《數(shù)控技術(shù)》課程教學(xué)改革探討

徐兵，王玉勤

摘要：文章分析數(shù)控技術(shù)教學(xué)過程中數(shù)控技術(shù)的理論知識(shí)過多、實(shí)踐教學(xué)設(shè)施受限制、實(shí)踐課程效率低等幾點(diǎn)不足之處，提出了以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，軟件教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，建立數(shù)控技術(shù)的課程體系。該體系中增加了軟件教學(xué)，旨在建立理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的橋梁，提高理論到實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，取得較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)；課程改革

1引言

數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)化得以實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)，作為現(xiàn)代制造領(lǐng)域的重要技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，直接影響到國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和綜合國(guó)力。數(shù)控技術(shù)是工科院校機(jī)電類專業(yè)必修或選修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，它是CAD/CAM制造加工過程中應(yīng)用最為重要的一門理論和實(shí)踐結(jié)合緊密的課程，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床的基本手動(dòng)及自動(dòng)編程方法，了解普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床的相關(guān)結(jié)構(gòu)、工作原理等方面的知識(shí)以及初步的調(diào)試、使用、維護(hù)的基本技能。數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等各類機(jī)床都是基于數(shù)控技術(shù)，并在自動(dòng)化生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，大到航天航空飛行器的制造，小到基本生活的各類產(chǎn)品的加工都是在數(shù)控機(jī)床上完成的。因此，對(duì)于機(jī)電學(xué)生而言，學(xué)好數(shù)控技術(shù)這門課程，可以為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

數(shù)控技術(shù)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)的理論知識(shí)的講解以及較少的實(shí)踐教學(xué)很難達(dá)到良好的教學(xué)效果。本文根據(jù)數(shù)控技術(shù)課程相關(guān)特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和方法方式、實(shí)踐教學(xué)改革做了研究和探索，通過軟件教學(xué)搭建理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)之間的橋梁，從理論知識(shí)的學(xué)習(xí)到實(shí)踐能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力，改善教學(xué)效果。

2課程的教學(xué)現(xiàn)狀

2.1理論教學(xué)

數(shù)控技術(shù)課程內(nèi)容較多，涉及到數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、加工工藝學(xué)、編程基礎(chǔ)、數(shù)控加工程序的編制、數(shù)控裝置、運(yùn)動(dòng)軌跡的控制、伺服系統(tǒng)、機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)等眾多內(nèi)容，同時(shí)針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的學(xué)生，課堂內(nèi)容著重在機(jī)械加工工藝和數(shù)控編程方法等方面，不能很好地兼顧各方面知識(shí)的學(xué)習(xí)。課堂教學(xué)的抽象性不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，學(xué)生把握不好重點(diǎn)，同時(shí)我校數(shù)控技術(shù)理論課時(shí)40學(xué)時(shí)，相對(duì)于較多的課本內(nèi)容必須有所取舍，難以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)數(shù)控技術(shù)進(jìn)行深入理解。另外一方面，教材更新速度遠(yuǎn)慢于數(shù)控技術(shù)發(fā)展的速度，而且很多教材的更新實(shí)際就是舊教材的翻版，實(shí)質(zhì)內(nèi)容更新較少。

2.2實(shí)踐教學(xué)

偏重理論教學(xué)是現(xiàn)代教學(xué)的常見問題，而數(shù)控技術(shù)是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課程，我校數(shù)控技術(shù)實(shí)踐課程8課時(shí)，上課前10～15分鐘需要老師講解以及實(shí)踐操作，受教學(xué)場(chǎng)所以及學(xué)生數(shù)量較多的影響，不能保證每位學(xué)生都能夠?qū)虒W(xué)內(nèi)容立刻掌握，同時(shí)學(xué)校教學(xué)設(shè)備數(shù)量有限，學(xué)生實(shí)際操作時(shí)間很短，難以一次上機(jī)操作就達(dá)到較熟練的程度，需要教師繼續(xù)指導(dǎo)才能保證學(xué)生有更深刻的理解。所以目前的實(shí)踐課程教學(xué)難以保證所有學(xué)生對(duì)機(jī)床加工的操作能力的鍛煉，更不用說把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去，不利于學(xué)生整體能力的發(fā)展。

數(shù)控加工只有在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中才能體現(xiàn)價(jià)值，而企業(yè)生產(chǎn)加工過程與學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)存在一定的差距，學(xué)生如果不能在工廠中進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，難以真正了解零件從圖紙到最終的產(chǎn)品是怎樣通過數(shù)控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此把學(xué)生送到企業(yè)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)也是目前高校面臨的主要問題。

3課程教學(xué)內(nèi)容與方法改革討論

3.1理論教學(xué)

理論教學(xué)一直是高校教育偏重的部分，傳統(tǒng)的板書教學(xué)內(nèi)容枯燥乏味，目前大部分高校都會(huì)采用板書結(jié)合多媒體教學(xué)的方式來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

針對(duì)數(shù)控技術(shù)這門課程，教師要積極關(guān)注數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向，課程內(nèi)容的選擇，重點(diǎn)放在加工工藝、編程知識(shí)、數(shù)控裝置、差補(bǔ)原理以及伺服系統(tǒng)等實(shí)際契合度較高的內(nèi)容上，選擇更適合機(jī)械學(xué)生的教材。

