《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》課程教學改革探討

張亞萍

（泰州職業(yè)技術(shù)學院機電技術(shù)學院，江蘇 泰州 225300）

《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》課程教學改革探討

張亞萍

（泰州職業(yè)技術(shù)學院機電技術(shù)學院，江蘇 泰州 225300）

《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，其課程教學質(zhì)量將直接影響著學生今后的崗位實踐技能和知識的內(nèi)化、遷移、發(fā)展能力。文章將就如何提高課程的教學質(zhì)量，從課程內(nèi)容、教學體系、教學組織、教學方法、教學手段等方面進行探討。

數(shù)控原理與系統(tǒng)；教學質(zhì)量；課程內(nèi)容；教學體系

《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》是根據(jù)數(shù)控技術(shù)專業(yè)崗位群的工作任務(wù)和職業(yè)能力分析，而設(shè)置的一門專業(yè)核心課程，主要介紹了數(shù)控機床的組成，各組成部分的功能及連接、數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和調(diào)試，具有很強的實踐性和系統(tǒng)性。通過本課程的學習，學生應具有數(shù)控機床的調(diào)試、應用和維護能力。本課程涉及的知識面廣，理論性較強，很多高職高專院校在教學過程中采用理論加驗證性實驗的教學體系，這就存在理論與實踐嚴重脫離的現(xiàn)象，教學的質(zhì)量和效果也很難得到保證。本文以泰州職業(yè)技術(shù)學院《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》課程為例，從課程內(nèi)容、教學體系、教學組織、教學方法、教學手段等方面進行探討。

1 明確課程目標，優(yōu)化課程內(nèi)容

高職高專院校開設(shè)《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》課程的目的，不是培養(yǎng)學生扎實的理論功底，而是注重于學生運用數(shù)控理論解決實際問題的能力，理論知識的深度和廣度，要本著“以人為本”的思想，充分考慮學生的理論基礎(chǔ)，以“必需、夠用”為度，將課程重點放在伺服傳動控制方法、主軸傳動控制方法、梯形圖控制、位置檢測裝置的應用、參數(shù)設(shè)置、數(shù)控系統(tǒng)的連接和調(diào)試等工程應用性較強的方面，而對于復雜的理論內(nèi)容，如數(shù)控裝置的工作原理，變頻器的工作原理、電機的工作原理等內(nèi)容應該略講，做到重點、難點突出，注重培養(yǎng)學生用理性思維解釋數(shù)控現(xiàn)象的能力和實踐創(chuàng)新能力。因此，制定合理的課程目標，是保證課程順利實施的前提條件。

2 基于工作過程，劃分教學模塊

《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》牽涉的知識面比較廣，教學內(nèi)容比較豐富，要在有限的課時內(nèi)，達到課程的教學目標，一方面要求學生在機械、電器、液壓和氣壓等方面要有一定的知識儲備，另一方面要求教師能根據(jù)學生的認知規(guī)律，打破教材原有的知識體系，分散難點，理論結(jié)合實踐，基于工作過程，以任務(wù)為導向，劃分教學模塊。

本課程以CK0628數(shù)控車床和XK160P數(shù)控銑床為載體，以數(shù)控裝置、進給系統(tǒng)、輔助裝置三大控制對象為主線，按照認識數(shù)控系統(tǒng)——連接數(shù)控系統(tǒng)——調(diào)試進給驅(qū)動系統(tǒng)——調(diào)試主軸驅(qū)動系統(tǒng)——掌握輔助功能和PLC裝置——設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)和調(diào)試機床——數(shù)控機床的通信與聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工作過程將課程分為八大模塊，如表1所示。

表1 課程教學模塊

3 基于工作過程，設(shè)置“教學做”一體化的教學體系

基于工作過程，建立“教學做”一體化的課程教學體系，理論教學和實踐教學相互交錯，學什么理論，相關(guān)的實踐教學緊隨其后進行，達到理論與實踐教學相融合的目的，徹底改變理論和實踐相分離的傳統(tǒng)教學方法，突出相關(guān)理論在工程實際中的應用[1]。以實際問題作為引導，將完成工作任務(wù)必需的相關(guān)理論知識構(gòu)建于每個教學情景之中，讓學生先了解有關(guān)技術(shù)的應用知識，然后再學習比較抽象的理論，做到重要的專業(yè)理論知識都在明確的實踐背景下加以介紹，理性認識與感性認識相結(jié)合。如在學習“數(shù)控系統(tǒng)的連接”這一模塊時，教師先帶學生到數(shù)控實訓車間參觀數(shù)控機床，對照實物，教師介紹數(shù)控機床的重要組成單元和各自的主要作用；然后帶學生到數(shù)控調(diào)試實驗室，對照系統(tǒng)連接圖紙進行連接操作，在這個過程中教師主要負責解答學生的提出的疑問或進行技術(shù)指導，最后由教師應用多媒體、錄像等手段對各單元的接口的作用，連接時的注意事項進行講解。通過這樣的教學過程，學生不但對數(shù)控機床的組成單元和連接方法有了一定的感性認識，而且也提高了學生學習的興趣，激發(fā)了學生學習的主動性和創(chuàng)造性。

