淺談手工編程能力對數(shù)控專業(yè)中職生可持續(xù)發(fā)展的影響

劉棋

摘要：由機(jī)械代替普通人力已經(jīng)是機(jī)械制造業(yè)不可逆轉(zhuǎn)的未來，如果不能及時(shí)改變學(xué)生們的固有認(rèn)知習(xí)慣，數(shù)控專業(yè)中職生將會面臨既沒有過硬的文化素質(zhì)，又不具備高深的專業(yè)理論，在與更高院校畢業(yè)的同齡人競爭中難免淪落為淘汰者。要么成為終將被機(jī)器代替的初級勞動者，要么改變行業(yè)在新的環(huán)境中尋找出發(fā)點(diǎn)，作為老師，必須要讓數(shù)控專業(yè)中職生認(rèn)清這一點(diǎn)。如何在困境中尋求突破，只能提升自身的可持續(xù)發(fā)展能力。

關(guān)鍵詞：編程能力;可持續(xù)發(fā)展

0? 引言

科技的日新月異帶來了知識的快速更迭，教師在培養(yǎng)傳統(tǒng)的技能型人才時(shí)，單純的動手能力的提高已不足以讓學(xué)生適應(yīng)復(fù)雜多變的就業(yè)環(huán)境。學(xué)生在走出學(xué)校，踏入工作崗位時(shí)往往面對的都是陌生的工作環(huán)境、陌生的設(shè)備，陌生的工藝流程以及與之對應(yīng)的完全陌生的知識。作為代表加工制造行業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)力的數(shù)控專業(yè)，尤為如此。為了能讓孩子們在短短的三年中職生涯中具備面對機(jī)遇和挑戰(zhàn)的能力，在校期間教師培養(yǎng)學(xué)生不僅要從知識層面對他們進(jìn)行武裝，更要在綜合能力上將他們提升到一個(gè)全新的層次。這其中最重要的莫過于對學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及與應(yīng)用，數(shù)控專業(yè)的中職生往往在剛剛具備基本的手工編程能力后就會接觸到計(jì)算機(jī)輔助編程與制造，新穎而迅捷的編程手段促使很多學(xué)生將精力與熱情投入其中，他們往往都會忽略了手工編程能力的鞏固與提高。然而，手工編程能力不同于普通的動手能力，它是專業(yè)能力的一種綜合體現(xiàn)。它代表了識圖、程序編寫、工藝方案制定、刀具路徑規(guī)劃、工夾量具選擇。最終形成的是學(xué)生利用已有工具，制定合理方案，在加工中調(diào)試調(diào)整，分析解決問題的能力。而普遍情況下，學(xué)生不缺乏動手能力，恰恰是動手時(shí)，對自己所做事情缺乏清晰的判斷和有效的調(diào)整，最終導(dǎo)致的結(jié)果就是，學(xué)生掌握了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)自動編程技術(shù)，卻無法解決實(shí)際的零件加工問題。所以，在平時(shí)的日常教學(xué)中一味地偏重自動編程而忽視手動編程只會導(dǎo)致學(xué)生的專業(yè)根基淺薄，且容易將學(xué)生的能力集中在了一款或幾款編程軟件上而不是真正的程序編制上。

或許有人會提出這樣的疑問：在“互聯(lián)網(wǎng)+”主導(dǎo)的工業(yè)4.0時(shí)代，不去關(guān)注自動編程而仍然墨守成規(guī)地強(qiáng)調(diào)手動編程是不是脫離時(shí)代了？而我想說明的是：我們培養(yǎng)的學(xué)生雖然生活在這個(gè)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)的時(shí)代，但他們的認(rèn)知水平和綜合能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠融入其中。雖然數(shù)控加工在制造業(yè)中代表了高精度，高效率，高度自動化，但我們?nèi)匀灰逦乜吹?，工業(yè)機(jī)器人，3D打印等領(lǐng)域已經(jīng)在具備以上特點(diǎn)的同時(shí)從互聯(lián)互通上完全超越了數(shù)控機(jī)床。在數(shù)控專業(yè)高速發(fā)展十幾年后幾近飽和之時(shí)，想要學(xué)生持續(xù)性地發(fā)展，若能進(jìn)入這些高新技術(shù)領(lǐng)域固然是好的選擇。學(xué)習(xí)軟件容易，跨專業(yè)門檻難。是用熟練的軟件使用能力還是用堅(jiān)實(shí)的編程素養(yǎng)作那塊敲門磚，我想答案是顯而易見的。

