《數(shù)控加工工藝與編程》及《數(shù)控技術(shù)》課程的教學(xué)方法探討

任群生，李 燕，劉 玲

（湖北科技職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430073）

《數(shù)控加工工藝與編程》及《數(shù)控技術(shù)》課程的教學(xué)方法探討

任群生，李 燕，劉 玲

（湖北科技職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430073）

《數(shù)控加工工藝與編程》及《數(shù)控技術(shù)》課程又是一門學(xué)生難以掌握、教師難于講授的應(yīng)用技術(shù)型科目。圍繞如何提高教學(xué)質(zhì)量這一核心問題，作者提出：必須以學(xué)生為主體，采用互動(dòng)的教學(xué)方法，主動(dòng)激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)的興趣；采用多種靈活的教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，從而提高獨(dú)立分析的能力。

數(shù)控編程及技術(shù)；多媒體技術(shù)；斯沃仿真；理論與實(shí)踐

1 .引言

《數(shù)控加工工藝與編程》及《數(shù)控技術(shù)》課程是數(shù)控專業(yè)的學(xué)生必修的二門專業(yè)課程，目前，該課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具備數(shù)控編程和數(shù)控加工的能力。高職院校的學(xué)生在學(xué)習(xí)《數(shù)控加工工藝與編程》及《數(shù)控技術(shù)》這些課程時(shí)，如何提高學(xué)習(xí)的質(zhì)量，具備較好的操作及應(yīng)用能力？高職院校的教師又如何提高教學(xué)的質(zhì)量，提高學(xué)生實(shí)際操作數(shù)控機(jī)床的能力？筆者多年從事《數(shù)控加工工藝與編程》及《數(shù)控技術(shù)》課程的教學(xué)任務(wù)，總結(jié)出一點(diǎn)體會(huì)：要較好的解決這一問題，必須以學(xué)生為主體，采用互動(dòng)的教學(xué)方法，主動(dòng)激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)的興趣；采用多種靈活的教學(xué)手段，如課堂教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)、工學(xué)結(jié)合等等，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，從而提高獨(dú)立分析的能力。

2 .互動(dòng)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在眾多形式的教學(xué)方法中，課堂教學(xué)始終是最基礎(chǔ)、最重要的。對(duì)于《數(shù)控加工工藝與編程》及《數(shù)控技術(shù)》這二門課來說，必須將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，而要構(gòu)建堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，課堂教學(xué)必不可少。傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代的高職講堂，筆者認(rèn)為：必須轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，將學(xué)生的被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)求知。

德國(guó)職校教師在給學(xué)生講述CNC技術(shù)的時(shí)候，往往從學(xué)生的興趣為切入點(diǎn)，重點(diǎn)解決如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)CNC技術(shù)的興趣，而后才是講述專業(yè)的技術(shù)知識(shí)。課堂上，看到的是活躍的課堂氣氛，輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境，充滿創(chuàng)意的想法。有人認(rèn)為專業(yè)課的課堂教學(xué)一定要中規(guī)中矩，不能脫離書本，而筆者認(rèn)為沉悶的課堂氣氛有礙學(xué)生的思維，照本宣科的講授方式更會(huì)大大降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。數(shù)控技術(shù)本身是一門較為枯燥的新型學(xué)科，不能旁征博引，論今說古。所以要真正的活躍課堂的氣氛，就必須引入新的教學(xué)方法，寓教娛樂，融洽課堂氛圍，變教師的單項(xiàng)灌輸為教師與學(xué)生的雙向互動(dòng)，使課堂教學(xué)生動(dòng)而有趣。

2.1 多媒體及斯沃仿真軟件的應(yīng)用

情景一：在講授數(shù)控系統(tǒng)的組成時(shí)，書本上給的概念有些抽象。教師容易講述，但對(duì)于初學(xué)者來說，很難理解，沒有接觸過數(shù)控技術(shù)的高職學(xué)生更是難以掌握：數(shù)控系統(tǒng)中各組成部分的功能到底是什么？數(shù)控裝置到底是個(gè)什么設(shè)備？檢測(cè)信號(hào)反饋的意義在哪？等等這一系列的問題，如果只采用單一的文字講授，是無法達(dá)到很好的效果。

