提升應(yīng)用型本科院校學(xué)生數(shù)控加工編程能力的教學(xué)初探

胡雪 夏博 曾海峰 葛云 張立新 趙慶展

摘 要：數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程是高等工科院校機(jī)械類專業(yè)的重要專業(yè)課程，其中加工零件的程序設(shè)計與編程能力是教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵內(nèi)容。目前，數(shù)控技術(shù)教學(xué)過程中，因?qū)W生思路僵化且專業(yè)基礎(chǔ)不牢，以及存在對數(shù)控編程的畏難情緒，導(dǎo)致學(xué)生難以靈活運用指令，無法形成數(shù)控加工程序的整體編程思路。基于上述教學(xué)問題，可通過夯實專業(yè)基礎(chǔ)和運用案例教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生重新搭建學(xué)習(xí)支助體系，幫助教師優(yōu)化教學(xué)評價體系，最終提升數(shù)控加工編程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；編程能力；教學(xué)探索

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）01-0076-03

Abstract： Abstract： The digital control technology is one of the important professional courses in college of engineering， of which the capability of program design is the key to both theoretical and practical steps. At present， there are some problems during the process of the instruction such as students' rigid thinking， unsubstantial base or lack of confidence so that parts of students can't use instructions flexible and entire conceptions to those digital control programs. As a result， we try to consolidate students' basic knowledges and utilize case teaching method in order to rebuild a learning support system to affiliate students， and associate teachers optimize the teaching evaluation system， which aims at update the whole quality of teaching.

Keywords： digital control technology； the ability of programming； teaching probe

一、數(shù)控技術(shù)課程概述

數(shù)控技術(shù)是高等工科院校機(jī)械制造及相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)課程，是涉及機(jī)械工程、自動化和機(jī)械電子工程方向的一門交叉學(xué)科，同時也是現(xiàn)代制造業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一[1]。然而，數(shù)控程序設(shè)計及編程能力則是數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)與實踐培養(yǎng)中的一項關(guān)鍵內(nèi)容。一般地，數(shù)控編程是指把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運動等內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識別的語言進(jìn)行編程的全過程。由此編制的程序必須按照規(guī)定把程序單轉(zhuǎn)換成控制介質(zhì)，然后，轉(zhuǎn)變成數(shù)控系統(tǒng)能讀取的信息后，最終送入數(shù)控系統(tǒng)。此外，也可以將程序通過手動輸入方式輸入數(shù)控系統(tǒng)。

程序編制的優(yōu)劣將直接影響數(shù)控機(jī)床操作的正確性，同時還關(guān)系到零件的加工精度與加工效率，甚至還會影響到機(jī)床和操作者的安全。因此加工程序的編制是數(shù)控機(jī)床操作中最重要的工作，這就要求編程人員具有較高的編程能力和專業(yè)素養(yǎng)。

二、數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)中的編程能力問題現(xiàn)狀

當(dāng)前，學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)這門課程中的最大問題就是很難自如地完成數(shù)控加工的程序設(shè)計。結(jié)合本教學(xué)團(tuán)隊近幾年的教學(xué)經(jīng)驗，這些問題可以歸納為以下三個方面：

（一）學(xué)生思路僵化，難于靈活運用指令

以S學(xué)校為例，當(dāng)前的數(shù)控加工課程教學(xué)從考查方式上，通常被劃分為平時成績和期末考試成績。這就容易造成學(xué)生在理論課堂上為了通過考試，獲得學(xué)分而不能將精力傾注到對程序的整體設(shè)計和實現(xiàn)上，以至于在實踐能力方面就表現(xiàn)出只記憶了獨立的指令，而無法解決教師布置的綜合編程任務(wù)；同時，在期末考試的紙質(zhì)試卷上，大部分學(xué)生能夠正確作答指令格式的相關(guān)題目，并獲得高分，而對于具有實踐背景的應(yīng)用題則無可奈何。這充分說明，學(xué)生在整個的學(xué)習(xí)中缺乏訓(xùn)練，無法靈活應(yīng)用編程指令的現(xiàn)實情況。

