基于西門(mén)子SHOP TURN/SHOP MILL技術(shù)的《數(shù)控機(jī)床編程與加工》課程改革再探索

楊洪斌

(閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系，福建 龍巖 364000)

基于西門(mén)子SHOP TURN/SHOP MILL技術(shù)的《數(shù)控機(jī)床編程與加工》課程改革再探索

楊洪斌

(閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系，福建 龍巖 364000)

《數(shù)控機(jī)床編程與加工》是高職機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程，近年來(lái)開(kāi)展了教學(xué)改革，實(shí)踐中有利有弊。本文在原教改基礎(chǔ)上，在科技飛速發(fā)展、數(shù)控系統(tǒng)智能化大發(fā)展趨勢(shì)的背景下，詳細(xì)剖析教改重點(diǎn)，側(cè)重于研究教與學(xué)兩方面的問(wèn)題，提出以西門(mén)子SHOP TURN/SHOP MILL技術(shù)為基礎(chǔ)應(yīng)用新的教學(xué)方法，進(jìn)行創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)。

課程改革；西門(mén)子SHOP TURN/SHOP MILL；數(shù)控系統(tǒng)智能化

依據(jù)教育部對(duì)高職教育領(lǐng)域提倡“工學(xué)結(jié)合”的培養(yǎng)模式，閩院數(shù)控專(zhuān)業(yè)創(chuàng)建了教改課程《數(shù)控機(jī)床編程與加工》，經(jīng)過(guò)這幾年實(shí)踐檢驗(yàn)，取得了較好的成績(jī)，并暴露相關(guān)尖銳問(wèn)題。隨著機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新擴(kuò)展，學(xué)生整體素質(zhì)發(fā)生較大轉(zhuǎn)變的時(shí)代背景下，需要在原教改基礎(chǔ)上進(jìn)行深化改革和創(chuàng)新。對(duì)這些問(wèn)題的探討在全國(guó)高職院校中具有相當(dāng)廣泛的代表性。

一、教改困境

閩院數(shù)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)課程體系各個(gè)階段都進(jìn)行了構(gòu)建及運(yùn)行。期間暴露的問(wèn)題歸納起來(lái)主要體現(xiàn)在教與學(xué)的兩方面。

(一)教師方面

1.教改思想觀念滯后

在課程內(nèi)容改革中，關(guān)鍵在于真正理解教改“課程是教與學(xué)的方案”觀念。因此對(duì)參與教改的教師素質(zhì)提出更高的要求：專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系構(gòu)架要完整扎實(shí)，專(zhuān)業(yè)技能實(shí)踐要高效，學(xué)科綜合素質(zhì)要全面[1]?，F(xiàn)實(shí)中教師自身專(zhuān)業(yè)知識(shí)面偏窄，駕馭跨學(xué)科領(lǐng)域能力不足，專(zhuān)業(yè)整體知識(shí)構(gòu)造不扎實(shí)等問(wèn)題比較突出。在面對(duì)全新的基于工作過(guò)程導(dǎo)向的項(xiàng)目式教學(xué)改革時(shí)無(wú)法抓住教改思想精髓，導(dǎo)致其在進(jìn)行教改課程體系建設(shè)的過(guò)程中，容易出現(xiàn)對(duì)其他院校相同課程的生搬硬套的模仿[2]。

2.課程內(nèi)容保守陳舊

高職學(xué)生培養(yǎng)應(yīng)掌握相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)技能，還要具備扎實(shí)理論基礎(chǔ)。原教改中是基于工作過(guò)程來(lái)設(shè)置學(xué)習(xí)情境，即將以往的數(shù)門(mén)課程的內(nèi)容知識(shí)打亂，根據(jù)各個(gè)學(xué)習(xí)情境所需的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行綜合編排，尤其是所編著的新教材在知識(shí)內(nèi)容安排上，有“分”沒(méi)有“合”，有技能，沒(méi)理論知識(shí)支撐。該教材并沒(méi)有體現(xiàn)出高職技術(shù)型教育的本質(zhì)要求。