如果將學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展范圍確定在本專業(yè);有聯(lián)系的相關(guān)專業(yè);與本專業(yè)截然不同的其它專業(yè)三個(gè)方面的話，我認(rèn)為，手工編程就是形成持續(xù)性發(fā)展的能力核心。

1? 手工編程能力在本專業(yè)的地位

在現(xiàn)行的教育體制中，學(xué)生在進(jìn)入職業(yè)教育前是很難有機(jī)會對所選專業(yè)進(jìn)行深入的體驗(yàn)。因此，進(jìn)入職業(yè)學(xué)校后學(xué)生對專業(yè)的選擇更多依賴其在社會中的作用及其影響力，結(jié)合崗位舒適度與便利性對從業(yè)者認(rèn)同感和歸屬感的影響與日俱增，數(shù)控專業(yè)在近幾年已經(jīng)成為了機(jī)械制造大類中的“熱門專業(yè)”。雖然相比傳統(tǒng)機(jī)械加工，數(shù)控制造在工作環(huán)境的舒適和勞動強(qiáng)度的改善上已判若云泥，但學(xué)生對于專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和技術(shù)能力的形成，機(jī)械加工專業(yè)內(nèi)部間幾無差別。甚至在專業(yè)學(xué)習(xí)中，鉗工加工和普通機(jī)床加工對學(xué)生形成工藝與精度的概念遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了數(shù)控加工本身。在日常的教學(xué)中，我已經(jīng)多次發(fā)現(xiàn)了學(xué)生存在眼高手低的情況：雖然他們對程序指令的掌握已經(jīng)嫻熟，但缺少了工藝基礎(chǔ)的支撐，最終零件的加工仍然問題重重，這也間接導(dǎo)致了教學(xué)中時(shí)常出現(xiàn)的“學(xué)得好卻做不好”的情況。

因此，專業(yè)教學(xué)中關(guān)注手工編程就是將教育的重點(diǎn)放在夯實(shí)基礎(chǔ)上，只有循序漸進(jìn)的熏陶和影響才能逐步將學(xué)生的認(rèn)知引導(dǎo)到本專業(yè)中來。同樣，學(xué)生只有具備牢靠的手工編程能力后，才能更好地將軟件編程等融入到自身的知識體系中，形成完整的自動化加工概念，在他們進(jìn)入高職或更高學(xué)府接觸更先進(jìn)的數(shù)控專業(yè)技術(shù)前，搭建一個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)平臺。

所以，盡管在信息技術(shù)如此發(fā)達(dá)的當(dāng)下，不論是數(shù)控專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制定還是逐漸從試行發(fā)展到全面實(shí)施的數(shù)控專業(yè)學(xué)業(yè)水平測試，數(shù)控專業(yè)培養(yǎng)的核心都指向了手動編程能力。因?yàn)橹新氹A段，培養(yǎng)學(xué)生的重點(diǎn)本就應(yīng)該放在專業(yè)概念的構(gòu)建、基礎(chǔ)知識的掌握，專業(yè)基本素養(yǎng)的形成上。

2? 手工編程能力在有聯(lián)系專業(yè)學(xué)習(xí)中的作用

科技進(jìn)步不僅拉低了生產(chǎn)制造成本，更拉近了學(xué)生與生產(chǎn)實(shí)際的距離。曾經(jīng)只出現(xiàn)在書本上的概念，如今都被匯聚成一套套設(shè)備展示到了學(xué)生們的面前。問題是，學(xué)生們做好了了解這些知識的準(zhǔn)備了嗎？