4 基于實驗實訓設(shè)備，建設(shè)立體化教材

4.1 教材編寫

目前，所選用的教材存在理論內(nèi)容偏多，教材中講述的數(shù)控系統(tǒng)與本院實訓中心設(shè)備不匹配等問題。因此，我們將組織有經(jīng)驗的老師，依據(jù)教學目標，按照教學內(nèi)容模塊化的思想，編寫適合課程教學的模塊化教材，刪除無實用價值的陳舊內(nèi)容和繁冗計算，注重與實際數(shù)控系統(tǒng)的聯(lián)系，將本專業(yè)的新知識、新技術(shù)、新工藝、新方法，學科的最新發(fā)展成果寫入教材，體現(xiàn)教材的先進性和前瞻性，為現(xiàn)實一體化教學提供保障。

4.2 實驗指導書編寫

參照教材的內(nèi)容設(shè)置，編寫實驗指導書。實驗指導書的編寫應結(jié)合我院現(xiàn)有的數(shù)控設(shè)備資源，設(shè)計與理論知識相對應的實驗項目。其主要教學內(nèi)容包括數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成、系統(tǒng)的連接、刀具補償原理、數(shù)控系統(tǒng)進給參數(shù)的設(shè)置、進給系統(tǒng)控制特性的調(diào)整、坐標軸的參考點與工件零點的設(shè)置、主軸齒輪變速與主軸準停、系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和調(diào)試、自動換刀裝置的PLC控制梯形圖等。實驗指導書的編制，應注意理論與實踐一一對應，使學生在學了理論知識以后，能將理論用于分析，遇到與數(shù)控技術(shù)相關(guān)的問題或故障時，知道用什么樣的知識去解釋，使學與用緊密結(jié)合。

4.3 綜合性實訓指導書編寫

綜合性實訓，是指給學生下達一定的設(shè)計任務(wù)，從資料的查閱、方案的選擇到程序模塊的設(shè)計、調(diào)試，運行結(jié)果的分析都是由學生自己完成[2]。例如選用西門子公司的數(shù)控裝置、西門子公司的伺服系統(tǒng)、西門子公司的可編程控制器、西門子公司的進給電動機和主軸電動機、西門子公司的脈沖編碼器、以及南京第二機床廠的機床本體，要求學生利用所學的專業(yè)知識把這些單元對接裝配起來，并根據(jù)機床加工工藝流程設(shè)置各個單元的系統(tǒng)參數(shù)和PLC梯形圖，最終使整個數(shù)控機床按要求運行起來。

5 加強“雙師型”教師隊伍的建設(shè)

一支高水平的師資隊伍是實現(xiàn)課程教學目標的保證。數(shù)控技術(shù)是近年來興起的專業(yè)和行業(yè)，專業(yè)教師很多都來自于應屆的本科生、碩士生，直接從學校到學校，缺乏工程實際應用的經(jīng)驗,進入高職高專院校就立即充實到教學崗位上，盡管他們精力充沛，但在教學過程中，由于自己沒有受過系統(tǒng)教學方法、教學技巧等訓練，會導致教學效果不佳。特別是對于《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》這門課程而言，涉及的學科領(lǐng)域多，要將大量的教學內(nèi)容在有限的時間內(nèi)保質(zhì)保量地完成，教師不僅要熟悉數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展以及現(xiàn)況，對數(shù)控技術(shù)的應用以及將來的發(fā)展前景有著全面的了解，而且要有一定的駕馭知識的能力，才能夠做到各個知識點的糅合，理論與實踐的有機結(jié)合。因此高職院校要通過有計劃地安排教師參加各類培訓班、下廠實踐，聘請企業(yè)專家擔任任課教師等途徑，培養(yǎng)一支理論知識扎實、具有工程實踐經(jīng)驗的“專兼結(jié)合、雙師結(jié)構(gòu)”的教學團隊。

6 根據(jù)教學內(nèi)容，靈活應用教學手段

6.1 啟發(fā)式教學

在啟發(fā)式教學方面，經(jīng)常采用教師提出問題、學生帶著問題自學的方式。在教師的啟發(fā)幫助下，學生發(fā)揮主觀能動性，通過涉獵教材知識分析問題、解決問題，培養(yǎng)學生自覺獲取知識的能力[3]。例如在介紹編碼器的工作原理時，用提問的方式引入：某配有西門子系統(tǒng)SINUMERIK810D數(shù)控車床,在加工螺紋時出現(xiàn)亂牙現(xiàn)象，誰能說出產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有哪些？當老師提出這樣的與實際數(shù)控加工密切相關(guān)的故障現(xiàn)象時，可能有些學生在前期的數(shù)控實訓時就遇到過這樣的情況，這樣，學生對知識的好奇感和求知欲一下子就被激發(fā)起來，就會進入主動思考的狀態(tài)。老師可以通過啟發(fā)學生相關(guān)的知識要點和分析思路，讓學生上講臺闡述自己的想法，通過這樣的互動方式，不但活躍了課堂氣氛，而且也達到了預期的教學目標。