解決方法一：多媒體技術(shù)的應(yīng)用

把系統(tǒng)的組成框圖制作成圖片，使用動(dòng)畫的方式，表示一段輸入信號(hào)從控制介質(zhì)經(jīng)數(shù)控裝置輸入到伺服系統(tǒng)，并將該信號(hào)以動(dòng)畫的特點(diǎn)說明其被放大處理后驅(qū)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行動(dòng)作，同時(shí)在系統(tǒng)的檢測(cè)裝置將檢測(cè)機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)信號(hào)反饋回?cái)?shù)控裝置和輸入信號(hào)進(jìn)行比較，并調(diào)整機(jī)床的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。經(jīng)過多媒體動(dòng)畫演示后，學(xué)生不但理解了系統(tǒng)各組成部分的功能，也了解到了有無反饋信號(hào)的區(qū)別和意義，以及機(jī)床檢測(cè)裝置對(duì)機(jī)床的重要性。在教學(xué)活動(dòng)中引入多媒體技術(shù)，從靜態(tài)的講述到動(dòng)態(tài)的演示、從書本上的框圖到屏幕上的動(dòng)畫，這一變通不僅活躍了課堂氣氛，而且加深了學(xué)生對(duì)系統(tǒng)組成的理解，變感性認(rèn)識(shí)為理性認(rèn)識(shí)。

情景二：在數(shù)控編程的講授中，僅僅照搬書本或是陳述理論，是無法達(dá)到理論指導(dǎo)實(shí)踐，以不變應(yīng)萬變的。例如，同樣是參數(shù)S，為什么有時(shí)要定150轉(zhuǎn)，有的要定1200轉(zhuǎn)？數(shù)控機(jī)床中的F為什么有的取100mm以上，而有的F則取0.2mm？不同取值之間會(huì)有什么不同？數(shù)控機(jī)床切削量以多少為好？單靠書本的理論陳述，缺乏大量的感性教育，學(xué)生只有被動(dòng)的接受，無法形成很好的理解，對(duì)知識(shí)的掌握與記憶也就不深刻，更不用說到應(yīng)用了。

解決方法二：斯沃仿真軟件的應(yīng)用

數(shù)控仿真系統(tǒng)軟件可以在微機(jī)平臺(tái)上運(yùn)行，它不但解決了實(shí)訓(xùn)時(shí)學(xué)生多機(jī)床設(shè)備少的問題、而且還為學(xué)院節(jié)省了大量設(shè)備購置經(jīng)費(fèi)。其優(yōu)點(diǎn)在于：（1）系統(tǒng)完全模擬真實(shí)CNC機(jī)床的控制面板和屏幕顯現(xiàn)，可輕松操作。（2）在虛擬環(huán)境下對(duì)NC代碼的切削狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，操作安全。（3）用戶可看到真實(shí)的三維加工仿真過程，仔細(xì)檢查加工后的工件，可以更迅速的掌握CNC機(jī)床的操作過程，過程逼真。（4）采用虛擬機(jī)床替代真實(shí)機(jī)床進(jìn)行培訓(xùn)，在降低費(fèi)用的同時(shí)獲得更佳的培訓(xùn)效果，使用更經(jīng)濟(jì)。（5）模擬演示功能更為真實(shí)可靠，圖形大小、顏色、觀察視角以及刀具的形狀等都可由操作者自行設(shè)計(jì)以滿足不同監(jiān)控要求。（6）互動(dòng)教學(xué) 教師和學(xué)生可以相互觀看對(duì)方的操作，進(jìn)行互動(dòng)交流。（7）沒有危險(xiǎn)性，學(xué)生能夠放心大膽地操作仿真機(jī)床，把課堂上所學(xué)的知識(shí)發(fā)揮得淋漓盡致，不存在真實(shí)機(jī)床上刀具與工件的碰撞、工作臺(tái)超程等危險(xiǎn)操作，消除了學(xué)生的人身不安全隱患。

但是，仿真畢竟不代表實(shí)際加工，教師一定要把仿真系統(tǒng)與實(shí)際加工中的區(qū)別給學(xué)生明確講清楚，否則也可能在實(shí)際操作中會(huì)出現(xiàn)問題。例如，有個(gè)別學(xué)生在對(duì)刀時(shí)就出現(xiàn)過混淆仿真與實(shí)際加工的情況，在機(jī)床上也采取自動(dòng)對(duì)刀，結(jié)果造成事故。

