合理運(yùn)用數(shù)控仿真提高中職學(xué)生的操作技能

楊春蘋　張玲

摘 要 本文是根據(jù)當(dāng)前中職數(shù)控專業(yè)理論性較強(qiáng)、教學(xué)較難的現(xiàn)狀，提出以數(shù)控仿真教學(xué)理念來調(diào)動本專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，做到理論與實(shí)際有機(jī)結(jié)合，以實(shí)際仿真操作為核心，創(chuàng)建多元考核體系，來達(dá)到提高中職學(xué)生實(shí)際操作能力的目的。

關(guān)鍵詞 數(shù)控仿真 程序指令 中職學(xué)生 實(shí)際技能

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.03.037

Abstract This article is based on the current NC specializing in vocational theory is strong， difficult teaching situation， offered to NC simulation teaching philosophy to mobilize the professional enthusiasm of students， so the combination of theory and practice， in order to simulate the actual operation of the core， create Multiple evaluation system， to achieve the purpose of improving vocational students practical ability.

Key words NC simulation； program instructions； secondary vocational students； practical skills

數(shù)控機(jī)床編程與操作是對學(xué)生思維和理論基礎(chǔ)要求較強(qiáng)的一門專業(yè)實(shí)踐課，傳統(tǒng)的、純理論的教學(xué)方式，容易使剛步入數(shù)控專業(yè)學(xué)習(xí)的中專生感到抽象、難學(xué)。這些學(xué)生的基礎(chǔ)知識、學(xué)習(xí)習(xí)慣等方面本來就存在弱勢，受各種不利因素的影響，學(xué)生會產(chǎn)生厭學(xué)情緒，使數(shù)控教學(xué)工作陷入困境。如何降低數(shù)控編程和操作方面的學(xué)習(xí)難度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)中化難為易，化苦為樂，化被動學(xué)為主動學(xué)。在數(shù)控教學(xué)中我運(yùn)用了上海宇龍公司開發(fā)的數(shù)控仿真軟件做了一些探索。

1 理論和實(shí)踐合理銜接

在中職數(shù)控教學(xué)中，專業(yè)理論課和實(shí)踐技能課都是課程設(shè)置必不可少的組成部分，傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)理論與實(shí)踐是分開的，不同的教師授課，會出現(xiàn)知識脫節(jié)、銜接不好的現(xiàn)象，從而使數(shù)控理論不能用于實(shí)踐。我們都知道理論服務(wù)于實(shí)踐，數(shù)控專業(yè)理論課包括數(shù)控加工工藝和數(shù)控編程，實(shí)踐技能課則是在數(shù)控機(jī)床上操作，理論課是實(shí)踐課的基礎(chǔ)，而實(shí)踐課則要靠理論基礎(chǔ)來引導(dǎo)。數(shù)控教學(xué)中筆者采用的是理論和實(shí)踐相結(jié)合的方式，同師授課，在仿真實(shí)習(xí)教學(xué)中，理論學(xué)習(xí)目的就是在于實(shí)踐的應(yīng)用，仿真實(shí)習(xí)是理論和數(shù)控實(shí)操的一個過渡期，為學(xué)生最后在數(shù)控機(jī)床上真正操作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.1 數(shù)控教學(xué)從實(shí)踐開始，培養(yǎng)中職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

中職學(xué)生絕大多數(shù)學(xué)習(xí)習(xí)慣不好，怎樣在課堂上提高他們的學(xué)習(xí)興趣成為數(shù)控教學(xué)中的首要問題。我會把上屆學(xué)生加工出的優(yōu)秀作品（真實(shí)零件）來給學(xué)生展示，這些零件能突出反映本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)要求，而且與工廠中加工的零件相近，精美的外表，光滑的造型，很快會把學(xué)生的注意力吸引過來，他們會有想實(shí)際操作的欲望，調(diào)動其積極性，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，這些也會為學(xué)好數(shù)控專業(yè)理論課打基礎(chǔ)、做鋪墊。例如在數(shù)控剛開始上課時學(xué)的定位G00指令，切削G01指令，我都采用先看真實(shí)件，再讓學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立操作的方式，并在編程和仿真操作前提出一系列相關(guān)問題，使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣。

