數(shù)控技術(shù)與編程的實踐教學(xué)改革

摘要：本文針對我校數(shù)控技術(shù)與編程的課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱、實驗教學(xué)設(shè)施嚴重缺乏、實驗課時占課程比例很小、實訓(xùn)環(huán)節(jié)人學(xué)時遠遠不足的現(xiàn)狀，通過引進德國凱勒SYMplus CNC仿真軟件，對數(shù)控技術(shù)與編程課程從教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方法、考核方法和師資建設(shè)各方面進行全面改革，提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；實踐教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）15-0038-02

數(shù)控技術(shù)與編程課程是機械工程學(xué)科的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，以培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握數(shù)控設(shè)備基本編程技能和數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用能力為目標。本課程具有很強的實踐性，在整個機械專業(yè)教學(xué)計劃中占有相當(dāng)重要的地位[1]。根據(jù)我校2010版機械工程學(xué)科培養(yǎng)方案和指導(dǎo)性教學(xué)計劃，為機械專業(yè)學(xué)生開設(shè)了48學(xué)時的數(shù)控技術(shù)與編程課程，其中理論授課44學(xué)時，實驗課程4學(xué)時，每年學(xué)生約有400人。目前，數(shù)控技術(shù)與編程的課程教學(xué)中存在著較多問題，最為突出的是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，實驗教學(xué)設(shè)施嚴重缺乏，實驗課時占課程比例很小，實訓(xùn)環(huán)節(jié)人學(xué)時遠遠不足。我院現(xiàn)有的實驗室條件是，只有兩臺數(shù)控加工中心，遠遠不能滿足全體學(xué)生的實訓(xùn)需求。目前該課程授課方式以課堂講授為主，實驗環(huán)節(jié)以觀看為主，學(xué)生實際編程與操作的機會很少[2]。教學(xué)內(nèi)容主要以理論授課為主，教學(xué)效果不夠理想，學(xué)生很難真正掌握數(shù)控技術(shù)知識與實際編程能力。目前，數(shù)控技術(shù)與編程的課程教材也存在著很多問題，如數(shù)控系統(tǒng)原理部分知識內(nèi)容陳舊，不能反映數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；數(shù)控加工程序編制部分存在較多錯誤，脫離數(shù)控加工生產(chǎn)實際等。因此非常有必要對數(shù)控技術(shù)與編程課程進行教學(xué)改革，從教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方法、考核方法和師資建設(shè)各方面進行全面改革，以提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)掌握數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用型、技能型人才，滿足市場對該類人才的需求。

一、實踐教學(xué)改革內(nèi)容

1.課程體系。改革教學(xué)內(nèi)容，精簡理論課時，增加實訓(xùn)環(huán)節(jié)，使理論與實訓(xùn)課時比例達到1∶1。以Fanuc、Siemense數(shù)控編程手冊為參考依據(jù)，完善數(shù)控技術(shù)與編程的教學(xué)大綱，糾正、排除現(xiàn)有教材中錯誤，對許多數(shù)控教材中關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)、位置檢測裝置、伺服系統(tǒng)以及數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)等內(nèi)容進行精簡。精簡后的理論課時內(nèi)容主要包括：（1）數(shù)控機床的組成、分類、基本原理、插補原理以及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。（2）數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)。一個好的程序員必須是一個好的工藝員。目前機械加工基礎(chǔ)課程很少，甚至完全沒有介紹數(shù)控加工工藝知識，因此數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)知識是理論課的重點內(nèi)容之一。（3）數(shù)控編程基礎(chǔ)。對于任何種類的數(shù)控機床或數(shù)控系統(tǒng)，存在一些共同的編程基礎(chǔ)知識，如機床坐標系、工件坐標系、基本指令代碼、程序結(jié)構(gòu)等。（4）數(shù)控車床及車削加工中心的數(shù)控編程。（5）數(shù)控車床及車削加工中心的數(shù)控編程。（6）數(shù)控自動編程。學(xué)習(xí)德國在工程教育和應(yīng)用型專業(yè)技能培訓(xùn)方面的理念、方法、教學(xué)模式，引進德國凱勒CNC仿真模擬軟件，增加實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)。德國凱勒CNC仿真模擬軟件是德國凱勒軟件有限公司開發(fā)的產(chǎn)品，它將數(shù)控機床工作過程、CAD/CAM、車銑削加工、系統(tǒng)控制編程等，利用三維模擬技術(shù)，并配以大量的圖表、數(shù)據(jù)、解釋、習(xí)題，進行演示與訓(xùn)練。實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)分為二個階段：①利用凱勒SYMplus CNC仿真軟件，學(xué)習(xí)數(shù)控編程基礎(chǔ)知識，熟練掌握各種編程指令，學(xué)習(xí)數(shù)控機床的基本操作，熟練掌握機床的各種功能；②利用兩臺數(shù)控加工中心，學(xué)生分組完成零件的數(shù)控加工，強化數(shù)控編程技術(shù)和數(shù)控機床操作技能。具體內(nèi)容包括：零件加工程序傳輸，裝卡毛坯，設(shè)置刀具，建立工件坐標系，啟動機床，完成零件加工，檢驗零件的尺寸精度等。