2.2 學(xué)科知識(shí)生活化

在數(shù)控技術(shù)專業(yè)知識(shí)的講授中，要涉及到大量的理論與專業(yè)術(shù)語，那么如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，降低學(xué)習(xí)的難度？——將高深的策略淺顯化，讓枯燥的知識(shí)趣味化，使學(xué)科知識(shí)生活化。讓課堂生活化、幽默化，從而讓學(xué)生每堂客也有意猶未盡的感覺，以此來進(jìn)一步提升課堂效率。

情景：“刀具的補(bǔ)償”概念是數(shù)控編程技術(shù)中一個(gè)非常重要的概念，而學(xué)生對(duì)于“刀具補(bǔ)償”概念的理解往往停留在表面上，看似知道了，實(shí)則在應(yīng)用時(shí)問題百出。歸根結(jié)底，還是對(duì)“刀具補(bǔ)償”概念的理解不夠深度，對(duì)G41、G42、G43、G44的使用達(dá)不到理想效果。

解決方法：學(xué)科知識(shí)生活化

在講述刀具的半徑補(bǔ)償時(shí)，可以利用生活中的例子做比喻，讓學(xué)生不但記住指令而且能夠理解。在銑削加工中如果需要刀具對(duì)型腔進(jìn)行加工時(shí)，就好像人在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上比賽，人就像是刀具，而刀路就是跑道。規(guī)定在4號(hào)跑道上的人如果在3號(hào)跑道跑就變成左補(bǔ)償，同樣的如果跑在5號(hào)跑道上就變成右補(bǔ)償。如果銑削內(nèi)型腔就要第一刀在3號(hào)跑道上，第二刀就要在2號(hào)跑道上，第三刀就要在1號(hào)跑道上。如果銑削外腔就要第一刀在5號(hào)跑道上，第二刀就要在6號(hào)跑道上，第三刀就要在7號(hào)跑道上。這一簡(jiǎn)單生動(dòng)的例子，把刀具的左右補(bǔ)償?shù)母拍罴捌溆猛窘忉尩姆浅Ｇ宄?，學(xué)科知識(shí)生活化不但增強(qiáng)了學(xué)生的理解能力，而且加強(qiáng)了學(xué)生應(yīng)用知識(shí)，舉一反三的應(yīng)變能力。

2.3 小結(jié)

數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控編程中的較多理論都可以采用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的方式進(jìn)行演示，日常生活中的諸多事例都可以引入到數(shù)控教學(xué)中，多種教學(xué)方法的相輔相成，活躍了課堂氣氛，使得原本枯燥的理論教學(xué)在輕松、歡快的節(jié)奏中進(jìn)行。而輕松的課堂氛圍是提高學(xué)生興趣的前提，進(jìn)而增強(qiáng)了學(xué)生參與的主動(dòng)性，活躍了思維。

3 .理論與實(shí)踐并舉，圖紙與零件結(jié)合

我們目前所面對(duì)的學(xué)生，絕大多數(shù)是從高中升入高職院校的，他們對(duì)數(shù)控專業(yè)是陌生的，對(duì)數(shù)控技術(shù)和工藝是懵懂的，雖然在前期學(xué)習(xí)過一些工藝知識(shí)，但僅僅是一些停留在書本上的膚淺的認(rèn)識(shí)，沒有形成系統(tǒng)的知識(shí)。因此，在學(xué)習(xí)這門課程之前，有必要先讓學(xué)生進(jìn)行普通機(jī)床金加工的實(shí)訓(xùn)，增加學(xué)生對(duì)機(jī)械加工的感性認(rèn)識(shí)，從而提高學(xué)習(xí)機(jī)械加工的興趣，為后面數(shù)控學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