為了開闊學(xué)生視野，拓展專業(yè)發(fā)展方向，在中職校并沒有工業(yè)機(jī)器人專業(yè)開設(shè)計(jì)劃前，我校采購了若干臺工業(yè)機(jī)器人作為選修科目開放給機(jī)電一體化和數(shù)控專業(yè)。本來認(rèn)為順理成章的延伸性學(xué)習(xí)，在我們的學(xué)生身上卻出現(xiàn)了重重問題，并且這些問題的矛頭都指向了學(xué)生手動編程能力的薄弱。

首先，在坐標(biāo)系的運(yùn)用上，雖然數(shù)控系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器人都存在基礎(chǔ)坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系，工具（刀具）坐標(biāo)系的區(qū)別，但方向的判斷和坐標(biāo)系的選擇截然不同。坐標(biāo)系的形成在數(shù)控知識體系中是非常重要的一環(huán)，然而學(xué)習(xí)過程中，許多同學(xué)掌握不充分，僅僅依靠死記硬背將使用方法固化了下來，到了機(jī)器人坐標(biāo)系的使用中完全無法形成有效的互融互通，以至于無法進(jìn)一步利用坐標(biāo)系進(jìn)行有效的偏移。最終的結(jié)果必然是學(xué)習(xí)能動性的降低，專業(yè)拓展學(xué)習(xí)的徒勞無功。

其次，手動編程著重鍛煉了學(xué)生在實(shí)操階段中，綜合運(yùn)用機(jī)床，刀具，量具合理解決零件制造的能力。如何有效地規(guī)避因夾具或刀具問題在加工中出現(xiàn)無法實(shí)現(xiàn)軌跡到達(dá)，是需要學(xué)生通過大量的手動編程并調(diào)試運(yùn)行才得以實(shí)現(xiàn)的。數(shù)控加工強(qiáng)調(diào)的是刀具軌跡控制和切削用量的合理選擇，解決刀具和零件輪廓相互干涉的問題提高了學(xué)生精準(zhǔn)控制的能力;針對不同材質(zhì)、加工階段、加工方法選擇與之對應(yīng)的切削用量鍛煉了學(xué)生因勢利導(dǎo)，隨機(jī)應(yīng)變的反應(yīng)能力。在機(jī)器人程序編制中，機(jī)器人本體需要和外部設(shè)備頻繁地通信，不同的通信地址、信號類型需要學(xué)生轉(zhuǎn)換手動編程的思路加以理解記憶;機(jī)器人在行動路徑規(guī)劃時(shí)，由于串聯(lián)機(jī)械臂的聯(lián)動機(jī)制導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)軸超限、運(yùn)行死點(diǎn)的問題，數(shù)控刀具路徑規(guī)劃中干涉問題的解決也為學(xué)生提供了思路。如若在手動編程的學(xué)習(xí)中掌握淺薄，甚至一味地依賴自動編程軟件來規(guī)避實(shí)際當(dāng)中出現(xiàn)的問題，是無法在機(jī)器人學(xué)習(xí)中提供足夠的能力支持的。

再次，手動編程中宏程序的運(yùn)用打開了學(xué)生的邏輯思維空間。宏程序不僅需要對程序格式和工藝過程有深入理解，還對學(xué)生的數(shù)學(xué)計(jì)算能力提出了較高的要求;學(xué)生使用編程指令實(shí)現(xiàn)的循環(huán)動作同樣可以利用宏程序達(dá)到相同的目的，可以說宏程序?qū)?shù)控專業(yè)的學(xué)生真正帶入了編程領(lǐng)域。宏程序?qū)W習(xí)中的while、for語句源自計(jì)算機(jī)語言，和工業(yè)機(jī)器人程序語言同本同源，掌握了手動編程，極大地降低了學(xué)生學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人編程的難度，提高了他們掌握一門新興技術(shù)的可能。恰恰這些都是編程軟件所不具備的，因?yàn)榫幊誊浖闹饕δ芫褪呛喕h(huán)，用強(qiáng)大的計(jì)算能力模擬出復(fù)雜的循環(huán)，學(xué)生只會使用軟件而不能手動編程，在相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)上何談基礎(chǔ)，何談發(fā)展。