往屆學(xué)生在每個小模塊的操作過程中都會犯的共同錯誤，我都會及時總結(jié)，把程序存儲在電腦中，用仿真軟件的授課演示教學(xué)模式，針對這些問題讓學(xué)生觀察零件加工過程會出現(xiàn)的后果，及時糾正程序中的錯誤，把這些錯誤消滅在萌芽之中。從而使學(xué)生能夠真正體會到數(shù)控理論知識的重要性，沒有正確的理論來引導(dǎo)數(shù)控實(shí)踐教學(xué)是很難在操作中加工出合格品的。

1.2 在仿真實(shí)踐課中獲取數(shù)控理論知識

經(jīng)歷多年數(shù)控教學(xué)，我逐漸探索理論基礎(chǔ)和實(shí)踐一體化教學(xué)效果很好，隨著學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控知識的不斷深入，我把真實(shí)件展示變?yōu)橐粡埬軌蚍从潮菊n教學(xué)內(nèi)容并與工廠生產(chǎn)相近的零件圖，首先帶著學(xué)生讀懂零件圖，提問學(xué)生這個零件的加工步驟，選用哪幾種刀具來加工，主動構(gòu)思該零件的數(shù)控程序，正確結(jié)論部分教師鼓勵，錯誤部分及時糾正，從而達(dá)到學(xué)習(xí)數(shù)控編程理論知識的目的。例如在編程序時，粗車外圓為什么用G71而不用G72指令？粗車循環(huán)后為什么還要對工件用G70進(jìn)行精車？用G92指令加工三角螺紋時每刀進(jìn)給量怎樣計(jì)算？加工圓錐時，錐度的計(jì)算方法是什么？X、Y尺寸哪個是軸向尺寸，哪個是徑向尺寸？內(nèi)圓切削時，內(nèi)孔刀走刀路線是怎樣選取的？這些問題的提出可以使學(xué)生意識到要想學(xué)好實(shí)踐操作，數(shù)控理論基礎(chǔ)還欠缺很多，此時教師要及時講解數(shù)控工藝和編程相關(guān)知識，使學(xué)生學(xué)習(xí)仿真操作的同時，牢牢地掌握數(shù)控的理論知識。

2 以技能操作為核心進(jìn)行仿真教學(xué)，真正提高學(xué)生的實(shí)際操作能力

中等職業(yè)學(xué)校的學(xué)生文化基礎(chǔ)知識很差，對數(shù)控理論基礎(chǔ)教學(xué)缺少興趣，但是這些學(xué)生動手操作能力強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)他們這個優(yōu)點(diǎn)后，我就根據(jù)具體情況，把理論和實(shí)踐教學(xué)相融合，轉(zhuǎn)化為以技能操作為核心的仿真教學(xué)，把數(shù)控課設(shè)計(jì)成以項(xiàng)目化教學(xué)為基礎(chǔ)的小模塊，每個項(xiàng)目再細(xì)化成幾個任務(wù)，每次課一個任務(wù)，這些任務(wù)會反映不同的理論和實(shí)踐內(nèi)容，達(dá)到以技能操作來帶動理論學(xué)習(xí)，真正提高學(xué)生的實(shí)操能力。

在數(shù)控課的教學(xué)過程中，讓學(xué)生能夠在教師的引導(dǎo)下主動積極的學(xué)習(xí)是教學(xué)取得良好效果的重要保證，數(shù)控能否學(xué)好除了對機(jī)床熟練操作外，還包括靈活多變的加工程序的編制。學(xué)生要真正了解到數(shù)控編程在今后工作中的重要性，教師可以從往屆畢業(yè)生的典型就業(yè)事例來引導(dǎo)他們，比如我校2009屆的市數(shù)控大賽冠軍現(xiàn)在已經(jīng)當(dāng)上了天津一個外資企業(yè)的專職程序員，這個就業(yè)崗位往往是大學(xué)本科生才能勝任的工作，卻破天荒的讓一個中專生上崗，使學(xué)生體會到要想在企業(yè)向更高層次發(fā)展，不能把眼光只停留在數(shù)控機(jī)床的操作上，還要熟練靈活地掌握程序的編制，從而促使學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下，積極學(xué)習(xí)數(shù)控編程。