理論來源于實(shí)踐，實(shí)踐需要理論的指導(dǎo)。數(shù)控教學(xué)更是如此，只有理論和實(shí)踐很好地結(jié)合才能夠達(dá)到比較好的效果。德國(guó)職校教育的成功，關(guān)鍵原因就在于其實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，學(xué)生可以接觸生產(chǎn)式的技術(shù)培訓(xùn)。由于理論和實(shí)踐的緊密結(jié)合，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中對(duì)學(xué)習(xí)和掌握新的專業(yè)知識(shí)充滿了好奇和興趣。綜觀我國(guó)的傳統(tǒng)的教學(xué)，只注重了理論方面的能力培養(yǎng)，而忽略了實(shí)踐操作的決定性作用。所以，筆者認(rèn)為在講述數(shù)控技術(shù)這樣的專業(yè)性較強(qiáng)的課程和技術(shù)的時(shí)候，必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，大膽更新。凡是學(xué)生不需要的，就是應(yīng)該考慮放棄的，凡是學(xué)生感興趣的，就是應(yīng)該考慮要加強(qiáng)的。

在講述數(shù)控編程時(shí)，筆者都會(huì)給學(xué)生提供一些圖紙和零件讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)。如果只用圖紙，就不會(huì)有很好的效果，因?yàn)閳D紙畢竟不能完全地把零件的所有特點(diǎn)表達(dá)的非常的清楚，學(xué)生也很難想象所編寫的程序加工結(jié)果到底是個(gè)什么零件。因此，筆者在提供給學(xué)生圖紙的同時(shí)，也提供一個(gè)已加工的零件。對(duì)于初學(xué)編程的學(xué)生，需要將零件的圖紙和零件結(jié)合起來，讓學(xué)生了解到程序運(yùn)行的結(jié)果就是這個(gè)零件，既省了很多時(shí)間對(duì)零件的特點(diǎn)進(jìn)行講述，又將被動(dòng)的講述變成讓學(xué)生主動(dòng)的思考。使學(xué)生學(xué)會(huì)能夠根據(jù)零件的實(shí)際特點(diǎn)確定加工方式，能根據(jù)工件的最后幾何形狀主動(dòng)思考編程過程中存在的問題，并提出問題進(jìn)行解決。雖然在這個(gè)過程中，只提供了一個(gè)完整的零件，看似簡(jiǎn)單的一個(gè)過程，卻將學(xué)生從被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)。這一轉(zhuǎn)換不但提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，而且使學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐漸掌握了正確的學(xué)習(xí)方法，后面這一點(diǎn)才是最重要的。

4 .結(jié)語

綜上所述，數(shù)控技術(shù)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的實(shí)用技術(shù)，如何讓學(xué)生扎實(shí)的掌握這門技術(shù)，并能夠使用這門技術(shù)為生產(chǎn)制造服務(wù)，成為一名合格的現(xiàn)代高技能人才，是每一位數(shù)控專業(yè)教師的忠實(shí)的愿望。數(shù)控技術(shù)同時(shí)也是一門新興的技術(shù)學(xué)科，沒有很多的經(jīng)驗(yàn)借鑒。所能做的就是在教學(xué)中學(xué)會(huì)教學(xué)，在與學(xué)生的溝通互動(dòng)中啟發(fā)學(xué)生。德國(guó)人認(rèn)為所謂的教學(xué)活動(dòng)，實(shí)際上是指在進(jìn)行教學(xué)時(shí)學(xué)生和老師的之間的一種相互合作，相互承認(rèn)的一種關(guān)系和活動(dòng)，這種觀念和我國(guó)原認(rèn)為的教學(xué)就有很大的差異和不同，困則思變，只有在不斷的變化和嘗試中才能真正的做到傳道、授業(yè)、解惑。隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展和更多的新技術(shù)的出現(xiàn)，職業(yè)學(xué)校的教師必然面臨著更多的考驗(yàn)，如何讓學(xué)生掌握實(shí)用技術(shù)、技能，更高效的提高教學(xué)效率，將是永恒的探討主題。

Studies on Teaching Method of Technology and Programming of Digital-controlled Processing and Digital-controlled Technology Courses

REN Qun-sheng，LI Yan，LIU Ling

The technology-applied courses Technology and Programming of Digital-controlled Processing and Digital-controlled Technology are hard to teach and learn. Focusing on how to improve teaching quality, the author proposes that the course should: apply interactive teaching methods and be centered on students by stimulating students’ interest in digital-controlled technology; adopt flexible teaching tools to guide students to think creatively, thus increase their independent analyzing abilities.

Technology and Programming of Digital-controlled Processing; multimedia technology; SIWO simulation; theory and practice

G72

A

1008-7427（2011）07-0023-02

2011-04-08