3.教學(xué)考評(píng)體系不健全

現(xiàn)有的教學(xué)質(zhì)量評(píng)估體系主要建立在學(xué)習(xí)工作過(guò)程中采取老師測(cè)評(píng)和同學(xué)互評(píng)的操作模式來(lái)進(jìn)行；方案在實(shí)際操作過(guò)程中，常出現(xiàn)由于評(píng)估主體的主觀意愿過(guò)強(qiáng)的影響，教師評(píng)估工作量繁瑣且低效，學(xué)生之間由于人際關(guān)系學(xué)因素作祟，所取得的考評(píng)成績(jī)不能夠真正做到公正、客觀的反應(yīng)學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)水平。

(二)學(xué)生方面

通常我們的教改重點(diǎn)側(cè)重于“教”這方進(jìn)行改革，往往忽略了最主要的對(duì)應(yīng)方——學(xué)生的感受與想法，還有對(duì)深化教學(xué)認(rèn)識(shí)的關(guān)鍵切入點(diǎn)“學(xué)生自覺(jué)品質(zhì)的形成規(guī)律”的認(rèn)知存在嚴(yán)重的不足，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

1.生源及素質(zhì)

2011年前，高考人多競(jìng)爭(zhēng)激烈。之后生源大幅減少，院校招生困難，只得降低錄取分?jǐn)?shù)、甚至出現(xiàn)文理兼招等方式來(lái)滿(mǎn)足招生計(jì)劃。直接導(dǎo)致數(shù)控專(zhuān)業(yè)的學(xué)生的學(xué)習(xí)素質(zhì)普遍偏低，良莠不齊。

2.90后特質(zhì)

90后高職生普遍存在的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在有上進(jìn)心，有學(xué)習(xí)的愿望，容易學(xué)習(xí)新事物、接受新方式。自尊心和表現(xiàn)欲較強(qiáng)，創(chuàng)新意識(shí)比較強(qiáng)，可塑性強(qiáng)等。

缺點(diǎn)主要體現(xiàn)為：個(gè)體學(xué)生之間的文化基礎(chǔ)知識(shí)差別較大，大部分基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)理論知識(shí)缺乏興趣。學(xué)習(xí)意志薄弱，自控能力和抗挫折能力較差。團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)普遍較差。

3.正確看待新生代特質(zhì)

歷史客觀規(guī)律證明，對(duì)年輕一代的悲觀看法不可取。他們既有新時(shí)代環(huán)境下形成的明顯缺點(diǎn)，更要看到他們的優(yōu)點(diǎn)——時(shí)代特點(diǎn)！充分掌握和了解新生代特質(zhì)，教師確立教書(shū)與育人合一，做到因材施教，有教無(wú)類(lèi)。

二、深入探索教改

(一)加強(qiáng)教育心理學(xué)研究

教學(xué)改革難點(diǎn)之一是深入學(xué)習(xí)教育心理學(xué)。原教改建設(shè)過(guò)程中，忽視了高等職業(yè)教育理論知識(shí)的支撐。教學(xué)團(tuán)隊(duì)及成員對(duì)于教育心理學(xué)等教改基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和認(rèn)知是相當(dāng)薄弱，沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的以教改為核心思想學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟。比如我們教改過(guò)程中提倡的“做中學(xué)，學(xué)中做”，即是杜威(應(yīng)用行為主義ABA專(zhuān)家)所提出并發(fā)展。

深入學(xué)習(xí)ABA的教學(xué)原理及訓(xùn)練方式，結(jié)合當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)能力、素質(zhì)高低不齊的現(xiàn)實(shí)，特別是DTT中提示的技術(shù)、強(qiáng)化的選用方式，仍值得教師認(rèn)真鉆研。

(二)導(dǎo)入新內(nèi)容及技術(shù)

