真系统的整个设计过程作为学生在数控实践教学中的一个创新性训练项目，从而把原来要经过多个间断的训练项目才能完成的教学内容，通过仿真系统设计有机结合成一个综合创新训练项目。另一类研究主要结合国外职业教育课堂教学经验的启示对中国职业教育本土中职课堂教学模式的研究。随着技术的进步，有学者提出要充分利用信息技术来创新我国职业教育教学模式。谢永鹏等学者认为翻转课堂教学模式是技术进步带来的教育领域颠覆性的革新，使得学生能够更加自由、灵活地学习，因此要将翻转课堂引进中职院校课堂教学中。2.国内外关于数控机床课程教学内容及问题的研究现在数控机床是一种集机械技术、计算机技术、微电子技术、自动控制技术及自动检测技术于一身的精密制造设备。本课程的主要内容包括：概述、计算机数字控制系统、数控机床的结构设计和总体布局、数控机床的主运动部件、进给伺服系统、数控机床的位置检测装置、进给系统的机械传动结构、数控机床的刀具与工作交换装置及数控加工编程。通过这些内容的理论讲授和实践训练，使学生掌握数控加工程序的编写能力，并通过机床数控系统控制综合实验，培养学生数控机床应用、设计、维护及解决实际问题的能力。在教学方式上，根据具体教学内容，综合运用课堂讲授和仿真、课堂讨论、课堂练习、发现学习方法和自学指导法，通过引入问题和启发式教学，使学生更加明确教学内容的知识体系，引导学生主动学习，激发内在学习动机，提高课堂的积极性。在目前的实验教学条件基础上，及时采用实验练习法，强化所学知识的理解和运用，培养学生解决实际问题的能力。在实验教学过程中，引导学生发现问题，思考解决方案，为后续教学内容作铺垫。绪论、数控机床的结构设计与总体布局，教学内容比较多、杂，所涉及数控机床设计原则、总体布局等知识点较难理解。在教学中采用讲授法、演示法和自学指导法相结合，将抽象问题具体化。目前很多高校没有实地教学的条件，广泛采用软件仿真的教学方式。数控仿真软件，即在实现计算机编程与科学建模的基础上，以动态的方式，将加工全过程演示出来，主要进行二维和三维图形呈现。通过这样的方式，转变了传统式的数控机床教学模式，那些之前必须在专业实验室和专门工厂当中进行教学的演示功能，如今可以在虚拟的软件环境中实现，数控教学的灵活性和便利性更强，数控仿真系统的应用优势显著，主要特点如下：仿真功能强而全面，刀具库体系丰富而完善，图形与普通数据接口质量好；对配置的要求不高，仅需仿真软件与普通微机，且能实现自身和多种网络操作系统的结合；需要的资金和原材料少，占地空间小，可避免资源浪费；通过 网络交流平台促进师生之间的交流与互动。计算机数控系统、进给伺服系统、数控机床的位置检测装置，教学内容涉及计算机原理、软件技术和电机控制等知识，教学时比较容易设计明确的功能目标。在教学中采用讲授法、演示法和分析法相结合。数控机床的主运动部件、进给系统的机械传动结构和数控机床的刀具与工作交换装置。教学内容涉及数控机床各种机械结构，对于缺乏实际工作经验的学生而言，内容比较抽象，对所有部件的结构逐一讲解的效果较差。教学中采用讲授法和讨论法相结合。开始教学时，只讲授数控机床主传动和进给传动系统的基本工作原理和过程，给出基本结构框架，并提出具体实现目标。然后，引导学生自行梳理原来学习过的机械传动知识，讨论数控机床主传动、进给系统可以采用的传动形式及设计方法，最后选出最优方案；数控机床的刀具与工作交换装置内容主要采用讲授方法。数控加工编程教学中主要采用讲授法、实验练习法和自学指导法相结合。组织教学内容时，首先使学生掌握数控加工编程的基础知识和数控工艺分析方法，然后将专题分为数控车床编程、数控铣床编程、加工中心编程等具体应用，在使学生掌握数控加工编程基本指令使用方法的基础上，讲授一般机械零件数控加工的编程方法，并通过编程指令演示结合学生实验练习，使学生掌握数控加工编程的基本知识。4.