總之，通過工業(yè)機(jī)器人選修課的教育教學(xué)，我發(fā)現(xiàn)手動編程能力的確成為了數(shù)控專業(yè)學(xué)生區(qū)別機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的主要標(biāo)志。在工業(yè)機(jī)器人工作站分組學(xué)習(xí)當(dāng)中，他們在工業(yè)機(jī)器人本體編程學(xué)習(xí)部分體現(xiàn)出的極大優(yōu)勢，就像機(jī)電一體化學(xué)生掌握PLC及聯(lián)調(diào)一樣明顯。

3? 手工編程能力在進(jìn)入其他專業(yè)時(shí)的影響

數(shù)控專業(yè)在機(jī)械制造專業(yè)類別中又因設(shè)備本身的巨大優(yōu)勢，經(jīng)常被冠上“輕松”、“偷懶”的帽子，在從事數(shù)控專業(yè)課教學(xué)近幾年中，學(xué)生中出現(xiàn)“手不能提，肩不能挑”者的情況愈發(fā)頻繁。由機(jī)械代替普通人力已經(jīng)是機(jī)械制造業(yè)不可逆轉(zhuǎn)的未來，如果不能及時(shí)改變學(xué)生們的固有認(rèn)知習(xí)慣，數(shù)控專業(yè)中職生將會面臨既沒有過硬的文化素質(zhì)，又不具備高深的專業(yè)理論，在與更高院校畢業(yè)的同齡人競爭中難免淪落為淘汰者。要么成為終將被機(jī)器代替的初級勞動者，要么改變行業(yè)在新的環(huán)境中尋找出發(fā)點(diǎn)，作為老師，必須要讓數(shù)控專業(yè)中職生認(rèn)清這一點(diǎn)。如何在困境中尋求突破，只能提升自身的可持續(xù)發(fā)展能力。

一直以來，習(xí)慣和方法雙方面的薄弱都是阻礙中職生進(jìn)步的主因。而鍛煉手動編程能力可以有效糾正學(xué)生依賴心理，將解決問題的方法端正到自身上來;同時(shí)，手動編程可以提升學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整的能力，培養(yǎng)他們在面對未知過程中的堅(jiān)強(qiáng)心理素質(zhì)。正視自身是他們能夠奮進(jìn)前行的唯一選擇。中職階段學(xué)生有豐富多彩的課余生活，也有形式各樣的比賽提供鍛煉，在明確以手工編程能力提高為抓手改變現(xiàn)狀后，很多學(xué)生都能在不同的領(lǐng)域如主持，演講，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中完成了自我突破，尋找到了課程以外的興趣點(diǎn)和關(guān)注點(diǎn)。我和孩子們交流心得時(shí)感受最深的就是，孩子們的方法多變了、手段靈活了、意志力提高了，這些不正是我們期待中的可持續(xù)發(fā)展所需要的基本素質(zhì)嗎？

《職業(yè)教育國二十條》已經(jīng)為職業(yè)教育的發(fā)展明確了方向，《大國工匠》等主流媒體制作更是堅(jiān)定了職業(yè)教育者的信心。我時(shí)常引用其中高鐵“智造”專家劉云清的故事激勵我的學(xué)生：“同學(xué)們，中專學(xué)歷出身，卻能帶著一批博士、碩士自主研發(fā)，何其壯哉！這鮮活的事實(shí)，難道不是你們的夢想嗎？”。培養(yǎng)和提升中職生的職業(yè)素養(yǎng)，拉近他們與普通高中生之間的差距，甚至謀求在動手能力方面實(shí)現(xiàn)彎道超車，一直是職業(yè)教育從業(yè)者勞形苦心，砥礪前行的動力源泉。將手動編程能力作為數(shù)控專業(yè)中職生的核心素質(zhì)加以培養(yǎng)，正是我在日常教學(xué)中通過反復(fù)強(qiáng)調(diào)和訓(xùn)練希望學(xué)生學(xué)生能夠達(dá)到的。

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