現(xiàn)行的教學(xué)內(nèi)容中，并未體現(xiàn)行業(yè)新知識(shí)。在新生代學(xué)生面前，毫無(wú)學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力可言。當(dāng)代工業(yè)的變革倒逼職業(yè)教育的變革，目前應(yīng)該積極導(dǎo)入的新知識(shí)主要為數(shù)控系統(tǒng)智能化。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是數(shù)控系統(tǒng)操作編程的智能化。二是數(shù)控系統(tǒng)的適應(yīng)性，使得機(jī)床具有一定的思維能力，能夠通過(guò)一定的二次開(kāi)發(fā)自動(dòng)對(duì)加工條件和環(huán)境的變化作出預(yù)警或調(diào)整。

三、西門(mén)子SHOP MILL/TURN技術(shù)在教改中應(yīng)用

智能化的數(shù)控操作系統(tǒng)，可將機(jī)器語(yǔ)言變成可視化的圖形，即使不懂指令的人通過(guò)直觀的圖形指引也可以操作編程。西門(mén)子SINUMERIK 828D數(shù)控系統(tǒng)中所采用的SHOP MILL / SHOP TURN技術(shù)即是典型的代表[3]。它適合于當(dāng)今新生代的學(xué)生素質(zhì)良莠不齊、個(gè)性張揚(yáng)的具體表現(xiàn)，且簡(jiǎn)便易學(xué)，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(一)西門(mén)子SHOP MILL / SHOP TURN技術(shù)簡(jiǎn)介

她們很容易找到了天倫廳之后，風(fēng)雨居中和滌塵居之間，臨院墻之處有石屏遮掩的，處在涼亭中央的井臺(tái)。在進(jìn)入涼亭前，她們看到身穿寶藍(lán)色長(zhǎng)衫的蕭飛羽在滌塵居門(mén)前沉思。

SHOP MILL / SHOP TURN編程方式采用直觀易懂的程序編輯器和“虛擬動(dòng)畫(huà)仿真”幫助框，將高級(jí)語(yǔ)言編程的靈活性和工藝循環(huán)編程的便利性相結(jié)合，克服了G代碼編程所帶來(lái)的各種不足之處。對(duì)于熟悉編程的技術(shù)人員更是節(jié)省了大量的編程時(shí)間和精力。

(二)基于西門(mén)子SHOP MILL/SHOP TURN學(xué)習(xí)情境的建立

以工作過(guò)程為導(dǎo)向，以典型零件為載體，采用建立與操作員水平相當(dāng)且包含具體操作要求的工作計(jì)劃，來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容?，F(xiàn)在以一個(gè)典型階梯軸零件為例來(lái)詳細(xì)對(duì)比分析。

1.工作計(jì)劃總圖

圖1 西門(mén)子SHOP TURN編程流程總圖

如圖1所示，采用對(duì)話(huà)圖框式顯示總流程圖，單條步驟說(shuō)明：示意簡(jiǎn)圖+簡(jiǎn)要關(guān)鍵文字提示，工作進(jìn)程當(dāng)前導(dǎo)向?yàn)槊鼽S色框提醒，自上而下的順序流程明暗顯示，符合新生代學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高其學(xué)習(xí)興趣。

2.程序開(kāi)頭

通過(guò)該對(duì)話(huà)框，可以很清楚、明白的了解到相關(guān)的參數(shù)應(yīng)如何設(shè)置；此框相對(duì)是G代碼編程的開(kāi)頭，即初始參數(shù)設(shè)置程序段。

3.輪廓車(chē)削

該對(duì)話(huà)框是加工軸類(lèi)零件時(shí)候的第一步，具體每個(gè)參數(shù)設(shè)置都通過(guò)框中左圖動(dòng)畫(huà)播放顯示，清楚明了。即車(chē)削加工出基準(zhǔn)端面。

4.輪廓編輯

圖2 輪廓編輯器

圖形編輯器的使用如圖2所示：選用直線、圓弧、斜線等幾何要素繪制，按照對(duì)話(huà)框提示一步步順序畫(huà)下來(lái)即可。對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差的學(xué)生而言，都能快速準(zhǔn)確繪制。而在G代碼編程方式中，還易造成計(jì)算失誤，且往往很難尋找和判斷，修改程序極為不便。