（二）學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)不牢，缺乏加工程序的整體思路

學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)，已經(jīng)基本掌握機(jī)械零件的工藝設(shè)計方法，以及零件加工工藝參數(shù)的制定。但是學(xué)生很難將這些理論知識與零件的程序編制之間建立緊密的聯(lián)系。本課程組在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們通常不能構(gòu)建出零件的加工程序，從而無法實現(xiàn)快速高效地完成編程作業(yè)練習(xí)。實際上，數(shù)控加工的程序設(shè)計不完全等同于計算機(jī)類C語言等純軟件設(shè)計過程，而是對機(jī)械專業(yè)背景有較強(qiáng)的相關(guān)性。換言之，如果學(xué)生的機(jī)械專業(yè)基本功不扎實，尤其是零件圖樣分析，工藝處理和數(shù)學(xué)處理能力偏低的話，那么就會很明顯地反映在數(shù)控加工程序的設(shè)計上。

（三）部分學(xué)生對于編程代碼具有畏難情緒

與機(jī)械制圖等課程相比較，數(shù)控技術(shù)課程中的數(shù)控加工程序設(shè)計比較抽象，難以理解。且機(jī)械零件的數(shù)控加工程序編制與計算機(jī)編程不同，除了需要正確掌握數(shù)控系統(tǒng)的指令以外，學(xué)生還要熟悉數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系（機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系），以及機(jī)械零件的圖形尺寸、工藝過程及參數(shù)、機(jī)床及刀具運動等重要內(nèi)容。但是，上述理論知識相互交織在一起，對于數(shù)控加工的程序設(shè)計來說就更加復(fù)雜了。心理學(xué)的一般知識告訴我們，視覺信息是最容易引起關(guān)注的，文本信息則是最容易引起厭倦的[2]。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控編程內(nèi)容時普遍存在的厭學(xué)甚至畏難情緒。這種負(fù)面情緒也是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控加工編程中存在的主要難題，最終嚴(yán)重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)感受。

三、提升數(shù)控加工編程能力的對策

鑒于對當(dāng)前數(shù)控技術(shù)中數(shù)控加工編程的教學(xué)現(xiàn)狀分析，本教學(xué)團(tuán)隊在教學(xué)實踐中不斷總結(jié)，歸納出四點對策，全面提升學(xué)生的數(shù)控加工編程能力。

（一）夯實學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)，逐步提升

教學(xué)設(shè)計理論十分強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)新舊知識過程中的認(rèn)知轉(zhuǎn)換，特別是對于舊知識的熟練掌握與靈活運用。同樣道理，在我國先賢論著《論語》中也有“學(xué)而時習(xí)之，不亦說乎”的論證與表達(dá)。因此，學(xué)生的基本功就顯得尤為重要了。數(shù)控加工的程序設(shè)計涉及計算機(jī)軟件技術(shù)、機(jī)械制圖等學(xué)科內(nèi)容，是機(jī)電一體化的綜合體現(xiàn)。只有全面提升學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，讓他們扎扎實實地掌握基礎(chǔ)內(nèi)容，才能有效地完成數(shù)控加工的程序設(shè)計。同時，設(shè)置相應(yīng)的編程練習(xí)與實踐環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生熟練掌握各類編程指令，進(jìn)一步夯實數(shù)控技術(shù)程序編制的堅實基礎(chǔ)，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

（二）運用案例引導(dǎo)思路，啟發(fā)誘導(dǎo)

除了強(qiáng)化學(xué)生的基本功以外，還要注意在教學(xué)策略上的調(diào)整。實踐證明，案例教學(xué)對于引導(dǎo)學(xué)生有效學(xué)習(xí)和掌握數(shù)控編程方法與思路具有很好的作用。教學(xué)案例不僅可以為學(xué)生全面熟悉數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)，還能從編程思路和方法方面給出很好的示范[3]。特別是對于不同機(jī)床的類型，案例教學(xué)能夠?qū)τ趯W(xué)生掌握數(shù)控車床和數(shù)控銑床的程序編制分別給出詳細(xì)介紹與說明。這樣，不僅可以幫助他們區(qū)分不同類型機(jī)床的加工工藝特點，還能建立起完善的知識網(wǎng)，有利于更加適應(yīng)生產(chǎn)實踐的需求。在實際工程案例中，學(xué)生能夠根據(jù)工程情景構(gòu)建數(shù)控加工程序編制的主體思維，并能夠深入思考編程過程中指令的正確性和適用性，促進(jìn)學(xué)生綜合考慮機(jī)械零件數(shù)控加工過程中的圖形尺寸、工藝過程及參數(shù)、機(jī)床及刀具運動的情況，可有效引導(dǎo)學(xué)生形成系統(tǒng)思維，全面提升學(xué)生的編程能力。