国内外研究现状述评通过对已有文献的概况和梳理可知，国内外学者对“创新教育”的内涵已经做了较全面的概况和把握，无疑深度学习已成为智能时代一种重要而有效的的教学方式与教学理念，如何在中职院校促进和实现创新教育，已成为当前研究的重要内容。对于研究创新课堂教学已有少数学者做了有意义的探索，具有一定的启示，比如：一体化教学，翻转课堂，基于虚拟软件教学，这为本研究在视角、理论和方法上都奠定坚实的研究基础。迄今为止的研究主要集中在探讨宏观层面如何在高校和中小学实施创新教育，而针对创新教育与中职课程改革相结合的研究还很缺乏，这说明创新教育课堂理念在中职研究中还不够成熟，值得进一步深入探索。通过对我国职业教育课堂教学近20年来的文献分析表明，我国职业教育课堂教学研究已引起学者们的广泛关注，特别是近几年来越来越受重视。从研究力量来看，研究人员及研究机构数量都有所增长，且以中职院校一线教师为主，符合教育研究规律。从一般的关注到翻转课堂，课程教学改革的研究主题也在与时俱进。但是，深入剖析中职院校数控机床课程教学的研究状况不难发现，扔有许多问题需要妥善解决。主要从以下的几个方面：（1）研究认识的提高，相当于普通教育的课堂教学研究与中职院校中机械制造领域的课堂教学研究来说，我国数控课程的课堂教学研究在质和量上都十分薄弱，研究问题具有独立性，比较分散，呈现碎片化特点，整体的中职院校对数控机床课程的课堂教学研究没有一个成熟的研究体系。（2）我国中职院校发展不平衡性，中职数控机床课程教学改革迫切需要以整体的视角研究，寻找适合当地不同发展的中职院校数控机床课程的教学理论。（3）课程的发展跟不上时代的进步，当对数控机床课程有一个创新的教学结构及教学目标时，企业的设备不停的更新换代，大部分的普通机床被高效率、高精度和高自动化的数控机床所替代，然而中职院校对数控人才培养的理念、教学手段及教学模式不是适应现代企业快速发展的需求，造成优秀人才供不应求的尴尬局面。 对现有的问题找出相应的对策， 教学方法进行改进，结合虚拟软件仿真示教法对数控机床课程进行改革，辅以各种数控比赛，以适应工业4.0背景下对于数控人才的需求。在智能制造的背景下以为国家提供高素质数控技术人才为主要目标，为我国进入智能时代提供有利支撑。选题的主要内容一、 主要内容1 绪论1.1选题背景与价值1.2 研究目的与价值1.3 文献综述1.3.1 国内文献综述1.3.2 国外研究进展1.5 研究内容与方法1.5.1 研究内容1.5.2 研究方法1.5.3 主要创新点2智能制造背景下中职机械制造专业人才培养现状及趋势2.1 职业教育发展现状2.2 机械制造专业的职业教育发展趋势3 当前中职机械制造专业教学存在的主要问题3.1 教学目标问题3.2教学模式问题3.3教学方法问题3.4教学设施问题4 中职机械制造专业教学改革的案例分析：以数控机床课程为例4.1 数控机床课程教学案例概述4.2 数控机床课程教学发展现状4.3案例总结5 智能制造背景下中职机械专业数控机床课程教学改革的策略分析5.1 科学设置中职教育发展课程5.1.1 设置理论与实际相结合的课程5.1.2 智能化时代对人才的要求，设定培养流程5.2 加强政府引导促进企业参与5.3 加强师资队伍建设5.3.1 扩充师资队伍5.3.2 重视教师培训工作5.3.3 完善教师激励机制5.4提高课堂教学的效率5.4.1明确教学目标5.4.2制定合适的教学手段6 结论与展望二、 研究思路 本研究主要运用文献研究法。从选题开始笔者通过大量查阅我国当前中职院校机械制造专业中数控机床课程教学中存在的问题，以及国外职业教育培养的优秀经验，然后了解我国制造业进入智能制造对于人才的技能要求与培养目标，最终结合我国当前中职院校机械制造专业中数控机床课程教学中存在的问题，给出改进的建议。三、 研究方法（一） 文献研究法通过广泛查阅有关著作，检索中国知网，并对我国当前职业教育现状与相关的法律政策，以及机械制造专业数控机床课程最新的教学模式。