高職“數控編程”教學方法探討

摘要：“數控編程”是高職數控技術或機械設計與制造等相關專業的重要課程，其實踐性很強。如何提高數控教學質量，是培養數控技術專業高技能人才的關鍵。在分析數控技術教學現狀的基礎上，針對數控教學中普遍存在的設備不足及理論知識過于抽象枯燥的兩個問題，探討了仿真軟件及項目教學法在教學活動中的應用，為職業學校的數控系統教改提供參考。

關鍵詞：數控技術；仿真軟件；項目教學法；教學改革

作者簡介：王亞利（1986-），女，湖北黃岡人，佛山職業技術學院機電工程系，助教。（廣東 佛山 528137）

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）23-0082-01

“數控編程”是高職數控技術或機械設計與制造等相關專業的重要課程，其基本任務是培養學生掌握金屬切削加工的基本理論知識和工藝規程的編制方法，且能熟練使用數控機床和其他數控設備進行產品加工。目前，數控教學中普遍存在兩個問題：一是數控設備價格昂貴，成本投入很大，許多院校由于資金問題使得機床不能滿足大批學生的教學活動。在教學中因為數控設備數量有限使得學生沒有足夠時間參與實際操作，導致教學效果不理想。二是在傳統的教學中學生被動接受教師講授的知識，教學過程枯燥乏味，致使學生普遍對理論課程不感興趣。因此，本文主要針對高職院?！皵悼鼐幊獭闭n程存在的問題，探討了一些教學方法，為國內同行教學提供參考借鑒。

一、加工仿真軟件在數控專業中的應用

數控加工仿真軟件是一個應用虛擬現實技術于數控加工操作的仿真軟件，具備對機床操作全過程和加工運行全環境仿真的功能，通過在PC機上操作該軟件，學生能在很短時間內掌握各種系統數控車、數控銑及加工中心的操作。目前，華中數控、廣州超軟、南京斯沃和上海宇龍等仿真系統應用比較廣泛。其優點主要如下：

1.降低教學經費和實訓消耗

數控設備價格昂貴，許多院校由于資金的限制，無法建立與學生數量相適應的數控實訓基地[1]，而使用仿真軟件可大大減少在數控設備上的投入。目前，國內成熟的仿真系統包括數控車床、數控銑床、加工中心，教學中大部分的實訓活動都可以在這些仿真系統中實現。此外，使用仿真軟件，還可以大大減少工件材料和能源的消耗，從而降低實訓成本。

2.在虛擬環境下模擬數控機床的實際操作，操作安全

對于大部分初學者，由于對機床沒有足夠的了解認識，很容易在操作過程中出現安全意外等情況。利用數控仿真系統可以很好地解決這一問題，數控仿真系統屏幕能夠顯示和機床操作面板一模一樣的界面，以動態的模擬顯示代替機床實際運行并且還能夠提示操作信息，如編程錯誤信息和操作失誤機床碰撞報警信息等。利用數控仿真系統可以在計算機上完成程序的檢驗，避免實際實訓中由于誤操作等引起的安全問題。

目前，佛山職業技術學院采用的是斯沃數控仿真系統。利用此軟件進行仿真，只要程序一編好，刀具軌跡就顯示在工件上，馬上可以發現編程有無錯誤，對刀及工件坐標系設置有無問題。仿真加工時，刀具可以精確地沿著軌跡運動，點到程序的哪一行就可對應突顯刀具軌跡，十分方便檢查錯誤。

3.數控加工仿真軟件可以提高課堂效果

由于數控編程十分抽象，指令繁多，格式形式多樣，單靠教師在課堂上講解，學生難以理解或理解不到位。比如對刀過程，其實是很容易的事情，但如果用傳統的教學方法，僅在課堂上紙上談兵，大多數學生都難以理解，如果利用仿真軟件一邊演示一邊教學，通過車刀和工件的運動學生就很容易理解，而且還能自己親手操作來加深認識，理論和實踐也能兼顧了。利用仿真軟件可以彌補在理論教學過程中的不足，在課堂上將理論知識的講解與軟件的仿真操作兩者有機結合，讓學生邊學邊操作，在鞏固理論知識的同時，提高了學生的動手能力。

其次，采用數控仿真進行教學，由于是一人一機，可以保證每個學生有充足的時間來動手，提高了學習效果。而教師通過廣播的方式在每個學生的屏幕上演示其教學內容，可以保證所有的學生均能清楚地觀看并進行模仿，通過動態的仿真操作使教學過程易教易學、教學效果顯著提高。[1]

