體現印刷行業特色的數控技術教學模式探索

［摘 要］為了改善和提高數控技術課程的實踐教學效果，應將“項目教學法”引入實踐教學環節中。遵循工程能力與印刷裝備行業特色相結合的教學設計思想，使實踐教學內容更符合企業生產實際。學生應用數控機床仿真軟件和自動編程CAM軟件，對滾筒體、墻板等印刷機典型零件的數控加工工藝過程進行模擬操作和加工驗證。通過對近三年教學改革前后的教學效果進行比較和分析證明，學生的主動性和創造性得到有效培養和鍛煉。實現了利用現有教學資源，達到教學效果最大化和教學成本最低化的目標，教學質量得以顯著提高。

［關鍵詞］項目教學法 印刷機 數控加工仿真 Master CAM

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2013）01-0103-02

數控技術在現代企業中的大量應用，使制造業正朝著數字化的方向邁進。21世紀機械制造業的競爭，其實就是數控技術的競爭。[1]社會對應用型數控技術人才的需求也越來越大，培養具有豐富理論知識和較強動手能力的數控技術人才勢在必行。數控技術課程是機械工程及自動化專業教學中帶有體系性、方向性和全局影響的重要課程群，《數控技術基礎》是該課程群中最具代表性的專業核心課程。將工程教育中已經普遍應用的“項目教學法”引入數控技術課程的實踐環節，并結合我校印刷裝備行業特色加以改進和完善，是培養社會所需應用型數控技術人才的有效方法和教學手段。

一、數控技術課程中實踐環節原有教學方法概述

我校機械專業的培養目標是：培養主機械工程及自動化領域的應用型高級工程技術人才。對于我校這樣一個行業特色比較鮮明的中等規模高校，人才培養的目標主要是定位在工程技術應用和技能操作兩個層面。我校自從2007級培養方案中機械專業增加了“機制工藝及管理”的專業方向后，經過四年的探索和實踐，2011級培養方案將其修訂為“現代制造技術”方向，《數控技術基礎》是該專業方向中與現代制造企業生產實踐最密切相關的專業課程。

由于現行的2007版教學大綱規定的課時較少（《數控技術及應用》是48學時，2011版教學大綱增加到64學時），課堂上教師講得多，學生參與少，實驗內容缺乏行業特色。例如原有實訓環節的數控加工任務對象都是通用機械零件，沒有跟印刷設備典型零件相結合。很多學生到工作崗位之后反映在學校學得太少、太淺，不會解決實際問題，不能很快地獨立完成在數控技術應用方面的工作任務，這樣培養出來的學生明顯缺乏專業工程素質訓練和基本的生產實踐技能。原有數控技術課程中的實驗項目受實驗學時和實驗條件所限，一個實驗小組中只有部分學生能夠有機會實際操作數控設備，這部分學生還往往因為不熟練而得不到較好的實訓效果。這樣一種實訓現狀限制了學生解決實際問題的綜合能力，學生在課程結束后依然對印刷機典型零件制造工藝不甚了解，導致最后的教學效果并不理想。

二、項目教學法與印刷行業特色相結合的教學模式應用

“項目教學法”是以現代認知心理學思想、自適應學習理論和探索性學習架構為基礎，采用類似科學研究與工程實踐相結合的教學方法，促進學生主動學習、自主發展的一種新型的教學方法。其基本程序和模式一般包括確定項目任務、制訂工作計劃、組織項目實施、考核和評估、總結評比和歸檔五個階段。[2]基于“項目教學法”，我們將MasterCAM 、UG等主流CAM 軟件應用于數控技術教學中，這樣可以充分利用現有教學資源，達到教學效果最大化和教學成本最低化。CAM 從廣義上講是指利用計算機輔助完成從原材料到產品的全部制造過程；從狹義上講就是數控加工。在《數控技術及應用》課程的實訓環節中，要求學生們必須掌握數控機床的手工編程與操作。如果初學時就讓學生直接在數控機床上操作，可能會出現撞刀、損壞工件與機床、浪費材料等現象，甚至會因操作失誤對學生造成人身危害。數控機床的操作訓練若完全依賴數控機床進行實操訓練，則會造投入大、消耗多、成本高，即使是實力雄厚的學校和企業也無力承擔起此種消耗與投入。

在數控技術課程的實踐教學中，我們設計了一項數控編程任務，學生應用MasterCAM軟件對印刷機典型零件——墻板進行孔系數控加工編程，再進行切削模擬過程驗證。通過這樣引導學生實施一個完整的印刷機典型零件數控加工任務，前期零件加工的程序編寫、調試都可以在CAM軟件環境下完成，后期的數控加工任務才在真正的數控機床上完成。數控機床仿真軟件和CAM軟件與現有數控設備的有機結合，構建開放性CAD／CAM—CNC教學和實踐平臺，既解決了教學中數控設備緊缺的困難，又可以讓學生對數控編程有比較深的認識，增強了其創新能力和動手能力。

基于“項目教學法”運用數控加工仿真系統教學也是一種很好的實訓教學途徑。由于數控仿真軟件是在一種虛擬的環境中進行操作實訓，具有保存操作過程、任意設置模擬加工速度等功能。[3]例如，我們有一項實訓模塊是學生應用宇龍仿真軟件，模擬數控車床加工印刷機典型零件——印版滾筒體。通過實訓教學，我們切實體會到數控加工仿真軟件非常適合于初始階段的技能訓練，它不僅可以節約成本、確保安全，還可以輕松對實習過程進行反復操練。它既能解決學生實習時不熟悉數控系統操作及控制面板的問題，又可以大大提高學生的學習興趣，熟悉印刷機典型零件數控加工工藝過程。

三、教學改革效果分析

學生通過系列項目教學的參與、親自動手編程和操作，充分發掘出自身的創造潛能，其自身的觀察能力、動手能力、科學研究和分析問題能力、協作和互助能力等綜合能力均得到提高和改善。表1所示為教學改革前后學生在實訓環節的學習表現和實驗成績的對比。由表中數據可知，學生通過親歷親為的實際操作，鞏固了所學的理論知識，提高了操作技能的水平。對本專業和印刷設備生產行業所涉及的主要技術和關鍵技能都能有比較深刻的認識和理解，提高了就業后的適應能力。通過對“項目教學法”的引入和完善，提升了工程教育的質量和水平，更好地滿足了經濟社會發展對工程人才的迫切需求。

表1 應用項目教學法教學改革前后的教學效果分析表

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根據工程科技和經濟社會的發展，應該不斷更新課程體系和教學內容，密切結合印刷裝備行業特點，采用新的教學手段和方法。數控技術課程中引入項目教學法旨在推進工程教育改革、提高學生的實踐能力和創新能力。通過教學改革，使數控技術課程實訓環節教學效果有了一個實質性的提高，同時也符合我校以提高學生學習積極性和滿足企業人才需求為重點，突出培養應用型工程技術人才的辦學特色。

［ 參 考 文 獻 ］

［1］ 尹珊波. 基于項目教學法的CAD/CAM 教學實踐與思考［J］.裝備制造技術，2009，（4）：189-190.

［2］ 余英良.數控工藝與編程技術［M］.北京：化學工業出版社， 2007.

［3］ 李小靜. 數控加工仿真軟件在項目教學中的應用［J］.唐山學院學報，2009， 22（6）：99-100.

［責任編輯：陳 明］