開放式虛實(shí)結(jié)合的數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究

蘇 虹，張國福，孟令威，毛志陽

（長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院，吉林 長春130122）

隨著德國“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”戰(zhàn)略的提出，我國正由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，新技術(shù)、新材料不斷地應(yīng)用到制造業(yè)領(lǐng)域，在這種發(fā)展形勢下，制造業(yè)對應(yīng)用型人才和創(chuàng)新型人才的需求日益增大，因此，高校應(yīng)該順應(yīng)發(fā)展趨勢，培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展和需求的人才[1]。

工程訓(xùn)練中心作為高校的實(shí)踐教學(xué)平臺，是培養(yǎng)高校學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識的重要教育環(huán)節(jié)，數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程作為工程實(shí)訓(xùn)重要的課程之一，因其具有集理論性、專業(yè)性和實(shí)踐性于一體的特點(diǎn)，對提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維具有重要的作用。為獲得良好的教學(xué)效果，本文提出將虛擬仿真技術(shù)融入數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，開展數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程。

1 數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)

數(shù)控加工技術(shù)具有實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，被高校廣泛推廣于工程實(shí)訓(xùn)課程中，對培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，提高創(chuàng)新意識具有重要意義[2]。

數(shù)控車削技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)內(nèi)容主要包括理論知識講解和實(shí)踐操作，在理論知識講解方面，數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程要求學(xué)生掌握數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)，操作面板，數(shù)控編程，加工過程等專業(yè)性知識，但由于專業(yè)性強(qiáng)，內(nèi)容相對枯燥以及教學(xué)時(shí)間限制等因素，導(dǎo)致學(xué)生對理論知識的掌握相對薄弱，進(jìn)而導(dǎo)致在實(shí)踐操作教學(xué)過程中，教學(xué)效果不理想。同時(shí)在開展數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)踐教學(xué)方面，由于實(shí)訓(xùn)場地和成本的限制，數(shù)控車設(shè)備數(shù)量無法滿足高人次的使用需求，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作機(jī)會(huì)少，實(shí)踐能力得不到提高，難以達(dá)到理想的教學(xué)效果。教學(xué)過程從理論知識講解直接向?qū)嵺`操作轉(zhuǎn)變，缺少模擬操作過程，在安全方面難以保證，因此為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，豐富教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生實(shí)踐能力，本文提出將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程中，彌補(bǔ)數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程中存在的不足。

2 虛實(shí)結(jié)合數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程

2.1 虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)集成了多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬出現(xiàn)實(shí)世界中的環(huán)境或物體，并通過仿真技術(shù)將虛擬環(huán)境與實(shí)體融合在一起，構(gòu)成一個(gè)與現(xiàn)實(shí)相似的虛擬環(huán)境[3-4]。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程中，能夠有效解決實(shí)訓(xùn)過程中實(shí)訓(xùn)場地和實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量的限制，增加了學(xué)生動(dòng)手操作機(jī)會(huì)；通過虛擬操作，讓學(xué)生熟悉數(shù)控車削操作流程，降低實(shí)際操作過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)虛擬的實(shí)驗(yàn)操作，不消耗器械和材料，減少了設(shè)備的損耗，節(jié)約了材料，大大降低了實(shí)訓(xùn)成本[5-6]。

2.2 虛實(shí)結(jié)合教學(xué)法

開展數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程，旨在提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，教學(xué)過程中，為提高學(xué)生的動(dòng)手能力，在充分利用虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢與特點(diǎn)之外，數(shù)控機(jī)床的實(shí)際操作過程也必不可少，因此要堅(jiān)持以實(shí)為本，虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)原則，開展數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程。

2.3 虛實(shí)結(jié)合在數(shù)控車實(shí)訓(xùn)中應(yīng)用

為更好的落實(shí)虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)原則，在數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)中引進(jìn)上海宇龍軟件工程有限公司研發(fā)的數(shù)控車加工仿真系統(tǒng)，以加工外螺紋為例，學(xué)生通過在虛擬仿真軟件上學(xué)習(xí)數(shù)控車加工外螺紋的主要過程，掌握數(shù)控車加工的操作方法。如圖1所示，為虛擬仿真軟件加工外螺紋的主要操作過程，圖2為加工外螺紋的數(shù)控車虛擬仿真軟件界面。

圖1外螺紋加工過程

圖2數(shù)控車虛擬仿真軟件界面

通過該軟件，學(xué)生能夠在電腦上模擬完成零件加工的全過程，熟練掌握數(shù)控車削加工操作方法，提高對數(shù)控車操作過程的熟練程度，如圖3所示，但僅僅是在數(shù)控車仿真軟件上進(jìn)行數(shù)控車實(shí)訓(xùn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要與實(shí)際的數(shù)控車削加工實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，充分培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，如圖4是學(xué)生現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)過程。

圖3虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)

圖4數(shù)控車加工實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場

3 開放式數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)體系

數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程是高校課程中受眾較多的課程之一，建立網(wǎng)上數(shù)控車削技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺，將課程的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、教學(xué)視頻等相關(guān)教學(xué)內(nèi)容分享到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)相關(guān)知識創(chuàng)造便捷條件，從而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，形成“互聯(lián)網(wǎng)+教育”理念下的開放式虛實(shí)結(jié)合的數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系。

4 結(jié) 語

虛擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)的數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程結(jié)合，利用虛實(shí)結(jié)合教學(xué)方式開展數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)教學(xué)，對提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，保障實(shí)踐教學(xué)安全，具有積極的促進(jìn)作用。開放式的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車削加工技術(shù)教學(xué)課程的資源共享，建立“互聯(lián)網(wǎng)+”教育形式的數(shù)控車削加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程，有效提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識和能力。