6.2 提問式教學法

教學中，改變以教師為主的教學模式，而是以學生為主體，由學生根據(jù)在數(shù)控機床操作過程中遇到的問題和不能理解的現(xiàn)象，提出問題，由老師和學生共同探討。如有學生提出數(shù)控機床在回參考點時，在參考點附近出現(xiàn)了反向運動的情況。這個問題剛被提出，就引起了學生的興趣，他們接著又提出了機床是怎么確定參考點的，每次回參考的位置是不是都固定不變等一系列問題，在這個基礎(chǔ)上，再由學生學習教材和查閱參考資料，通過小組討論的方式，讓學生自行解決問題，最后由老師作相關(guān)理論知識的講解。這樣的教學方式，不但能培養(yǎng)學生注意觀察的習慣，同時也激發(fā)了學生對知識的渴望。

6.3 現(xiàn)場教學法

對于一些抽象的、學生難以掌握的、但在實際生產(chǎn)中用經(jīng)常用到的理論知識，可以通過現(xiàn)場教學，增強學生的感性認識，幫助學生找到理論與實踐的結(jié)合點，采用理論指導實踐、實踐驗證理論的螺旋學習法，讓學生在輕松的環(huán)境中掌握知識。例如，在介紹刀具半徑補償?shù)脑砗娃D(zhuǎn)接形式時，可以帶學生到數(shù)控實訓中心，編寫一段采用刀具半徑補償加工整圓的程序，通過單段執(zhí)行程序讓學生看到機床執(zhí)行刀補的三個過程，然后通過改變刀具的起到點，刀具軌跡發(fā)生了明顯的變化，加工的不是一個整圓，學生在觀察后，一定會產(chǎn)生好奇和疑問，一方面會積極的思考，另一方面很希望立即從老師那里知道答案，在老師講解數(shù)控系統(tǒng)刀具半徑補償?shù)脑?，學生自然會與生產(chǎn)實際聯(lián)系起來，減輕了理論學習的難度。通過這樣的教學方式，學生不但在輕松的環(huán)境中學到了知識，而且也逐漸掌握了應用理論知識分析實際問題的方法。

6.4 多媒體教學法

成功的多媒體課件可以使原先枯燥的、難以表述的理論知識，用形象生動的課件加以表達，有助于學生對知識的理解和掌握。如在介紹光柵的工作原理時，關(guān)于莫爾條紋的產(chǎn)生現(xiàn)象和相關(guān)的計算，如果只憑教材上的圖片和老師的講解，學生一定很難掌握，如果通過多媒體將莫爾條紋產(chǎn)生的過程演示給學生看，學生很快就能掌握，而且不容易忘記。因此，教師因充分利用多媒體技術(shù)，精心準備課件，提高課堂教學效率和教學質(zhì)量。

7 總結(jié)

《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》課程改革效果，直接關(guān)系到高職院校數(shù)控技術(shù)專業(yè)高技能應用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。課程的改革是一個循序漸進的過程，需要有實力雄厚的硬件實訓設(shè)備作為基礎(chǔ)，需要有高素質(zhì)的教學團隊作為保障，需要有創(chuàng)新的精神和勇于改革的思想作為支撐，才能順利實現(xiàn)教學質(zhì)量的提高和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

[1]賈相武,俞勁創(chuàng).“數(shù)控技術(shù)專業(yè)”理論與實踐融合教學模式研究[J].職教論壇.2009,（1）:26-27.

[2]吳愛萍,汪木蘭.《數(shù)控原理與系統(tǒng)》課程實踐教學體系與改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2007,（3）:22-23.

[3]金燕.《數(shù)控原理與系統(tǒng)》課程教學的思考[J].教法學法新探,2008,（12）:79.

Teaching of Numerical Principle and System

ZHANG Ya-ping
（Taizhou Polytechnic College,Taizhou Jiangsu 225300,China）

Numerical principle and system is a core course for numerical control technology speciality,its teaching quality will affect pupils'practice skills,knowledge Internalization,transfer and develop ability.The paper approaches how to improve the teaching quality mainly in choose course content,teaching system,teaching organizing,teaching method,teaching medium.

numerical principle and system;teaching quality;course content;teaching system

G 642

B

1671-0142（2011）02-0041-03

張亞萍（1978-）,女,江蘇泰興人,講師.

（責任編輯劉 紅）