（三）搭建學(xué)習(xí)支助體系，激發(fā)動機(jī)

學(xué)習(xí)支助體系，原本是教育學(xué)中遠(yuǎn)程教育的專業(yè)術(shù)語。由于遠(yuǎn)程教育的教育模式中的師生雙方在時空上處于相對分離的狀態(tài)，學(xué)生的學(xué)習(xí)心理很容易受到?jīng)_擊。為了更好的提振學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，建立起了不同層面的學(xué)習(xí)支持服務(wù)系統(tǒng)。

雖然本科院校的在校生都以面授方式接受學(xué)習(xí)。但是，他們也容易在課后處于某種狀態(tài)的學(xué)習(xí)孤獨現(xiàn)象。這就有必要借鑒遠(yuǎn)程教育的處理方式，給學(xué)生搭建特定的學(xué)習(xí)支助體系。具體來說，利用校園網(wǎng)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，彌補(bǔ)課上教學(xué)的局限性。此外，運用社交通訊軟件騰訊QQ或微信，建立學(xué)習(xí)群，實時關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，為他們提供課外學(xué)習(xí)資料（習(xí)題、案例等）、回答學(xué)生提問以及安慰有學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，幫助他們從不同層面不斷獲得學(xué)習(xí)的成就體驗，進(jìn)而提升學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)的動機(jī)。同時，挖掘網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，優(yōu)化教學(xué)過程，將傳統(tǒng)教學(xué)的主要環(huán)節(jié)融入其中，做到信息可見、過程可控、資源可重用。通過上述舉措來進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主能動性。

（四）優(yōu)化教學(xué)評價體系，客觀評價

當(dāng)前的數(shù)控技術(shù)學(xué)習(xí)效果評價，主要還是固定在期末筆試的成績考核中。這樣不僅具有考查的片面性，而且也難以真實了解到學(xué)生的學(xué)習(xí)程度[4]。此外，部分學(xué)生為了獲得更好的考試成績，往往采取一些不當(dāng)?shù)姆绞絹響?yīng)對考核。為了能夠客觀地評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果，我們應(yīng)當(dāng)建立更加科學(xué)合理的考評體系，注重學(xué)習(xí)過程的評價，從而避免“一考定論”的不足[5]。應(yīng)該綜合建立學(xué)生課業(yè)成績多重考核評價機(jī)制[6]。例如，根據(jù)學(xué)生回答隨堂提問情況，及時給分，對于課堂思維活躍的學(xué)生給予加分鼓勵，以此作為其平時成績的考核依據(jù)；多方面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如進(jìn)行案例分析考評，對學(xué)生提交的程序及文檔給與考評；或鼓勵學(xué)生到學(xué)習(xí)討群多發(fā)帖子，參與問題討論，并給予計分；同時，對于期末考試環(huán)節(jié)，也可根據(jù)各校實際采用計算機(jī)考試系統(tǒng)和傳統(tǒng)的筆試相結(jié)合的方式。以上諸多方式都可以讓學(xué)生更好在理論層面理解數(shù)控加工程序設(shè)計，同時還從實踐角度培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力。

四、結(jié)束語

數(shù)控加工編程是數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)與實踐培養(yǎng)中的一項關(guān)鍵內(nèi)容，具有較強(qiáng)實踐性，但因?qū)嶋H教學(xué)中卻偏重理論教學(xué)，缺乏實踐訓(xùn)練，難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。通過強(qiáng)化學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)，采用案例教學(xué)策略，搭建有效的學(xué)習(xí)支持服務(wù)體系和優(yōu)化教學(xué)評價體系，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行客觀評價等相融合的方式來提升數(shù)控加工編程的教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生的主觀學(xué)習(xí)能動性，是提升數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)效果的重要措施。

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