“低碳”數控技能教學探索與實踐

摘 要： 數控技能低碳教學是指將“低碳教育”貫穿數控實訓教學始終，在原有的數控實訓教學中融入“低碳”教育的教學。要堅持以節能、降耗、少污染的低碳機械制造為教學目標，使學生深刻領會低碳制造，并讓低碳理念融入學生的日常生活。本文分析了低碳數控技能教學的必要性、教學原則、教學過程管理及教學評價方式。

關鍵詞： 低碳數控技能教學 必要性 教學原則 教學過程管理

隨著社會經濟的不斷發展，低碳理念已經滲透于社會生活的各個領域，人們越來越認識到保護環境的重要性，崇尚低碳成為我們這個時代的人義不容辭的社會責任。在職業學校的課堂教學中，使學生樹立低碳理念，打造新時代的勞動者，是歷史賦予職業教育的光榮使命。傳統的職業教育教學理念已不適應新時代的要求，筆者從事數控技能教學多年，認為采用低碳數控技能教學是保證學生深刻領會低碳制造，并讓低碳理念融入學生日常生活的最佳教學方法。

一、低碳數控技能教學的必要性

低碳環保，英文為Low-carbon green，意指較低（更低）的溫室氣體（二氧化碳為主）排放。隨著世界工業的發展，人口的劇增，二氧化碳排放量愈來愈大，地球臭氧層遭受著前所未有的破壞，世界氣候也面臨越來越嚴重的問題，全球災難性氣候屢屢出現，已經嚴重危害人類的生存環境和健康，低碳環保迫在眉睫，它不是未來才需要做的事，而應該從現在做起。

作為一名機械實習指導老師，我深深知道機械制造業為社會制造產品的同時，也在消耗資源并產生大量的工業廢料、廢氣等污染，因而我們更有義不容辭的責任，教育我們的學生（未來的勞動者），并且需要采取低碳數控技能的教學方法，向他們傳授符合環保要求的節能、降耗、少污染的綠色機械制造模式，并以此為支點引導學生“低碳生活”。

二、低碳數控技能教學原則

低碳數控技能教學是指將“低碳教育”貫穿數控實訓教學始終，在原有的數控實訓教學中融入“低碳”教育的教學。因而需要改進原有的數控實訓教學方法，即在傳統教學過程中加入數控技能專業知識與“節能、降耗、少污染”相結合的低碳實訓教學原則。

（一）低損耗的低碳數控技能教學措施

1.充分利用數控仿真軟件，避免不必要的機床、刀具損耗。

數控機床是高精度產品，學生在完成項目時如果直接上機床操作，就會由于編程的疏忽或操作的失誤而造成刀具或機床的損壞。為了避免這種損耗，筆者在數控技能教學中采用數控加工仿真系統結合實際機床操作教學，即學生在完成每個項目前預先在電腦上通過數控加工仿真系統進行模擬加工，利用仿真練習完善加工程序和熟悉機床操作，然后在數控機床上實際操作完成項目，從而避免不必要的機床刀具損耗。

2.統籌安排，力求材料利用率最大化。

對于低碳數控技能教學而言，教師必須有一個完整的實訓教學計劃，對每個項目需要什么規格的材料必須做到心中有數，盡量做到前一個項目的工件可作為下一個項目的毛坯料，也就是以大改小，從而在整個實訓教學過程中實現材料利用率最大化。

（二）低能耗的低碳數控技能教學措施

1.制定合理的加工工藝，提高生產率，降低能耗。

數控機床是一種高效率的自動化設備，它的效率是普通機床的2～3倍。我們在教學中應充分發揮數控機床的這一特點，在編程之前對工件進行充分的工藝分析，制定出高效率的合理的加工工藝。具體的工藝措施有：（1）減少工件的裝夾次數，節省裝夾時間；（2）減少換刀次數，節省換刀時間；（3）合理確定切削用量。

2.優化程序，提高生產率，降低能耗。

低碳數控加工程序，不僅能保證生產合格產品，而且能應使數控機床的功能得到合理的應用和充分發揮，從而縮短工件的加工時間，提高生產率，例如在編程時應合理選擇起刀點，減少空行程，以最短的切削路線加工工件，合理運用G00、G01指令等。

