《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程教學改革與實踐

劉美娟，張永康

（蘇州市職業(yè)大學，江蘇蘇州 215011）

《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程教學改革與實踐

劉美娟，張永康

（蘇州市職業(yè)大學，江蘇蘇州 215011）

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，高職教育發(fā)生了深刻的改變，課程體系、教材、教學內(nèi)容、方法和手段等方面的改變迫在眉睫，文章就以《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程為例，從多個方面提出了改革的思路和方法。

數(shù)控系統(tǒng)；改革；教學內(nèi)容；方法手段

為了適應現(xiàn)代制造業(yè)的要求，筆者所在學校數(shù)控技術專業(yè)進行了課程體系改革，其中，《數(shù)控原理與系統(tǒng)》課程優(yōu)化為《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程。該課程是數(shù)控技術專業(yè)的一門核心課程，是涉及多學科領域的綜合性課程。該課程理論性與實踐性都非常強，通過理論知識的學習，使學生全面系統(tǒng)地掌握機床數(shù)控系統(tǒng)的各組成部分的功能、控制原理。通過實踐操作，使學生掌握機床數(shù)控系統(tǒng)的安裝與調(diào)試技能，為今后從事數(shù)控設備應用與維護等工作打下堅實的專業(yè)基礎。其前期課程有電工學、數(shù)控機床電器控制與PLC等，后續(xù)課程有數(shù)控機床故障診斷與維修。

一、課程大綱的改革

我校有數(shù)控技術專業(yè)開始，就開設了《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》（原來為《數(shù)控原理與系統(tǒng)》）課程，在這十幾年中，數(shù)控技術專業(yè)的人才培養(yǎng)方向主要是高技能操作性人才和數(shù)控編程技術人才，但隨著數(shù)控技術的普及及數(shù)控設備的大量使用，數(shù)控維修維護人員的短缺成了制造業(yè)發(fā)展的一個瓶頸，制造企業(yè)的維修人員遠遠低于未來數(shù)控維修人才需要。根據(jù)這一發(fā)展趨勢，我校對數(shù)控專業(yè)的課程體系作了適時修改，增加了數(shù)控機床維修維護模塊，同時要求《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程的授課內(nèi)容要為后續(xù)課程《數(shù)控機床維修與診斷》課程服務，為了能和后續(xù)維修課程很好地對接，要求該課程增加實際應用知識，加強學生的動手能力。為此，我校數(shù)控技術專業(yè)在優(yōu)化課程體系和教學大綱時，專門請了企業(yè)高級工程師和有經(jīng)驗的專業(yè)教師共同商討，在原有教學大綱中刪除了陳舊、理論性太強的模塊，加大了實踐的力度，開設了綜合實訓模塊，以期培養(yǎng)更加適合企業(yè)要求的維修技術人才。

二、教材的改革

隨著數(shù)控技術的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)更新很快，但數(shù)控方面的教材內(nèi)容大都是一些通用的數(shù)控技術和原理，相對比較落后，不能反映數(shù)控技術的最新發(fā)展，所以，教材的改革至關重要。圍繞高職高專的課程建設規(guī)劃，教材的改革分理論和實訓兩個方面。理論教材要選擇適合高職教育，并相對固定且為最近3年的教材。此外，還要搜索大量新鮮內(nèi)容和實際案例作為教材補充。實訓教材自行編制，根據(jù)學校現(xiàn)有的實驗實訓設備，制定實驗實訓大綱，自編《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試實訓指導書》、《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試實驗指導書》。通過上兩屆學生的實踐，我們編寫的實驗實訓指導書能滿足實踐教學要求，使用效果良好，并根據(jù)實際教學效果不斷更新。

三、教學內(nèi)容的改革

1.突出實用性的理論內(nèi)容

《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程改革的目標要求理論內(nèi)容突出實用性、先進性和前沿性。根據(jù)學校現(xiàn)有的實驗實訓設備，優(yōu)化重組教學內(nèi)容，有選擇、有重點地進行教學。理論教學以“必須”和“夠用”為主導，增強理論內(nèi)容的針對性，及時補充，動態(tài)調(diào)整。

