提高中職《數(shù)控設(shè)備與編程》教學(xué)實效的對策

摘要：針對技?！稊?shù)控設(shè)備與編程》課程教學(xué)中所存在的問題，提出了解決問題的五條合理途徑：注重工藝處理，講究有機整合；從感性中引導(dǎo)，在理性中提煉；結(jié)合實際系統(tǒng)，遵循程序規(guī)范；加強仿真演練，體驗實操技能；探求教學(xué)規(guī)律，突破知識難點。

關(guān)鍵詞：中職；數(shù)控設(shè)備與編程；教學(xué)實效

隨著各技校數(shù)控技術(shù)專業(yè)建設(shè)的迅猛發(fā)展，如何提高專業(yè)教學(xué)的科學(xué)性和實效性變得更引人關(guān)注，課程改革已成為當(dāng)務(wù)之急。與此同時，嘗試教學(xué)、項目教學(xué)、模塊一體化教學(xué)等新的專業(yè)教學(xué)理念和手段又不斷應(yīng)運而生，并在探索實踐中日趨成熟，給數(shù)控專業(yè)教學(xué)帶來了無限的激情和活力。在整個專業(yè)課程體系中，《數(shù)控設(shè)備與編程》作為一門必修且與實踐密切聯(lián)系的主干專業(yè)理論課程，其在知識和能力結(jié)構(gòu)中所占據(jù)的核心地位已顯而易見。但是，在以往的教學(xué)中，因受硬件設(shè)備不足、數(shù)控系統(tǒng)雜亂、教學(xué)理念落后及手法單一等因素的制約，《數(shù)控設(shè)備與編程》教學(xué)中曾出現(xiàn)理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)的問題，學(xué)生對所獲知識學(xué)而不用、學(xué)不能用等弊端一覽無余，從而極大地挫傷了學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)熱情，也無法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。因此，對教授該課的教師來說，如何真正改善和提高該課程教學(xué)的科學(xué)性和實效性顯得尤為重要。筆者在近幾年的教學(xué)中一直在進行努力探索和積極嘗試，并從中總結(jié)出以下較為合理的途徑和對策。

注重工藝處理，講究有機整合

《數(shù)控設(shè)備與編程》課程教學(xué)側(cè)重點是數(shù)控機床的程序編制。例如，在第四章《數(shù)控車床的編程與操作》的講解中，大多數(shù)教師可能會重點突出講解數(shù)控車編程的功能指令和不同加工內(nèi)容的程序編制方法，這當(dāng)然無可爭議。但是，很多學(xué)生在自己首次接觸實際的零件圖紙時，常會感到無從下手，雖有能力較強的學(xué)生能熟悉指令和編寫程序，可是無法在實際操作時應(yīng)用自如。出現(xiàn)問題的原因就在于，此時學(xué)生還缺少或沒有正確的工藝思路和實踐體會。因此，在教學(xué)中，強化工藝處理，并且融合所必需的專業(yè)理論和實踐技能，已成為有效解決這一癥結(jié)的立足點和突破口。尤其是實際數(shù)控加工工藝知識，更要求教師重點講授，主要內(nèi)容包括圖紙分析（零件結(jié)構(gòu)工藝性、輪廓幾何要素、精度及技術(shù)要求等）、數(shù)學(xué)處理（基點和節(jié)點的計算方法和技巧）、工藝方案和加工路線確定（加工方法、階段、工序、順序、機床設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)、工件坐標(biāo)系、對刀點和換刀點、測量和檢驗方法、熱處理等）以及毛坯、夾具、刀具、切削用量、量具的合理選擇等工藝準(zhǔn)備和要點，這些知識已成為數(shù)控程序編制的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

對《數(shù)控銑床的編程與操作》、《加工中心編程與操作》、《數(shù)控特種加工設(shè)備編程與操作》等章節(jié)的教學(xué)處理也同樣必須注重工藝分析，突破工藝難點，并力求與其他專業(yè)理論知識（如《數(shù)控加工技術(shù)》、《機械制造工藝學(xué)》、《機械制圖》、《公差與配合》、《金屬材料學(xué)》等課程）和實踐操作技能（如金工、鉗工等實訓(xùn)）有機整合、同步并進。當(dāng)學(xué)生對該課程知識之間的銜接、課程知識的有效性和實用性有一個更客觀的認(rèn)識和更深刻的理解時，后階段的編程教學(xué)和實操訓(xùn)練必將會有事半功倍的效果。

從感性中引導(dǎo)，在理性中提煉

當(dāng)學(xué)生剛接觸《數(shù)控機床與編程》時，對一些專業(yè)理論重點和難點知識的理解會有難度。在教學(xué)中，針對這一問題，筆者所采用的方法是從感性中引導(dǎo)學(xué)生，在理性中提煉知識。如在第二章《數(shù)控加工設(shè)備的典型機械結(jié)構(gòu)》中，數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、自動換刀裝置、排屑裝置等典型機械結(jié)構(gòu)的教學(xué)，筆者不僅僅只利用單一的文字和一些簡要的圖示、視頻去進行抽象的描述，而是圍繞教學(xué)重點和難點提出若干問題和任務(wù)，讓學(xué)生感性接觸實際的結(jié)構(gòu)模型和機床設(shè)備，在直觀環(huán)境中，通過師生的共同觀察、演練、分析、討論、歸納、總結(jié)，驅(qū)動學(xué)生協(xié)作解決提出的問題，完成布置的任務(wù)。經(jīng)過幾個環(huán)環(huán)相扣的實踐環(huán)節(jié)，促使學(xué)生對系統(tǒng)和機構(gòu)的組成、特點、功能、工作原理等知識點在理性方面有一定的認(rèn)識，從而對知識的理解更深入、掌握更牢固。