（三）無污染的低碳數控技能教學措施

數控加工均采用去除材料的加工方法獲得產品，因此在刀具切削工件的過程中將產生大量的切削熱能，為了保護工件、刀具，通常在切削過程中采用冷卻液對工件、刀具進行冷卻，而使用過的冷卻液中一般含有硫、磷等化學添加劑，如直接排放或燃燒，則會造成嚴重的環境污染，故筆者在低碳數控技能教學中一般不使用冷卻液，而采用干式切削，從而消除冷卻液對環境的污染。如何做到在加工過程中不使用冷卻液而保護工件、刀具呢？筆者主要在工件的材料上做文章。具體做法是把整個培訓過程分為三步走，即初期練習、中期練習、后期練習。在初期練習中，學生動手操作很不熟悉，為了保護機床、刀具，避免不必要的損耗，學生練習材料宜選用尼龍件，由于尼龍強度不高，故切削時產生的切削熱就很低，從而不需要冷卻液。在中期練習中，學生動手操作能力已有所提高，為了讓學生對切削金屬材料有切身體會，此時的練習材料宜選用鋁件，而鋁件的強度不高，故同樣采用干式切削。在后期練習中，學生動手操作能力已經很強，為了提高學生的實際工作能力，此時的練習材料宜選用鋼件，而鋼件強度較高，為了降低在切削中產生的切削熱，在不使用冷卻液的前提下一般采取高速切削。

本學期筆者采用低碳數控技能教學，驚喜地發現學生的綠色數控制造能力有了質的飛躍，現通過下表加以說明。

實施低碳數控技能教學前后每組學生綠色數控制造能力對照表

三、低碳數控技能教學過程管理

低碳數控技能教學既要重視“產品質量”教育，又要重視“生產低碳”教育，既要重視培養學生的動手操作能力，又要重視培養學生的“低碳”意識。為了確保低碳數控技能教學活動的有效開展和課堂教學效率的提高，筆者在低碳數控技能教學中采用小組合作的學習方法，并在此基礎上引入“低碳”理念。

1.開展小組競賽，發展學生的低碳創新思維。

例如：在實訓工廠我們給每臺數控機床裝上電表，這樣每組學生在完成每個項目后耗電量就一目了然，學生為了實現產品加工過程開機時間短，用電量少的目的，從接受工作任務起就開始認真研究工件的加工工藝和加工程序，制定出既能保證加工質量又能夠實現“低碳”目標的最合理的加工工藝和加工程序，另外學生在機床操作過程中也不敢拖拖拉拉，而是以自身的最快速度進行機床操作，爭取在最短的時間內保質保量地完成加工任務。所以，在這個學習過程中，不能一味地向學生灌輸“節能”意識，還要調動學生的學習積極性、主動性。所以在低碳數控技能教學中，通過低碳手段能提高學生的動手操作能力。

2.不斷挖潛，強化學生的低碳意識。

例如，我們對學生從初期開始進行數控技能訓練時就把整個實習過程所需要的材料都發給學生，等到整個實習結束后對各組耗材進行比較，從而使各個小組在完成每個項目時都對耗材進行精打細算，無形中培養了學生的節約意識。所以在這種低碳的學習過程中，需要學生不斷研討，不斷實踐。

3.教師全程監控指導，提高低碳教學效率。

教師要對每個學習小組的學習過程進行宏觀監控，不斷巡查、觀察詢問。對小組當中出現的必要問題進行解答，對整個班級的學困生給予特殊關照，在學生的低碳實習過程前期、中期、后期作出正確評價，一方面指導他們正確完成低碳的工作任務，另一方面讓組與組之間形成有效的低碳競爭，同時，協調好組與組之間的合作。此時的低碳工作過程是一個活動的低碳工作過程，是一個不斷提出問題解決問題的低碳工作過程。教師是基于激勵、支持、咨詢及輔導描述解釋性意義的低碳教，而小組成員是基于主動、自調、建構及情境、引導社會化意義的低碳學。從而形成以小組為導向的師生互動低碳教學。

四、低碳數控技能教學評價的方式

低碳數控技能教學的評價是一個注重過程、動態的評價，進一步講更是對隱性知識的評價，它對課題實施起到重要的導向作用。對學生的低碳數控技能評價，筆者一般通過評分表的方式體現，即在原來的評分表上加上低碳環保評價，其內容包含機床損壞、刀具損耗、耗材、耗電量、冷卻液使用等。

低碳數控技能評分表分為三大塊，第一塊為質量分，占總分的70%；第二塊為低碳環保分，占總分的20%；第三塊為文明生產分，占總分的10%。另外在整個培訓過程中根據初期練習、中期練習、后期練習學生的學習情況定期評出質量標兵、低碳環保標兵和文明生產標兵，從而進一步促進各小組在這些方面的學習競爭，調動學生的學習積極性和主動性，提高學生的“低碳”數控技能水平。

總之，低碳數控技能教學按照“以能力為本位，以職業實踐為主線，以項目課程為主體的模塊化專業課程體系”的總體設計要求，堅持以節能、降耗、少污染的低碳機械制造為教學目標，從而使學生深刻領會低碳制造，并讓低碳理念融入學生的日常生活，以實際行動為節能減排作貢獻。

基金項目：江蘇省教育科學“十二五”規劃立項課題“基于低碳教學的數控技能校本課程開發研究”（C-c/2011/02/097）。