數(shù)控仿真在中職教育的創(chuàng)新應(yīng)用

鄧玉倫

【摘 要】數(shù)控仿真軟件在中職數(shù)控專業(yè)教學(xué)中運(yùn)用非常普及，它在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、緩解機(jī)床數(shù)量不足等方面發(fā)揮了重要作用。但是，不同的學(xué)校在仿真軟件的應(yīng)用方面還有較大差距，本文以重慶市育才職業(yè)教育中心數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)為例，從一名長(zhǎng)期從事數(shù)控專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)人員的視角闡述中職學(xué)校對(duì)仿真軟件的應(yīng)用實(shí)踐，為其他中職學(xué)校數(shù)控專業(yè)教學(xué)提供參考。

【關(guān)鍵詞】中職教育 數(shù)控仿真 實(shí)訓(xùn)教學(xué)

數(shù)控仿真是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)控加工操作過程進(jìn)行模擬仿真的一門新技術(shù)，該技術(shù)是面向?qū)嶋H生產(chǎn)過程的機(jī)床仿真操作，加工過程三維動(dòng)態(tài)逼真再現(xiàn)，能使每一位學(xué)生，對(duì)數(shù)控加工建立感性認(rèn)識(shí)，可以反復(fù)動(dòng)手進(jìn)行數(shù)控加工操作，有效地解決了因數(shù)控設(shè)備昂貴和有一定危險(xiǎn)性，很難做到每位學(xué)生一人一機(jī)的問題。它不但效率高，成本低，可操作性強(qiáng)，而且安全，性能穩(wěn)定，在數(shù)控機(jī)床教學(xué)領(lǐng)域里發(fā)揮著越來越重要的作用。2015年5月19日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》，明確了智能制造是建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的主攻方向，這不僅需要大量的的研究型人才，同時(shí)也需要我們中職學(xué)校培養(yǎng)大量的與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相適應(yīng)的應(yīng)用型人才。隨著數(shù)字化制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用與成熟，對(duì)技能型人才提出了更高的要求。各個(gè)學(xué)校都在不斷完善實(shí)訓(xùn)條件，探索有效的教學(xué)方法，為學(xué)生提供更科學(xué)、合理、優(yōu)質(zhì)、高效的實(shí)訓(xùn)教學(xué)場(chǎng)地，提升教學(xué)質(zhì)量和水平。數(shù)控仿真系統(tǒng)作為基于虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真軟件，廣泛應(yīng)用于數(shù)控加工操作技能培訓(xùn)和考核。近年來，隨著數(shù)控加工技術(shù)的進(jìn)步和普及程度的提高，人們通過不斷完善軟件的功能、提升仿真度、降低應(yīng)用條件等，充分挖掘仿真軟件的潛力，讓其為我們的教學(xué)、培訓(xùn)、鑒定等發(fā)揮更大的作用。

一、輔助進(jìn)行編程指令教學(xué)

數(shù)控技術(shù)是集數(shù)字控制、機(jī)械加工、電工等知識(shí)于一體的綜合學(xué)科，而中職學(xué)生普遍理論知識(shí)薄弱、自主學(xué)習(xí)能力差、學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，學(xué)生對(duì)數(shù)控知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解有一定的難度。

如數(shù)控車工手動(dòng)編程指令G71，作為一個(gè)非常實(shí)用、常用的外（內(nèi)）圓粗車復(fù)合循環(huán)指令，學(xué)生在學(xué)習(xí)特別是初學(xué)時(shí)對(duì)各字段的含義、編程格式、走刀路線等，很不容易理解，所以很難運(yùn)用G71指令編制出科學(xué)、合理的零件加工程序。為此，我們利用仿真軟件來對(duì)學(xué)生編寫的典型零件加工程序（包含G71指令）進(jìn)行校驗(yàn)、試車，讓學(xué)生學(xué)習(xí)理解吃刀量△d、退刀量r、X方向精車余量△x/2、Z方向精車余量△z的含義，同時(shí)在仿真系統(tǒng)的指導(dǎo)下，完成工件安裝、刀具安裝、對(duì)刀、工件試切、零件測(cè)量等操作流程，有利于學(xué)生更好的理解數(shù)控編程指令，弄清各字段含義、編程格式、走刀路線等（如圖）。對(duì)G71在車削外圓和內(nèi)孔、左偏刀和右偏刀、前置刀架和后置刀架等在編程上的不同進(jìn)行區(qū)分。通過這種簡(jiǎn)便、生動(dòng)、直觀的形式將數(shù)控知識(shí)展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生能夠快速理解數(shù)控編程知識(shí)，從而提高他們對(duì)數(shù)控知識(shí)的掌握程度。

二、助力理實(shí)一體化教學(xué)改革

當(dāng)前，很多中職學(xué)校都在大力推行理實(shí)一體化教學(xué)法。該教學(xué)法打破理論課和實(shí)訓(xùn)課的界限，將某門課程的理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、生產(chǎn)、技術(shù)服務(wù)融于一體，教學(xué)環(huán)節(jié)相對(duì)集中，由同一教師主講，教學(xué)場(chǎng)所直接安排在實(shí)驗(yàn)室或?qū)嵱?xùn)車間，來完成某個(gè)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)。師生雙方邊教、邊學(xué)、邊做，理論和實(shí)踐交替進(jìn)行，直觀和抽象交錯(cuò)出現(xiàn)，沒有固定的先實(shí)后理或先理后實(shí)，而是理中有實(shí)，實(shí)中有理，突出學(xué)生動(dòng)手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。它非常適合如控制技術(shù)、數(shù)控編程加工、測(cè)量技術(shù)、烹飪等不深入現(xiàn)場(chǎng)無法講授的課程。