此外，仿真系統界面自然友好，模擬過程逼真，可以使用戶看到真實的三維加工過程，操作者一目了然，從而能更好地激發學生的學習興趣和動力。

隨著數控仿真技術的發展，仿真軟件與機床的差距越來越小，特別是越來越多的數控仿真軟件支持極坐標、螺旋插補及各種循環指令編程，支持各系統子程序及宏程序編程，支持鏡像、縮放及旋轉等簡化編程指令編程，尤其是近年來加入刀具補償指令及直線和圓弧后倒直角、倒圓角指令的仿真，使得仿真加工可以達到與真實機床完全一樣的效果。很多大專院校已經開始在教學中利用數控加工仿真軟件，并取得了很好的效果。

二、項目教學法在數控專業中的應用

項目教學法是指學生在教師的指導下親自處理一個項目的全過程，在這一過程中學習掌握教學內容。其最顯著的特點是以“項目為主線、教師為引導、學生為主體”，改變了以往“教師講，學生聽”被動的教學模式，創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學模式。

項目法一般流程主要包括：項目制定、項目計劃、項目實施、項目檢查、項目評價。[2]針對“數控編程”課程而言，其過程如下：第一，項目的選取及設計。主要是結合學生技能水平、學校資源及崗位需求狀況進行項目的制定，在這一過程中，學生收集相關資料，制定合理的項目任務。一般該課程選取的項目有：板類、異形類、軸套類等零件的工藝設計與編程加工。第二，項目計劃。主要是所選取項目的具體落實，任務的合理分配。將全班學生分為若干小組，每個小組負責一個項目，明確項目目的、具體操作步驟、訓練技能要求等，學生通過協調、分工合作共同完成項目任務。[3]在這一階段中主要包括：零件圖紙的數控加工工藝分析、數控加工工藝路線的設計、數控加工工序設計、刀具的選擇、切削用量的選擇、工藝文件的編寫等等。第三，實施階段。按照計劃使項目運行，此階段中主要以學生動手思考為主，教師指導為輔。實際操作中，在學生經過思考的基礎上，教師可以加以引導點撥，或學生之間采用頭腦風暴法共同探討出合理的思路，但教師不必干涉過多，否則不利于學生觀察問題、思考問題、解決問題能力的培養。第四，檢查階段。主要是檢查學生項目完成的情況，及時發現學生存在的問題和亮點。這不僅可以查漏補缺，也可達到知識的再鞏固。第五，評價階段。主要是評價項目完成的效果，評價可以分為學生自我評價和教師評價。[3]自我評價主要通過學生相互之間的交流，分析各自項目存在不足和優勢，通過心得體會等形式加以總結；教師評價主要是進行全面綜合的分析，找出存在的共性問題進行解釋說明，并對完成良好的小組加以表揚，對效果不太理想的小組加以鼓勵。通過評價，使學生對項目效果有一個總體的認識，使其優點繼續保持缺點盡量避免。

利用項目教學法，學生作為學習的主體，通過獨立完成項目，把理論與實踐有機地結合起來，極好地調動了學生學習的主動性、創造性、積極性等。此教學法將抽象枯燥的理論知識有機融合在“項目”的完成過程中，強調學生的自主學習、主動參與，學生唱“主角”，而老師轉為“配角”，實現了師生角色的換位，從而有利于加強對學生自學能力、創新能力、解決問題等綜合能力的培養。

三、總結

針對目前數控教學中普遍存在的設備不足，學生沒有足夠時間操作及數控編程理論知識過于抽象枯燥，多數學生無法堅持學習的現象，可以利用仿真技術和項目教學法。仿真技術能直觀反映實際數控加工過程，使學生在虛擬條件下進行操作，既可有效解決設備缺乏問題，也增強了教學過程的生動性，可使學生在實訓前建立正確的加工工藝概念，避免由于誤操作等引起的操作安全問題；而項目教學法中，教師的作用不再是一部百科全書或一個供學生利用的資料庫，而轉化為一名向導和顧問，幫助學生在獨立研究的道路上迅速前進，引導學生在實踐中發現新知識，掌握新內容。在職業學校、職業教育中，仿真技術和項目教學法有其獨特優勢，是值得提倡的一種教學好方法。

參考文獻：

[1]鄒韶明，朱瑞林.數控加工仿真軟件在數控實訓中的應用[J].湖北函授大學學報，2011，（24）.

[2]馮利.基于項目教學法的數控加工工藝教改實踐與思考[J].教改創新，2011，（35）.

[3]劉偉青.基于項目教學法的數控加工工藝教改實踐與思考[J].湘潮（下半月），2012，（6）.

（責任編輯：劉輝）