另外，許多剛?cè)胄５膶W(xué)生報名填寫自愿時，總是繞過數(shù)控專業(yè)去報學(xué)校開設(shè)的焊接和汽修等專業(yè)，學(xué)生和家長的心里總是感覺數(shù)控機(jī)床的自動化程度高，對學(xué)生知識能力要求也一定很高，這時怎樣降低數(shù)控學(xué)習(xí)的門檻兒，使學(xué)生感覺到數(shù)控編程和機(jī)床的實(shí)際操作同其它專業(yè)課學(xué)習(xí)一樣簡單就顯得尤為重要了。教師在上課時首先要避開單調(diào)的、學(xué)生自認(rèn)為很難的數(shù)控編程，在電腦面前給學(xué)生首先做示范操作，轉(zhuǎn)動的數(shù)控機(jī)床夾盤，移動的刀具，都是3D制作的動態(tài)效果，很快吸引學(xué)生的注意力，提醒學(xué)生認(rèn)真觀察數(shù)控仿真操作時的每個細(xì)節(jié)，機(jī)床在程序的控制下，主軸迅速旋轉(zhuǎn)，刀具接觸工件毛坯時伴隨著模擬切削聲，鐵屑向下紛飛，毛坯隨著加工的不斷進(jìn)行，逐漸變成了光亮的與實(shí)際生產(chǎn)相近的產(chǎn)品，學(xué)生想學(xué)好數(shù)控編程和操作的求知欲望增強(qiáng)，此時教師可以打開數(shù)控程序，給學(xué)生逐條分析：在指令方面常用的無外乎G00、G01、G02、G03、G71、G70、G92等幾個指令；在加工定位點(diǎn)選定上以工件左端面軸心為原點(diǎn)，Z軸左負(fù)右正，X軸尺寸多為正值；在尋找加工坐標(biāo)點(diǎn)上向小學(xué)數(shù)學(xué)題一樣簡單。然后讓學(xué)生編個簡短的程序嘗試，當(dāng)學(xué)生能夠獨(dú)立完成程序并在仿真機(jī)上自己加工出零件時，會興奮不已很有成就感，這時要及時表揚(yáng)，好學(xué)生也是夸出來的。鼓勵學(xué)生獨(dú)立編程、操作，遇到故障請教老師或身邊同學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性和克服仿真編程中的困難，讓每位學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控的最大潛能體現(xiàn)出來。仿真操作以后學(xué)生的反思也很重要，回憶程序編制和工件加工的過程，自動加工零件的每一步是哪個程序指令在起作用呢？是否能進(jìn)行程序的優(yōu)化，使加工零件時做到更省時，質(zhì)量更好。讓學(xué)生主動查資料來完善，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性，這能大大提升數(shù)控教學(xué)質(zhì)量，因此把數(shù)控編程化難為易，逐層深入，學(xué)生主動學(xué)習(xí)并能找出所學(xué)不足，優(yōu)化數(shù)控理論知識，應(yīng)用于實(shí)踐操作，達(dá)到學(xué)以致用，以用促學(xué)的目的。

3 把專業(yè)理論知識整合到仿真教學(xué)的小模塊中去，實(shí)現(xiàn)多元化教學(xué)理念

每個職業(yè)學(xué)校辦學(xué)是否成功，就是看畢業(yè)生走入社會以后是否勝任本職工作，是否能有繼續(xù)發(fā)展的空間。他們不能只是簡單的操作工，而是能夠綜合運(yùn)用各科專業(yè)知識來解決生產(chǎn)實(shí)際問題，因此教師在仿真的教學(xué)中，要以學(xué)生今后的就業(yè)為導(dǎo)向，從崗位的實(shí)際需求出發(fā)，對數(shù)控專業(yè)所學(xué)教材內(nèi)容進(jìn)行選擇性學(xué)習(xí)，以項(xiàng)目教學(xué)法為基礎(chǔ)，達(dá)到仿真組合的標(biāo)準(zhǔn)。對課本內(nèi)容進(jìn)行多元化整合，不光是單純的數(shù)控知識，同時還融合制圖，數(shù)控加工工藝和極限配合等知識，強(qiáng)調(diào)課本內(nèi)容的綜合性。以全新的小模塊項(xiàng)目化教學(xué)為主導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容的實(shí)用性。在對數(shù)控課本進(jìn)行多元化整合的同時，也應(yīng)該注意做到：課程以應(yīng)用為目的，以必需夠用為度，基本理論做到多而不深，點(diǎn)到為止，在數(shù)控仿真課中教師要做到盡量少講、精講，省出更多的時間給學(xué)生多做仿真練習(xí)。另外所選項(xiàng)目中加工零件設(shè)置盡可能地體現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)際，與數(shù)控仿真相關(guān)的課本理論都會并到教學(xué)模塊的項(xiàng)目中去，教師可以講解這些理論的一部分，未講部分學(xué)生在編程或仿真操作中會發(fā)現(xiàn)問題，主動向教師請教，讓他們充分發(fā)揮學(xué)習(xí)主動性，自覺地獲取知識，而不是被迫地灌輸，這同樣有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)能力。

