提高中職數(shù)控專業(yè)學(xué)生技能實訓(xùn)教學(xué)平衡率的研究

劉卓韜

（集美工業(yè)學(xué)校，福建 廈門 361022）

1 教學(xué)平衡率的由來

平衡率一詞通常應(yīng)用在生產(chǎn)線上，即生產(chǎn)線平衡。生產(chǎn)線平衡是指對所有的生產(chǎn)工序使用相近的技術(shù)手段與方法，通過調(diào)整生產(chǎn)策略和作業(yè)負荷，使各生產(chǎn)段作業(yè)時間達到平衡。其主要目的是減少在制品和場地占用，縮短工序之間的銜接時間、生產(chǎn)周期，減少效率損失和避免生產(chǎn)過剩。生產(chǎn)線平衡直接關(guān)系到生產(chǎn)線的正常使用及工廠的整體生產(chǎn)效率。

由此，在數(shù)控專業(yè)技能實訓(xùn)的教學(xué)過程中，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，借鑒平衡率概念，并將其定義為教學(xué)平衡率。教學(xué)平衡是對學(xué)生技能實訓(xùn)的所有學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)進行平均化，通過各環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)效果的量化數(shù)據(jù)，找到薄弱的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，并重新分配學(xué)習(xí)時間或改善學(xué)習(xí)方法，調(diào)整學(xué)習(xí)策略，使得學(xué)生在各學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中的學(xué)習(xí)效果盡量平衡，達到較好的總體學(xué)習(xí)效果，從而提高學(xué)生在數(shù)控機床技能訓(xùn)練中各方面的綜合能力。

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，它不僅會拉低學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果，同時學(xué)生往往難以通過自身的分析制定有效的學(xué)習(xí)策略針對薄弱環(huán)節(jié)進行改善，筆者將這些薄弱環(huán)節(jié)稱為學(xué)習(xí)的“瓶頸”。學(xué)習(xí)“瓶頸”不僅限制了該環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)效果，而且影響其他環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)能力的發(fā)揮，因此，在教學(xué)中找到學(xué)生的學(xué)習(xí)“瓶頸”，并制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)改善方案和有效實施便可有效地提升教學(xué)平衡率，提升學(xué)習(xí)效果。

2 具體的實施案例

以數(shù)控銑工中級技能鑒定培訓(xùn)為例，對學(xué)生進行技能訓(xùn)練，在訓(xùn)練中發(fā)現(xiàn)如果按照傳統(tǒng)的訓(xùn)練過程，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果提升的速度較慢，且難以合理分配設(shè)備資源，導(dǎo)致在訓(xùn)練的過程中部分學(xué)生閑置，得不到有效的練習(xí)?，F(xiàn)進行具體分析如下：

2.1 訓(xùn)練的具體任務(wù)

以往年的銑工中級圖紙為樣題，如圖1所示，要求學(xué)生進行練習(xí)，時長為120 min。

圖1 銑工中級樣題圖紙

2.2 傳統(tǒng)的練習(xí)效果

傳統(tǒng)的練習(xí)步驟為：Mastercam2018軟件繪制二維圖形→Mastercam軟件對二維圖進行自動編程→后處理生成數(shù)控加工程序，并將程序傳輸至數(shù)控機床中→數(shù)控機床實際加工操作（裝夾工件、刀具、對刀、切削加工、尺寸及精度控制）。

以張同學(xué)的練習(xí)為例，在前幾次的練習(xí)過程中，雖然每次練習(xí)都有進步，但依舊未能在規(guī)定的時間內(nèi)完成零件的加工，且提升的效果并不顯著。針對這樣的問題，對該生的各練習(xí)環(huán)節(jié)進行量化評價，具體如表1。對每個練習(xí)環(huán)節(jié)的進行量化分析，每個練習(xí)環(huán)節(jié)的耗時如圖2所示，每個練習(xí)環(huán)節(jié)的實際得分如圖3所示，實際得分率情況如圖4所示。

圖2 各練習(xí)環(huán)節(jié)的時間情況

圖3 各練習(xí)環(huán)節(jié)的實際得分情況

圖4 各練習(xí)環(huán)節(jié)的得分率

表1 張同學(xué)的各學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的具體情況

2.3 分析原因

通過數(shù)據(jù)分析可以看出該生在訓(xùn)練過程中存在以下問題：

⑴ 整個練習(xí)時長達到了160 min，無法在規(guī)定的120 min內(nèi)完成零件加工，從而影響得分情況，因此，必須提升加工練習(xí)的效率。