（二） 比较分析法通过对国外职业教育的发展状况以及培养模式，总结各国职业教育的培养模式及优缺点，找出适合当前我国职业教育发展的新模式，为提供数控机床课程教学提供有利的发展路径。（三） 调查研究法 通过访谈、问卷等形式，深入基层，了解在智能制造大背景下机械专业数控机床课程教学现面临的一些困境以及解决的方法，寻找出智能制造背景下教学改革方向。四、 研究的目的 通过文献研究法、比较分析法、调查研究法等研究方法，对当前我国中职数控机床教学模式现状分析，以及归纳出中职院校教学中存在的问题，寻找适合我国中职机械专业数控机床教学模式方法，为我国进入智能时代提供有利基础。（1）分析中职数控机床课程教学模式存在的问题，从中职数控专业教学过程的纵向角度，对数控机床课程的教学模式进行初步的理论和实践探讨，为中职数控机床课程教学模式的构建提供一种思路和方法。（2）从不同层次，对中职数控机床课程教学过程中各要素进行研究，分析探讨教学过程中存在的问题，提出改进意见与策略，以求提高中职机械制造专业的人才培养质量。（3）研究数控机床课程的教学目标如何与人才培养目标相配合，满足数控生产、服务岗位工作的要求，构建中职学校机械制造专业能力本位一体化的教学模式，促进中职数控专业教学模式理论和实践的发展。五、时间安排2019.2-2019.3：确定论文方向，完成外文翻译、文件综述、开题报告2019.3-2019.8：搜集相关资料，进行访谈，调研及数据整理。2019.8-2019.9：完成论文第一章2019.9 -2019.10：完成论文第二章2019.10 -2019.11：完成论文第三章2019.11 -2019.12：完成论文第四、五章2019.12 -2020.1：修改检查完成第一遍论文，并根据指导老师意见，进行论文修改2020.1：打印装订论文等，准备毕业答辩六、主要参考文献论文1李云飞.机械制造技术专业校企合作人才培养模式研究D.沈阳师范大学,2013.2卓健燕.中职数控专业“一体化”教学的优化研究D.广西师范大学,2017.3何呈娟.智能制造背景下数控加工专业“三三五”课程体系构建研究D.浙江工业大学,2017.4张洁.中职学校数控专业工学结合一体化课程的开发研究D.河北师范大学,2014.5陈晓丽.翻转课堂及双教学平台在中职数控课程中的应用研究D.浙江工业大学,2016.6杨英.以信息化推动职业教育教学现代化的中国探索研究D.江苏师范大学,2018.7段蓝宇.中国近代职业教育的嬗变D.南昌大学,2018.8郭月兰.中等职业教育机械类专业课程体系设计研究D.华东师范大学,2015.9成伟伟.职业教育免费师范生学习状况研究D.天津职业技术师范大学,2016.10邵亚萍.职业能力视域下中职学生学习需求分析D.浙江师范大学,2016.11郝素军.中等职业学校数控专业教学模式的研究D.河北师范大学,2010.12连昱.我国数控机床行业的整体发展及国际竞争力分析D.北京：对外经济贸易大学，2016：55-58. 13林志辉. 数控机床故障诊断与维修课程教学的研究D.湖南师范大学,2013.期刊1沈言锦“中国制造2025”背景下构建职教体系新模式研究J.职业教育研究， 2016，62敬石开.“中国制造2025”与职业教育J.中国职业教育，2015，（7）3焦玉.高职机械制造专业教学改革新模式探索J.南方农机,2019,50(03):206+210.4邹文静.新时期数控机床课程教学改革与实践探究J.课程教育研究,2018,36:235.5郭俊旺,单慧勇,刘玉乐,李书环,宋欣.机床数控技术课程教学改革J.农业工程,2018,811:104-106.6胡登峰,王勇. 中职学校数控机床教学现状及优化对策刍议J. 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会议主持人： 记 录 人： 年 月 日 专 业小 组 意 见负责人签名： 年 月 日学院意见学院主管领导签名： （公章）年 月 日此表一式四份：研究生处、学院、导师、研究生各一份。