4 正確處理好以下關(guān)系

（1）課堂上以學(xué)生為主，教師起引導(dǎo)作用。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，課堂教學(xué)是以教師為主，他們組織整堂課的教學(xué)，與學(xué)生溝通少 ，每位教師都有自己的教法，教師的教學(xué)方法學(xué)生不一定喜歡，因此，教師要多多與學(xué)生座談、交流，了解他們喜歡什么樣的教學(xué)方法。以學(xué)生認(rèn)可為主，教師引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)，精心設(shè)計(jì)數(shù)控教學(xué)的每個環(huán)節(jié)，讓學(xué)生有興趣主動思考，加強(qiáng)仿真訓(xùn)練，將起到事半功倍的效果。

（2）學(xué)習(xí)新內(nèi)容、帶動舊知識的復(fù)習(xí)。在數(shù)控仿真教學(xué)中，每節(jié)課的教學(xué)任務(wù)只有很少一部分用到當(dāng)天所學(xué)新內(nèi)容，大部分是靠原有知識的累積完成的，因此教師要充分意識到每節(jié)課對舊知識的復(fù)習(xí)是必不可少的環(huán)節(jié)， “逆水行舟，不進(jìn)則退”，數(shù)控仿真教學(xué)中加工零件步驟大致是固定的，但由于機(jī)床生產(chǎn)廠家不同，機(jī)床所用仿真軟件系統(tǒng)不同，當(dāng)學(xué)生走出學(xué)校參加工作時，環(huán)境、機(jī)床或系統(tǒng)發(fā)生了變化，會顯得手忙腳亂，歸根結(jié)底是知識掌握不牢固。要想達(dá)到操作安全無誤，必須在數(shù)控仿真機(jī)上反復(fù)編程操作。因此教師不要把每節(jié)課的新內(nèi)容安排太多，必須留出部分時間用于復(fù)習(xí)。

（3）編制程序化難為易。在數(shù)控仿真中，一個中等難度零件的加工程序往往需要幾十個程序段，教師給學(xué)生示范仿真時，學(xué)生會感覺編程很難，這時教師可以把一個完整的程序按加工先后順序，分成幾個小程序。例如在講解帶螺紋的外圓零件加工時，教師可以分五步進(jìn)行講解、練習(xí)： 第一步，外圓刀快速定位平左端面；第二步，外圓刀粗、精車外圓；第三步，切槽刀切削螺紋退刀槽；第四步，粗、精車螺紋；第五步，保證總長切斷工件。在數(shù)控仿真中復(fù)雜的程序進(jìn)行分解，學(xué)生就感覺很容易了。再比如學(xué)生在對數(shù)控課程的深入學(xué)習(xí)中，缺少在數(shù)控機(jī)床上操作經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)對刀具的刀尖半徑補(bǔ)償方向的選取總是搞錯，覺得是很難掌握的知識點(diǎn)。此時教師可以準(zhǔn)備一些經(jīng)常使用的刀具實(shí)物，再結(jié)合機(jī)械制圖畫圖，仿真操作來講授G41 和G42指令，教學(xué)直觀，使學(xué)生對這個知識點(diǎn)理解起來很容易。