有數(shù)控專業(yè)的中職學(xué)校，基本上都建有數(shù)控加工仿真實(shí)訓(xùn)室，專門開設(shè)數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)課程。而在數(shù)控機(jī)床上實(shí)際加工，則安排另外的時(shí)間、到另外的數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行。仿真和實(shí)踐分別、獨(dú)立的進(jìn)行，便于各自的教學(xué)、管理，但存在很多不足之處，如學(xué)生在進(jìn)行仿真學(xué)習(xí)后，沒有及時(shí)上機(jī)床實(shí)踐學(xué)習(xí)，不利于技能的鞏固，待到下次上機(jī)床實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)容易因操作不熟練而引起安全事故。

我校將數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)與數(shù)控機(jī)床加工科學(xué)地融為一體。在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)基地，為每臺(tái)數(shù)控機(jī)床配備一臺(tái)計(jì)算機(jī)，并安裝數(shù)控加工仿真和繪圖編程軟件，學(xué)生在機(jī)床實(shí)際操作之前，先聽老師講解，再進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真操作，通過仿真操作進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)床操作要領(lǐng)、步驟，確定加工程序無誤后才直接將仿真加工后的加工程序傳輸?shù)綑C(jī)床再進(jìn)行機(jī)床實(shí)際切削加工操作。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，，大大減小了學(xué)生因操作錯(cuò)誤引發(fā)的安全事故，增強(qiáng)了學(xué)生的自信，讓學(xué)生鞏固了機(jī)床操作的要領(lǐng)，同時(shí)又緩解了學(xué)生多機(jī)床少的矛盾。

三、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心

行業(yè)企業(yè)對(duì)數(shù)控專業(yè)畢業(yè)生的崗位能力需求決定了學(xué)生在編程和加工方面應(yīng)掌握的知識(shí)和技能，尤其是加工方面需要積累一定的理論知識(shí)及操作技能。數(shù)控機(jī)床是集數(shù)字控制、電氣、機(jī)械于一體的綜合設(shè)備，對(duì)中職學(xué)生來說有一定的學(xué)習(xí)難度，特別是數(shù)控加工，存在設(shè)備、工件等的高速運(yùn)動(dòng)，客觀上存在一定的危險(xiǎn)性。以致于一些學(xué)生在出現(xiàn)撞刀等現(xiàn)象后產(chǎn)生了恐懼、退縮、害怕等心理，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控專業(yè)技能的自信心產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

近年在數(shù)控車工、數(shù)控銑工實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，教師充分利用數(shù)控仿真軟件的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生在機(jī)床上對(duì)刀之前，首先在仿真軟件上進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)刀操作，確定無誤后再在機(jī)床上操作；在機(jī)床上進(jìn)行首件試切前，首先在仿真軟件上進(jìn)行試切，通過這樣計(jì)算機(jī)仿真和在真實(shí)機(jī)床上操作交替進(jìn)行，通過仿真系統(tǒng)幫助學(xué)生及時(shí)找出操作過程中存在的問題，并與教師一起及時(shí)改正，這就使得在機(jī)床上實(shí)際加工時(shí)最大限度的避免程序錯(cuò)誤、誤操作等引起的加工錯(cuò)誤、撞刀、甚至是機(jī)床設(shè)備損壞，危及人身安全等事件的發(fā)生。不僅有利于幫助學(xué)生積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、提升動(dòng)手操作能力，同時(shí)最大可能保證不發(fā)生安全事故，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，收到了非常好的教學(xué)效果。

四、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力

中職教育面對(duì)的學(xué)生群體文化基礎(chǔ)比較薄弱，自主學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式效果不好，就需要靈活應(yīng)用和創(chuàng)新教學(xué)方法?，F(xiàn)代教育心理學(xué)研究表明，教師應(yīng)從培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣開始，正視學(xué)生的實(shí)際，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和探索問題的熱情，讓其體驗(yàn)學(xué)習(xí)成功的喜悅，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變?！芭d趣是最好的老師”，數(shù)控仿真軟件的教學(xué)應(yīng)用就是一個(gè)較好的觸發(fā)器。它有別于傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床教學(xué)的枯燥、復(fù)雜、操作性要求高等，它喚醒了學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生對(duì)新知識(shí)新技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生了一種急于探究的心情，而且學(xué)生可以積極參與，親身體驗(yàn)，在動(dòng)手操作的過程中激發(fā)動(dòng)力，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的成果。培養(yǎng)動(dòng)手性人才，這一點(diǎn)對(duì)于中職教育尤為重要。

我校作為國(guó)家中等職業(yè)教育改革發(fā)展示范學(xué)校、國(guó)家級(jí)高技能人才培訓(xùn)基地，除了全日制中職學(xué)生教學(xué)外，還承擔(dān)了大量的農(nóng)民工轉(zhuǎn)崗培訓(xùn)、退役士兵就業(yè)培訓(xùn)、數(shù)控車工職業(yè)技能等級(jí)鑒定及培訓(xùn)等任務(wù)。而數(shù)控仿真加工的創(chuàng)新運(yùn)用，對(duì)于我們豐富教學(xué)內(nèi)容和手段具有十分重要作用。未來，我們將不斷總結(jié)、探索，讓數(shù)控仿真技術(shù)為中職數(shù)控專業(yè)的發(fā)展發(fā)揮更大作用。

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