2.教學(xué)方法。針對以往授課主要采用理論教學(xué)方式，與實踐教學(xué)完全脫節(jié)，教學(xué)過程枯燥，學(xué)生抓不住學(xué)習(xí)重點，興趣不濃，厭學(xué)現(xiàn)象嚴重，教學(xué)效果不理想的問題，改革教學(xué)方法。采用啟發(fā)教學(xué)法、問答教學(xué)法、講練結(jié)合法，將被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)，變我聽為我練，變我學(xué)為我用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。采用案例教學(xué)法、項目教學(xué)法等多種方式，提高學(xué)生主動思考能力，分析、解決實際問題能力[3]。將多媒體教室授課改為計算機機房授課，大班授課改為小班授課，增加學(xué)生實際練習(xí)時間，改善教師指導(dǎo)效果。采用多媒體課件與視頻相結(jié)合方法，講授數(shù)控編程基本知識，通過德國凱勒SYMplus CNC仿真軟件，強化理解、掌握各種編程指令功能、程序結(jié)構(gòu)及編程技巧。增加數(shù)控加工中心操作的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，使學(xué)生熟悉數(shù)控機床的各種功能，具備數(shù)控機床的基本操作能力。

3.考核方法。以往將課程成績分為平時成績、實驗成績、期末考核成績?nèi)棧渲校綍r成績10%，實驗成績10%，期末考核成績占80%。平時成績包括出勤情況、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況[4]。實驗成績?yōu)樵诩庸ぶ行膶嶋H加工零件的完成情況。改革后保持成績考核比例，但是將期末閉卷考核改為上機開卷考核。結(jié)合生產(chǎn)實際，建立豐富的涵蓋車削、銑削以及加工中心內(nèi)容的考核試題庫。要求學(xué)生根據(jù)生產(chǎn)實際零件圖紙，設(shè)計制定加工工藝，選擇合理刀具和切削參數(shù)，編制程序，仿真運行。評分標準依據(jù)加工工藝制定、刀具和切削參數(shù)選擇的合理性，程序的完整性，仿真結(jié)果的正確性來進行，同時考查學(xué)生操作的熟練程度。上機開卷考核避免了單一的試卷模式，更有利于對學(xué)生的能力進行綜合考核。

4.師資建設(shè)。教師是教學(xué)改革的實行者，只有教師的素質(zhì)提高了，改革才能取得最好的效果。鑒于教師具有較高的數(shù)控技術(shù)與編程理論水平，但是缺少實踐經(jīng)驗，安排現(xiàn)有在職在崗理論課教師和實訓(xùn)指導(dǎo)教師到企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，了解企業(yè)數(shù)控生產(chǎn)實際，進行數(shù)控技能強化培訓(xùn)。派出了6名教師到德國凱勒公司接受IHK教師培訓(xùn)，學(xué)習(xí)德國先進的數(shù)控教學(xué)理念、方法，全部獲得了德國IHK頒發(fā)的數(shù)控培訓(xùn)師證書，提升了教師業(yè)務(wù)素質(zhì)，開闊了國際化視野。

二、改革效果

通過一學(xué)期的教學(xué)實踐，我校數(shù)控技術(shù)與編程的實踐教學(xué)改革取得很好的效果。（1）改善了教學(xué)氛圍，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了出勤率。（2）通過大量的編程訓(xùn)練，強化了學(xué)生對數(shù)控編程理論知識的理解和掌握，提高了學(xué)生的實際應(yīng)用能力。（3）培養(yǎng)了多名青年教師，增加了他們的實踐經(jīng)驗，提高了課程組教師專業(yè)素質(zhì)。（4）建立了德國凱勒公司授權(quán)的凱勒CNC實驗室以及為企業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才和創(chuàng)新型人才的中德培訓(xùn)基地。

參考文獻：

[1]明興祖，何國旗，熊顯文.數(shù)控系列課程教學(xué)改革與建設(shè)的探索與實踐[J].當(dāng)代教育論壇（管理研究），2011，（09）：73-75.

[2]魏巖，閻長罡，陳天旗，等.數(shù)控機床計算機編程及切削加工實驗教學(xué)的改革與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2012，（20）：112-113.

[3]韓振宇，富宏亞，付云忠，王永章.“數(shù)控技術(shù)”課程教學(xué)改革的探討與實踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012，（7）：41-42.

[4]董曉威，金中波，劉天祥.機床數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)改革的研究與探索[J].黑龍江教育，2012，（4）：48-49