通過數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，繪制二維圖環(huán)節(jié)用時20 min，自動編程環(huán)節(jié)用時27 min，實際加工操作環(huán)節(jié)用時107 min，時間主要花費在繪制二維圖、自動編程和實際加工操作三個環(huán)節(jié)上。這三個環(huán)節(jié)即為練習(xí)時長的瓶頸環(huán)節(jié)。

⑵ 從得分情況來看，總分100分，實際得分58分，得分率為58%，具有較大的提升空間。

各練習(xí)環(huán)節(jié)主要失分是在實際加工操作環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)總分為55分，占零件生產(chǎn)總分的55%，占比較大。該生在該環(huán)節(jié)實際得分為27分，得分率為49%，得分率是各環(huán)節(jié)中最低的，這顯然是失衡的，因此，此環(huán)節(jié)是該生的薄弱環(huán)節(jié)，即瓶頸環(huán)節(jié)。同時，自動編程和現(xiàn)場整理兩個環(huán)節(jié)的得分率分別是61%和50%，也有較大的提升空間。

2.4 針對該生的練習(xí)情況制定新的學(xué)習(xí)方案

通過數(shù)據(jù)，對該生訓(xùn)練時長和得分平衡進行改善和提升，具體方案如下：

⑴ 打破傳統(tǒng)的從頭至尾重新練習(xí)的原則，制定針對具體原因進行重點練習(xí)的實施方案，以此來提升學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，提升得分率，提高綜合能力。

⑵ 提升繪制二維圖、自動編程和實際加工操作三個時長瓶頸環(huán)節(jié)的效率，即：縮短練習(xí)時間。

繪制二維圖環(huán)節(jié)用時20 min，自動編程環(huán)節(jié)用時27 min，這兩個環(huán)節(jié)都為Mastercam軟件操作環(huán)節(jié)，其操作難度不大，容易掌握，操作時間主要是人為控制，可以通過反復(fù)訓(xùn)練操作便可達到提升熟練度、減少操作時間的效果。

實際加工操作環(huán)節(jié)用時107 min，對刀和精加工對操作技術(shù)要求相對較高，但也可通過反復(fù)訓(xùn)練來提升效率，減少閑置時間；粗加工時間主要由切削參數(shù)和走刀路徑來控制，考慮到操作過程的安全性，切削參數(shù)已經(jīng)無優(yōu)化空間，因此，可通過優(yōu)化走刀軌跡（根據(jù)老師的指導(dǎo)進行優(yōu)化）來減少走刀時間，以此減少粗加工的時間。

綜上，在時間分配上，要求該生重點練習(xí)繪制二維圖、自動編程（根據(jù)優(yōu)化后的走刀軌跡）、對刀及精加工，并設(shè)定目標，具體如圖5所示。

圖5 重點練習(xí)環(huán)節(jié)的目標值

⑶ 提升零件得分瓶頸環(huán)節(jié)（即實際加工操作）、自動編程和現(xiàn)場整理的得分率。

實際加工操作環(huán)節(jié)中的主要分值在粗加工和精加工上，粗加工可通過自動編程的優(yōu)化而提升，而精加工主要由操作者的技術(shù)來控制，因此，也可通過反復(fù)訓(xùn)練來達到目的。同時，現(xiàn)場整理環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，是一種習(xí)慣的養(yǎng)成，只需在實際操作過程中重視現(xiàn)場的整理即可提升。

自動編程環(huán)節(jié)的得分率為61%，由于程序已經(jīng)優(yōu)化，因此在重新練習(xí)的過程，只要該生按照老師要求進行編程練習(xí)，并熟練，該環(huán)節(jié)的得分率自然會大幅提升。

綜上，在得分上，要求該生重點提升實際加工操作、現(xiàn)場整理及自動編程三個環(huán)節(jié)的得分率，并設(shè)定目標值，具體如圖6所示。

圖6 各環(huán)節(jié)的得分率目標值

2.5 具體效果呈現(xiàn)

該生接到新的練習(xí)方案，著重練習(xí)繪制二維圖、自動編程及對刀和精加工，省去了其他練習(xí)環(huán)節(jié)的時間，能在有效時間內(nèi)具有針對性地練習(xí)和提升，最終該生在較短的時間內(nèi)達到了預(yù)期的得分率目標，并順利通過了銑工中級的技能鑒定考試。

3 提升教學(xué)平衡率的反思

針對學(xué)生個體制定提升教學(xué)平衡率的實施方案，可以提高教學(xué)效果，從而提升學(xué)生個體的綜合能力。同樣，該策略也可以推廣到全體學(xué)生，有效提升整體教學(xué)效果，但是這對教師課堂管理能力及量化評價能力提出了更高的要求。