“數(shù)控編程”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

朱永 王紅軍

摘要：為適應(yīng)新形勢的教學(xué)要求，對數(shù)控編程課程中的多個環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革，并引入數(shù)控加工仿真軟件輔助教學(xué)。通過精選理論內(nèi)容的教學(xué)，加強(qiáng)多媒體教學(xué)手段的應(yīng)用，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)引入項(xiàng)目教學(xué)法，改進(jìn)考核方式等，使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高，學(xué)習(xí)效果有明顯改善。

關(guān)鍵詞：數(shù)控編程；多媒體；項(xiàng)目教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）24-0134-02

數(shù)控編程是機(jī)械設(shè)計(jì)及制造自動化專業(yè)的一門專業(yè)課。本課程的工程實(shí)踐性強(qiáng)，以培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握數(shù)控設(shè)備基本編程技能為目標(biāo)。目前該課程以講授理論內(nèi)容為主，實(shí)踐環(huán)節(jié)課時較少，學(xué)生實(shí)際動手的機(jī)會很少，教學(xué)效果不夠滿意。伴隨著高校的擴(kuò)招，作為高校教學(xué)對象的大學(xué)生層次也發(fā)生了較大的變化，各高校都在探索提高培養(yǎng)人才質(zhì)量的教學(xué)改革。本專業(yè)擴(kuò)招后的學(xué)生在理論知識基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力等方面的素質(zhì)相對也有所下降，因此在教學(xué)改革中如何克服上述困難，提高課程的教學(xué)質(zhì)量是非常重要的。近年來，結(jié)合實(shí)際教學(xué)活動，對數(shù)控編程課程的教學(xué)改革做了如下一些探索。

一、理論教學(xué)環(huán)節(jié)的改進(jìn)

數(shù)控編程課程有32個學(xué)時，該課程的內(nèi)容主要包括數(shù)控機(jī)床的分類，數(shù)控加工工藝的基本設(shè)計(jì)原則，數(shù)控刀具的特點(diǎn)和使用原則，數(shù)控車床的數(shù)控編程，數(shù)控銑床及加工中心的數(shù)控編程等?？紤]到當(dāng)前機(jī)械行業(yè)實(shí)際需要，以教學(xué)大綱為依托，精選教學(xué)大綱中的必要理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講授，同時加大與實(shí)際數(shù)控編程應(yīng)用有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容課時，通過運(yùn)用多種手段并結(jié)合例子對這些內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)化教學(xué)。數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)是數(shù)控編程的根基，一個好的數(shù)控編程員必須是一個好的加工工藝員，因此數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)知識也作為理論課的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。多媒體教學(xué)的展現(xiàn)形式多樣，涵蓋的內(nèi)容全面、知識量大，教學(xué)效果明顯。在課堂教學(xué)中采用多媒體技術(shù)，學(xué)生與教師的焦點(diǎn)能很好地配合在一起，例如講述數(shù)控車編程環(huán)節(jié)，通過動畫生動地表現(xiàn)工件由毛坯加工成零件的過程，以及更換不同車刀產(chǎn)生的零件形狀的變化，它帶來的效果非常突出，學(xué)生感覺印象深刻。另外平時通過和學(xué)生多次溝通，不斷補(bǔ)充和完善多媒體素材以適應(yīng)教學(xué)需要，學(xué)生感到很滿意。

二、引入數(shù)控編程仿真軟件

數(shù)控編程仿真軟件為數(shù)控編程課堂教學(xué)提供了一個虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。學(xué)生可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行毛坯加工設(shè)置、工件夾具選擇、加工用刀具選擇、數(shù)控程序?qū)牒头抡鏅C(jī)床加工。通過仿真操作，可提高學(xué)生對數(shù)控編程的理解及熟練程度，使學(xué)生更好地掌握數(shù)控編程的技能。

在引入仿真軟件之前，數(shù)控編程的講解是直接在課堂上書寫程序及講解程序指令，不直觀，學(xué)生不容易理解，也不容易發(fā)現(xiàn)程序的對錯。而數(shù)控編程仿真軟件的引入大大改善了這些不利情況，例如在介紹機(jī)床的運(yùn)動指令，包括G01直線插補(bǔ)、G02和G03圓弧插補(bǔ)時，軟件仿真加工中的直線或者圓弧走刀過程，很直觀而且很形象。另外學(xué)生還可以直觀地看到機(jī)床的整體形狀以及操作按鍵的形象符號表示，可以通過仿真加工演示功能對所加工零件毛坯的定義與安裝、刀具的選擇與自定義刀具功能、刀具的走刀過程是否正確以及是否為最佳刀具路徑軌跡加深理解。學(xué)生在使用數(shù)控編程仿真軟件對所編寫程序進(jìn)行加工驗(yàn)證時，能夠更有效地去理解數(shù)控編程實(shí)際加工方面的內(nèi)容?？梢哉f數(shù)控仿真軟件作為具有多種演示功能而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的數(shù)控編程教學(xué)輔助工具，幫助教師拓展了理論知識的授課手段，也取得了改善學(xué)生參與本課程學(xué)習(xí)的能力。