理論性太強(qiáng)的知識(shí)要把握深度，不能只通過板書和多媒體教學(xué)，要適當(dāng)擴(kuò)展一些知識(shí)并結(jié)合視頻、錄像和動(dòng)畫等方式，使教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)形象，讓學(xué)生更直觀。同時(shí)側(cè)重理論偏實(shí)踐部分的講解和分析，積極與學(xué)生互動(dòng)，因材施教，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，目前很多生產(chǎn)加工以自動(dòng)編程為主，適當(dāng)增加自動(dòng)編程軟件的學(xué)習(xí)，避免與實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)，提高學(xué)生數(shù)控加工能力的培養(yǎng)。

3.2 教學(xué)互動(dòng)

以學(xué)生為主體，積極引導(dǎo)學(xué)生參與到學(xué)習(xí)中來，課程學(xué)習(xí)之前，通過目錄將本門課程的重點(diǎn)章節(jié)、主要學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)計(jì)劃分享給學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)有個(gè)總體認(rèn)識(shí)。在編程部分學(xué)習(xí)的時(shí)候，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)課本內(nèi)容基礎(chǔ)上查閱資料，了解不同數(shù)控系統(tǒng)編程的差異，鞏固已學(xué)到的知識(shí)，并在課堂上進(jìn)行互動(dòng)交流，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

在課堂進(jìn)行案例分析加工具體某個(gè)零件時(shí)時(shí)，讓學(xué)生以小組的形式分開討論，讓每位學(xué)生參與進(jìn)來，最終對(duì)每組進(jìn)行考核，給出各組的零件加工工藝路線，并針對(duì)不同工藝路線下的程序編制代碼以及零件加工質(zhì)量的差異，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，讓每位學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己也參與到學(xué)習(xí)這件事中，提高其積極性。

3.3自動(dòng)編程軟件和數(shù)控加工仿真軟件教學(xué)

自動(dòng)編程軟件（CAXA制造工程師）可以對(duì)加工的零件進(jìn)行建立模型、選定加工的機(jī)床、設(shè)置毛坯尺寸、設(shè)定切削用量、選擇工藝路線等，然后生成刀具路線，最后通過后處理以得到不同系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的數(shù)控加工程序代碼。目前很多零件的程序加工單都是用通過自動(dòng)編程軟件得到的，學(xué)生可以通過CAXA制造工程師對(duì)自動(dòng)編程有初步的了解。CAXA制造工程師中數(shù)控車床和數(shù)控銑床中從建模、選定機(jī)床、設(shè)定毛坯、設(shè)定起刀、退刀位置等自動(dòng)編程部分的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解自動(dòng)編程的流程，通過某個(gè)零件完成車削加工和銑削加工的自動(dòng)編程，并對(duì)得到的程序單進(jìn)行校驗(yàn)，模擬切削運(yùn)動(dòng)，提高學(xué)生的自動(dòng)編程和程序解讀能力。

數(shù)控加工仿真軟件（虛擬工廠）可以在計(jì)算機(jī)中模擬實(shí)訓(xùn)中心加工的整個(gè)過程。它能夠調(diào)用實(shí)訓(xùn)中心中的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等多套設(shè)備，對(duì)各種機(jī)床的功能介紹和操作方法詳細(xì)介紹，對(duì)機(jī)床的控制面板以及各功能區(qū)域進(jìn)行操作，以仿真加工的方式代替機(jī)床實(shí)際操作運(yùn)行。虛擬工廠對(duì)各部分功能有詳細(xì)的視頻講解和詳細(xì)的練習(xí)操作，學(xué)生對(duì)于自己不了解的部分可以通過視頻學(xué)習(xí)和練習(xí)。在機(jī)床基礎(chǔ)功能介紹部分，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好對(duì)各部分進(jìn)行充分認(rèn)識(shí)，為后續(xù)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)縮短時(shí)間。通過之前自動(dòng)編程或手動(dòng)編程編好的程序?qū)胩摂M工廠中進(jìn)行模擬加工可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序或者機(jī)床運(yùn)行存在的各種問題，這樣可以在保證學(xué)生安全的前提下扎扎實(shí)實(shí)地掌握理論知識(shí)并提高操作技能。

數(shù)控加工仿真軟件可以在實(shí)踐教學(xué)課時(shí)較少的情況下，讓學(xué)生提前了解機(jī)床的各部分功能，以及加工程序單的正確與否，為后續(xù)實(shí)踐課程節(jié)約更多時(shí)間。

3.4實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐課程教學(xué)是為了讓學(xué)生把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，處理實(shí)際問題的能力，在實(shí)踐教學(xué)中不斷改進(jìn)、完善理論和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過理論知識(shí)和數(shù)控加工仿真軟件教學(xué)以及自動(dòng)編程軟件的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械機(jī)構(gòu)、數(shù)控裝置、操作面板上各部分功能都有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，通過實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生可以更有效地吸收教學(xué)內(nèi)容，去實(shí)踐理論學(xué)習(xí)的內(nèi)容，再加上指導(dǎo)教師在上課的時(shí)候可以把握好重點(diǎn)，便于掌控每個(gè)學(xué)生的加工過程，讓學(xué)生更有效地完成實(shí)踐訓(xùn)練，教學(xué)效果得到較大的改善。

4結(jié)束語

總而言之，為了進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的綜合能力，通過課堂教學(xué)、軟件教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)一體化，加強(qiáng)從理論到實(shí)踐過程的訓(xùn)練，在實(shí)踐中摸索，努力進(jìn)行數(shù)控技術(shù)的課程改革，以培養(yǎng)更多工程實(shí)踐能力強(qiáng)的工程技術(shù)人才為目標(biāo)。每一種改革方法都有自身的不足，后續(xù)仍然須在實(shí)踐中摸索，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的鍛煉，力求培養(yǎng)出真正的數(shù)控技術(shù)人才。

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編輯/岳鳳