（1）必需掌握的內(nèi)容。理論教學內(nèi)容突出在重視專業(yè)性較強的應用理論、加強與職業(yè)能力密切相關的使用理論基礎上，對這一部分內(nèi)容要詳細精解、重點強調(diào)，使學生易于消化。例如，學生在工廠做機床的維修工作，就必須掌握數(shù)控系統(tǒng)、進給驅(qū)動、主軸驅(qū)動系統(tǒng)的組成及控制原理，這部分的重點知識已經(jīng)在編寫新的教學大綱中體現(xiàn)出來了。

（2）了解性的內(nèi)容。這部分內(nèi)容主要是理論性較強，實際工作中應用很少，或者只是應用到它的結(jié)論。例如插補方法，現(xiàn)代數(shù)控機床都是生產(chǎn)廠家固化數(shù)控系統(tǒng)里面通過軟件來實現(xiàn)的，對于職業(yè)學校的學生來講，只要了解插補的概念就行了，沒必要進行繁瑣的理論推導、證明方面的內(nèi)容。

2.加強實踐教學環(huán)節(jié)

《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》是一門實踐性很強的課程。在課程改革中，我們尤其注重學生實踐能力的培養(yǎng)。為了使學生更好地做到“教、學、做”合一，我們加強了實踐教學條件的建設，建立了數(shù)控原理實訓室和數(shù)控維修實訓室，購買了多臺不同數(shù)控系統(tǒng)的機床和多套數(shù)控系統(tǒng)綜合試驗臺，多方面滿足了實踐教學的要求。在加大硬件投入建設的同時，我們更加注重實踐教學內(nèi)容，增加了實驗的個數(shù)，開始了綜合實訓。

（1）該課程開設了6個實驗：數(shù)控機床的認識、典型數(shù)控系統(tǒng)的組成與連接、坐標軸參考點的設置和調(diào)整、伺服驅(qū)動單元的連接與調(diào)試、主軸變頻單元的連接與調(diào)試；數(shù)控系統(tǒng)進給軸的調(diào)試與性能優(yōu)化。通過這些實驗，不僅加強了學生對課堂理論內(nèi)容的理解，形成了各項基本知識能力，而且提高了學生的實際操作動手能力。

（2）綜合實訓（課程設計）時間共一周，是《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程教學的延續(xù)，是該課程的綜合應用。實訓內(nèi)容主要是數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的連接與調(diào)試。在實訓過程中，采用任務驅(qū)動的方法，給每一組分配不同的任務，學生分工合作。首先結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖，包括主電路圖、控制電路圖、信號電路圖，進行分析討論，完成數(shù)控電氣部分的主要連接。通過這一環(huán)節(jié)，除了讓學生掌握該數(shù)控系統(tǒng)的電氣原理圖外，還可以讓學生進一步掌握電氣原理圖中各元器件的功能和接線，為以后的實際工作打下堅實的基礎。然后，把已經(jīng)安裝連接好的電氣實物板安裝到數(shù)控機床電氣柜中，進行數(shù)控系統(tǒng)其余部分，包括與數(shù)控裝置、伺服或步進電機等的連接，最后進行通電調(diào)試。通過實訓發(fā)現(xiàn)，學生們在實訓過程中積極性高，在一定程度上提高了學習效率。

四、教學方法和手段的改革

《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程的目的和任務是使學生獲得數(shù)控機床控制技術的基本理論、知識和技能，為學習后續(xù)課程打下基礎。如何使學生獲得這些知識和技能，培養(yǎng)其分析能力、解決問題的能力，筆者對教學方法和手段進行了創(chuàng)新嘗試。