三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改進(jìn)

本課程中實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時約占總學(xué)時的25%，實(shí)踐內(nèi)容包括單項(xiàng)數(shù)控車削程序編制，數(shù)控銑削程序編制，內(nèi)容較分散，沒有促進(jìn)學(xué)生對數(shù)控編程實(shí)踐能力的全面掌握。要克服存在的不足，就需要增加綜合訓(xùn)練，最好通過一個完整的項(xiàng)目來實(shí)施，考慮到學(xué)生有一定的課外時間可以自由支配，結(jié)合培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)采用項(xiàng)目教學(xué)法。選用結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的、典型的零件為項(xiàng)目實(shí)施主體，把各獨(dú)立的實(shí)踐環(huán)節(jié)串成了一個整體，使學(xué)生對數(shù)控編程過程有了一個綜合的認(rèn)識和訓(xùn)練，最后根據(jù)項(xiàng)目完成情況對學(xué)生做出綜合評價(jià)。

具體的方案是：教師提前準(zhǔn)備好若干具體的零件為加工對象，把整個班級分為4-5個小組，每個小組選擇一個題目。在自愿選好題目后，學(xué)生要利用平時課余時間，自己分析零件結(jié)構(gòu)及作用，應(yīng)該采用何種加工工藝等步驟，再經(jīng)過和教師溝通等環(huán)節(jié)的反復(fù)，最終確定零件加工方案，完成數(shù)控程序編制。在此基礎(chǔ)上先利用仿真軟件完成針對具體零件所編寫的數(shù)控程序加工與驗(yàn)證，當(dāng)數(shù)控程序經(jīng)修改正確無誤后，再通過教師的最終審核。接下來是讓小組的全部學(xué)生參與并選擇一個小組代表在數(shù)控設(shè)備上實(shí)踐操作，最終順利完成零件的實(shí)際加工。整個項(xiàng)目的好處是學(xué)生提高了對實(shí)踐環(huán)節(jié)重要作用的認(rèn)識，在不斷的發(fā)現(xiàn)問題克服困難中學(xué)習(xí)知識，最大程度地調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性和學(xué)習(xí)興趣，也提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

四、考核方法環(huán)節(jié)的改進(jìn)

課改前的教學(xué)評價(jià)主要通過筆試考核數(shù)控編程方面的理論知識，課程成績分為期末考試成績、實(shí)驗(yàn)成績、平時成績?nèi)?xiàng)，平時成績包括作業(yè)完成情況，課堂提問回答情況，出勤情況。課改后建立了包括銑削、車削以及加工中心的試題庫，學(xué)生根據(jù)試題庫中選擇的零件，進(jìn)行數(shù)控加工工藝與程序設(shè)計(jì)，最后完成數(shù)控程序的編制，側(cè)重了學(xué)生結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用數(shù)控編程的能力的考核。另外新的評價(jià)手段還增加了學(xué)生實(shí)踐能力方面的占比權(quán)重，提高實(shí)踐環(huán)節(jié)分項(xiàng)成績所占總成績的比例到30%，使學(xué)生重視實(shí)踐環(huán)節(jié)的作用，配合項(xiàng)目教學(xué)法促進(jìn)了學(xué)生在實(shí)踐能力方面的發(fā)展。

五、改進(jìn)后的效果與結(jié)論

以上介紹的課程改進(jìn)由于調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，課堂教學(xué)質(zhì)量有明顯的改善，學(xué)生的實(shí)際動手能力、合作能力等有所提高。盡管已經(jīng)取得了一定的教學(xué)效果，但是教學(xué)過程中仍然還存在一些問題和困難（比如學(xué)生能力差異問題，學(xué)生個人興趣偏好差異等），還需要進(jìn)一步改進(jìn)提高。希望在后續(xù)的教學(xué)研究和教學(xué)實(shí)踐中不斷地更新和完善教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，將本課程的教學(xué)改革推向一個新的臺階。

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