5.粗加工切削

該圖文對(duì)話(huà)框是實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)演示所輸入的編輯參數(shù)，及時(shí)可加入數(shù)控加工工藝知識(shí)：先粗后精、選刀原則等；做到既完整正確的做好零件加工，又高效、短時(shí)完成任務(wù)。還有就是機(jī)床相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，即F、S、T等參數(shù)。以及粗加工的加工余量的設(shè)置。

6.精加工切削

在精加工對(duì)話(huà)框中，如上粗加工過(guò)程，只要講解精加工的相關(guān)知識(shí)和方法，教會(huì)學(xué)生如何選好恰當(dāng)?shù)膮?shù)，相關(guān)動(dòng)畫(huà)演示恰好，可以更為直觀模擬參數(shù)的設(shè)置良否情況。

7.程序結(jié)尾

在該項(xiàng)對(duì)話(huà)框中，進(jìn)行相應(yīng)的程序收尾工作，如程序是否循環(huán)調(diào)用，還是有其他安排。都可以進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)話(huà)設(shè)置。

8.仿真運(yùn)行

調(diào)用內(nèi)嵌西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)虛擬仿真模塊，可以快速檢測(cè)其對(duì)話(huà)式編程的全過(guò)程，如有忽略或遺漏的地方，系統(tǒng)在模擬過(guò)程中以報(bào)警的形式體現(xiàn)問(wèn)題，并可以提示修改。G代碼編程方式，則要應(yīng)用其他的數(shù)控虛擬仿真操作軟件(上海宇龍等)，輸入程序進(jìn)行仿真。過(guò)程繁瑣易錯(cuò)。

(三)監(jiān)測(cè)與評(píng)估

在總工作計(jì)劃流程中遇到不合理的參數(shù)設(shè)置時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警終止執(zhí)行，提示學(xué)生錯(cuò)誤位置，依據(jù)正確的原則和知識(shí)修改到合適的參數(shù)為止。教師在給予學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)估中，主要以查看數(shù)控系統(tǒng)智能仿真過(guò)程和結(jié)果為依據(jù)，評(píng)測(cè)過(guò)程快捷簡(jiǎn)便，評(píng)估成績(jī)客觀、有效。

(四)創(chuàng)建新學(xué)習(xí)情境

在原教改多個(gè)學(xué)習(xí)情境基礎(chǔ)上，每個(gè)學(xué)習(xí)情境可依據(jù)以上所述工作計(jì)劃圖1中所示各個(gè)部分，應(yīng)用ABA教學(xué)方法進(jìn)行多個(gè)知識(shí)點(diǎn)循環(huán)。具體過(guò)程如上文所示，不再贅述。每個(gè)學(xué)習(xí)情境中嵌套二重循環(huán)，多個(gè)學(xué)習(xí)情境的最終組合成三重嵌套循環(huán)，最終完成科學(xué)構(gòu)建。

四、結(jié)論

綜上所述，通過(guò)典型工件學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)對(duì)比分析，西門(mén)子SHOP MILL/SHOP TURN 技術(shù)更適合新生代學(xué)生的學(xué)習(xí)，科技的創(chuàng)新，數(shù)控系統(tǒng)智能化大發(fā)展，促進(jìn)了新觀念、教法的教學(xué)革命。

[1]劉昭琴.機(jī)械零件數(shù)控車(chē)削加工[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.

[2]周婉婉.職技高師高水平學(xué)科專(zhuān)業(yè)建設(shè)特征研究[J].職業(yè)技術(shù)教育，2011,(25)：35～36.

[3]西門(mén)子R.SINUMERIK 840D/810D操作編程Shop Mill/Shop Turn簡(jiǎn)明手冊(cè)[Z].德國(guó)，西門(mén)子公司，2001,(12)：117～230.

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2015-05-10

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