5 培養(yǎng)學(xué)生勇于戰(zhàn)勝困難

現(xiàn)在的中職學(xué)生獨(dú)生子女較多，在父母和其他多位長輩的呵護(hù)下成長起來，未經(jīng)過任何挫折，一遇到問題就會退縮。中職學(xué)生大多數(shù)是初中剛畢業(yè)的學(xué)生，年齡在16歲上下，經(jīng)過職業(yè)三年的教育，將步入社會就業(yè)，成為真正意義上的成年人，工作崗位受挫是很正常的事。為了能夠讓畢業(yè)生更好地適應(yīng)社會，在職業(yè)教育教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)“困難”考驗(yàn)環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生使其勇敢面對并能戰(zhàn)勝困難，意識到艱苦的付出，必然會得到成功的回報。因此，教學(xué)仿真教師演示環(huán)節(jié)，我會主動“出錯”，例如在編程時我會缺少精車循環(huán)使工件加工得格外粗糙，加工定位起點(diǎn)選擇不合理而出現(xiàn)撞刀等問題，讓學(xué)生自己找出錯誤原因，排除故障后的成就感會在他們心中油然而生。讓他們感覺到數(shù)控學(xué)習(xí)“我能行”，教師可以對其及時鼓勵，對中職學(xué)生進(jìn)行專業(yè)能力教育的同時，培養(yǎng)他們勇于戰(zhàn)勝困難，在困難和挫折中才能更穩(wěn)步地成長，有利于學(xué)生畢業(yè)后能更快更好地適應(yīng)社會。

6 建立教師評價和學(xué)生評價相結(jié)合的方式

每位學(xué)生都很注重教師和其他同學(xué)對自己的評價，這些評價的結(jié)果直接影響學(xué)生積極性，在對學(xué)生的評價體系中教師是專業(yè)教學(xué)的主導(dǎo)，對專業(yè)教學(xué)情況最為了解，教師評價是對專業(yè)教學(xué)進(jìn)行全面總結(jié)中必不可少的部分，學(xué)生是專業(yè)教學(xué)的主體，是受益者和效果的檢驗(yàn)者，應(yīng)有充分的發(fā)言權(quán)。所以教學(xué)評價要包括教師和學(xué)生評價兩個組成部分，在數(shù)控仿真教學(xué)中，首先教師給學(xué)生的評價要做到程序編制和工件加工路線選擇合理即可。對于同一零件，每位程序員編制的程序也不會完全相同，工件精度保證較高時，會使加工時間延長，但工時短，會降低工件的質(zhì)量，二者是相互制約的。學(xué)生編制程序和加工零件時會有自己的獨(dú)特想法，要有讓學(xué)生發(fā)揮能力的空間，不能強(qiáng)加限制，總之，從不同角度思考問題，會得到不同的結(jié)果。

另外，不僅要看程序還要看學(xué)生對數(shù)控機(jī)床的操作過程，熟練的仿真操作會為學(xué)生在數(shù)控實(shí)體機(jī)床上實(shí)習(xí)打下基礎(chǔ)，學(xué)生評價也很重要，數(shù)控班級即使是小班型也有三四十人，教師在有限的課堂時間不能顧及到每位學(xué)生，這時可以把學(xué)生分為五到六組，小組成員集中坐在鄰近的仿真機(jī)旁，討論工件的加工方案和程序編制過程，在自己練習(xí)時，也能看到同組其他同學(xué)的作品，相互對比，對自己作品加以評價完成教學(xué)中的自評環(huán)節(jié)，同時對其他學(xué)生評價完成學(xué)生互評環(huán)節(jié)，把三者的評價結(jié)合起來，很快會發(fā)現(xiàn)問題，在數(shù)控仿真操作時避免錯誤的發(fā)生，學(xué)習(xí)的主動性、積極性自然就調(diào)動起來了。

合理運(yùn)用數(shù)控仿真軟件，在電腦上進(jìn)行仿真操作教學(xué)，不僅可以解決部分學(xué)校數(shù)控機(jī)床不足及操作安全等問題，而且能大大提高學(xué)生程序編制能力，一定程度上提高了學(xué)生對數(shù)控機(jī)床的實(shí)際操作能力，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考，適當(dāng)創(chuàng)新，克服困難，勇于實(shí)踐的熱情，從而全面提高學(xué)生整體素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱曉春.數(shù)控技術(shù)（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] 數(shù)控機(jī)床編程與操作.中國勞動社會保障出版社，2011.

[3] 楊仲岡.數(shù)控設(shè)備與編程.高等教育出版社，2002.