在數(shù)控車和數(shù)控銑的編程功能指令講解中，學(xué)生初始階段往往會對指令的內(nèi)在含義不能正確理解，在實際應(yīng)用中感覺茫然。如程序指令中快速定位G00和直線插補G01的區(qū)別，圓弧插補G02和G03的順逆判別，復(fù)合固定循環(huán)G71、G72、G73、G70的應(yīng)用格式和軌跡路線差異等知識點的理解，學(xué)生往往感覺有難度。而要想取得理想的教學(xué)效果，必須從感性入手——結(jié)合在數(shù)控仿真軟件中的模擬加工演練，通過指令在實際中的真正應(yīng)用和體現(xiàn)的功能特點，更有效地引導(dǎo)學(xué)生在理性中切實理解和掌握知識。

結(jié)合實際系統(tǒng)，遵循程序規(guī)范

在《數(shù)控設(shè)備與編程》課程教學(xué)中，必須客觀面對和有效解決一個實際問題，就是教材中所涉及的數(shù)控系統(tǒng)和實際所用數(shù)控系統(tǒng)不一致。如果不能妥善處理這一問題，學(xué)生所編程序在實際數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用就會因犯規(guī)而出錯。因此，教學(xué)中要求學(xué)生對編程中程序名、程序指令、程序段及程序格式的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不折不扣地照章執(zhí)行。

尤其在初學(xué)階段，學(xué)生基礎(chǔ)不牢，如果教師過多地從編程簡化上去引導(dǎo)學(xué)生，必將使學(xué)生在實際應(yīng)用中遇到障礙，并有可能埋下事故的隱患和在真實加工時出現(xiàn)零件報損。在教學(xué)中，教師不能從本本出發(fā)，而要以現(xiàn)有的實際數(shù)控系統(tǒng)為依據(jù)，在理解和掌握程序編制共性的同時，更要抓住和突出不同數(shù)控系統(tǒng)的個性特點。如準(zhǔn)備功能指令G90、G94在華中世紀(jì)星和FANUN兩個系統(tǒng)中的含義和應(yīng)用各不相同，教學(xué)中教師應(yīng)按實講透，讓學(xué)生盡早走出編程誤區(qū)，更好地培養(yǎng)學(xué)生掌握規(guī)范的編程習(xí)慣。

加強仿真演練，體驗實操技能

《數(shù)控設(shè)備與編程》雖為專業(yè)理論課程，但要求與實踐相結(jié)合，教師要充分調(diào)動和激發(fā)學(xué)生更高的學(xué)習(xí)熱情，促進學(xué)生更靈活和更牢固地掌握所學(xué)知識。在教學(xué)中，教師有必要圍繞重點和難點知識安排適時的實操練習(xí)。

學(xué)生實訓(xùn)的形式主要集中在數(shù)控車、銑或加工中心的仿真演練和實操體驗上。仿真演練既是對所編程序正確性的驗證，又是進入實操加工前的練兵。雖是在虛擬環(huán)境中的模擬加工，教學(xué)時教師仍應(yīng)嚴(yán)格要求學(xué)生高度重視整個操作流程的規(guī)范性和合理性，注意與實操環(huán)節(jié)和步驟的緊密銜接。對于仿真練習(xí)中常見的一些問題，如系統(tǒng)未啟動、回零后未切換到JOG或HND模式、小心碰刀、X或Y軸方向超程、對刀時機床主軸未開啟、程序保護鎖未打開、程序輸入和格式錯誤、加工時未切換到自動模式、更換工件時請將主軸停轉(zhuǎn)等等問題，進行正確分析和及時解決，以此為實操加工打下扎實的基礎(chǔ)。實踐出真知，對理論知識的理解和掌握離不開來自實踐的檢驗。因此，實操訓(xùn)練能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高，紙上談兵只會帶來枯燥乏味。

雖有時只能演練幾個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)（如系統(tǒng)啟動、工件和刀具安裝、對刀操作、程序輸入、程序校驗、試切加工、精度檢測等），但足讓學(xué)生受益匪淺，尤其對各功能指令、程序段和程序格式、對刀點和換刀點、工件坐標(biāo)系和機床坐標(biāo)系、加工路線等理論知識學(xué)生會有更深入和透徹的理解。

探求教學(xué)規(guī)律，突破知識難點

教學(xué)要遵循規(guī)律，更要探求規(guī)律、挖掘規(guī)律。由于規(guī)律在教學(xué)中所帶來的積極作用，筆者在《數(shù)控設(shè)備與編程》課程幾年的教學(xué)中一直努力追求，并借此找到一條教和學(xué)的捷徑。例如，對數(shù)控車程序起始和結(jié)束段格式書寫順序，手工排刀時直線、錐度、凹凸圓弧、螺紋等基本形狀的走刀要求，復(fù)合固定循環(huán)（G71、G72、G73、G70）的應(yīng)用和軌跡特點，節(jié)點和基點的計算技巧（包括相似三角形等比關(guān)系、勾股定理、三角函數(shù)、直線和圓弧的聯(lián)立方程、橢圓、雙曲線、拋物線等三角和幾何的計算方法）等等。

參考文獻：

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

[2]朱鵬超.數(shù)控加工技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]李蓓華.數(shù)控機床操作工[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004.

作者簡介：

張獻忠（1968—），浙江紹興人，浙江省紹興市技工學(xué)校講師，研究方向為機械數(shù)控技術(shù)。

（本欄責(zé)任編輯：尚傳梅）