1.教學方法的改革

在《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》教學實踐中，筆者體會到教師在做教學設計時，對教學內(nèi)容安排既要源于教材，又要不局限于教材，強化教學內(nèi)容的延伸性，注重教學內(nèi)容的信息量，增強教學內(nèi)容與實踐的聯(lián)系，豐富學生的直觀感受。改變教學過程中對陳舊知識點的陳述和繁冗的理論推導，采用理論聯(lián)系實踐、啟發(fā)式的教學方法。把教學的重點放在啟發(fā)、引導學生尋找發(fā)現(xiàn)問題并加以探究解決問題的思路、方法上來，變學生被動接受教材權威論斷性知識點的繼承性學習為學生主動探索、發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、總結(jié)規(guī)律的開拓性學習。比如在教學中，逐步問學生：開機之后回參考的目的？如何回參考點？回參考點的方式有哪些？通過這些提問，學生會結(jié)合機床操作經(jīng)驗，積極思考回答，激發(fā)了學生的興趣，培養(yǎng)了分析問題的能力。

在綜合實訓過程中采用項目教學方法，以實際項目的分析、設計、操作等來達到教學目的。每個項目采用“模塊化”設計，即在每個項目內(nèi)部設置多個模塊，并形成“漸進式”教學實施過程。通過現(xiàn)場教學，根據(jù)不同的項目分別在數(shù)控原理實訓中心和數(shù)控維修實訓中心等實訓場所進行。學生能夠綜合運用所學知識，積極參與綜合項目建設，使學生綜合分析能力及運用知識能力得到顯著提高，學生也有成就感。

2.教學手段的改革

教學手段是多種多樣的，傳統(tǒng)的教學手段如掛圖、錄像等曾經(jīng)在課堂教學中發(fā)揮了很大的作用，但是，隨著信息技術的不斷發(fā)展，原有的教學手段很難適應現(xiàn)代化教學發(fā)展的需要，必須進行教學手段的改革。將多媒體教學引入課堂中,可以提高教學效率，優(yōu)化教學質(zhì)量。教師可以將文本外的各種圖形、動畫和音頻視頻信息有機地組合在一起，還能把專業(yè)發(fā)展前沿技術和科研成果融入到多媒體課件里，使課本內(nèi)容表達更加直觀豐富，重點難點更加突出，信息容量更加廣泛。教學中，在活躍課堂氣氛、引導學生積極思考、激發(fā)學生興趣、提高教學質(zhì)量等方面比傳統(tǒng)教學手段更有優(yōu)勢。比如，在講檢測元件時，光柵尺的檢測原理很難理解，摩爾條紋的形成和放大作用，學生很難通過老師的口頭講述搞明白。筆者借助于FLASH軟件，將光柵尺的莫爾條紋的形成和移動用動畫的形式清晰、逼真地表現(xiàn)出來，學生能很直觀地感受到它的工作原理，加深了學生對難點知識的掌握。

在講述數(shù)控系統(tǒng)這部分內(nèi)容時，采用在實訓室現(xiàn)場教學的方式，邊講授、邊演示，然后分組,讓學生自己觀摩、動手操作。通過這種學習方式，學生能將學過的理論知識輕松地融入到實踐中，做到理論和實踐相結(jié)合，很好地達到了“學中做”“做中學”的教學目的。

在綜合實訓過程中，由于學生多，實訓設備數(shù)量有限，達不到人手一臺，再者實訓時間短，有些項目無法通過實訓完成。為了解決這個問題，今年數(shù)控技術專業(yè)引入了數(shù)控設備維修仿真軟件，它可以對數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)進行安裝連接、調(diào)試的過程進行模擬，學生可以反復在電腦前身臨其境地模擬練習，熟練之后，再上機床動手實操。既節(jié)省了實訓時間，又避免了接線錯誤帶來的安全隱患，非常受學生歡迎。

［1］張愛紅.《機床數(shù)控系統(tǒng)》課程建設的探索與實踐［J］.無錫職業(yè)技術學院學報，2007，（12）.

［2］宋兆沛.高職《數(shù)控原理與系統(tǒng)》教學探討［J］.中國現(xiàn)代教育設備，2008，(5).

G718.5

A

1673-0046（2010）11-0041-02

［*基金項目：蘇州市職業(yè)大學教育教學資助項目（SZDG4-10028C）階段性成果］