“數(shù)控技術(shù)”課程教學(xué)改革思路與實(shí)施

摘要：在分析“數(shù)控技術(shù)”課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了適應(yīng)目前社會(huì)需求的課程教學(xué)改革方案，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，建立有效的理論與實(shí)踐教學(xué)體系。隨后探討了新型教學(xué)模式的實(shí)施過程，以期提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；教學(xué)改革；實(shí)踐

作者簡(jiǎn)介：吳剛（1978-），男，湖北漢川人，三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院，副教授；陳從平（1976-），男，湖北荊州人，三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院，副教授。（湖北 宜昌 443002）

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）22-0096-02

制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家發(fā)展的基礎(chǔ)，數(shù)控機(jī)床的水平標(biāo)志著本國(guó)的制造業(yè)水平，也是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。作為數(shù)控機(jī)床的理論基礎(chǔ)，“數(shù)控技術(shù)”課程早就是各大院校機(jī)械工程專業(yè)的專業(yè)課程之一。隨著機(jī)械行業(yè)數(shù)控機(jī)床的普及，對(duì)數(shù)控專業(yè)人才需求的不斷增加，但企業(yè)普遍反映學(xué)生的理論水平多于實(shí)踐知識(shí)，且在工作中難于將理論和實(shí)踐結(jié)合起來。作為一所以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為根本任務(wù)的普通高校，我們有必要從提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力上出發(fā)，改進(jìn)“數(shù)控技術(shù)”課程教學(xué)過程中的目標(biāo)和方法，培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。這對(duì)于適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求，增強(qiáng)我國(guó)制造業(yè)的綜合實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力有著重要意義。

一、“數(shù)控技術(shù)”課程的特點(diǎn)

與其他機(jī)械類課程不同，“數(shù)控技術(shù)”課程有著如下三個(gè)典型的特點(diǎn)：

首先，數(shù)控技術(shù)是集機(jī)械制造技術(shù)、材料科學(xué)與技術(shù)、控制技術(shù)、傳感檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等于一體的多學(xué)科交叉型科學(xué)技術(shù)，涉及的知識(shí)面寬，對(duì)教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)要求較高。

第二，數(shù)控技術(shù)在最近幾十年中得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，高新技術(shù)不斷在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域被刷新。與其他專業(yè)課程相比，數(shù)控技術(shù)的知識(shí)更新速度極快，需要授課教師能及時(shí)獲取最新的行業(yè)動(dòng)態(tài)，并融合到自己的授課環(huán)節(jié)中。

第三，“數(shù)控技術(shù)”是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程。“數(shù)控技術(shù)”教學(xué)中的大多數(shù)環(huán)節(jié)，從機(jī)床結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床的操作、數(shù)控加工工藝到數(shù)控機(jī)床故障診斷等，都應(yīng)該有相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)來支撐，才能加強(qiáng)理論教學(xué)的效果，讓學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)有更直觀和深刻的理解。

二、“數(shù)控技術(shù)”課程改革思路

對(duì)于大部分高校而言，本課程的目的是讓學(xué)生了解數(shù)控技術(shù)的理論知識(shí)，并具有一定的動(dòng)手操作能力，以適應(yīng)社會(huì)的實(shí)際需求。針對(duì)上述“數(shù)控技術(shù)”課程的特點(diǎn)，應(yīng)該從教學(xué)思路、教材師資隊(duì)伍、考核方式等方面進(jìn)行改革，以應(yīng)用為主旨和特征，設(shè)計(jì)能全面發(fā)展學(xué)生知識(shí)、能力及專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)方案，構(gòu)建新的教學(xué)內(nèi)容體系。

1.教學(xué)思路上的改革

“數(shù)控技術(shù)”課程中應(yīng)包含完整的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，如圖1所示，在課程設(shè)置時(shí)就應(yīng)注重對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)。本課程的前導(dǎo)課程為CADCAM技術(shù)，在授課時(shí)可以適當(dāng)向數(shù)控技術(shù)方向傾斜，講授數(shù)控技術(shù)中的部分基礎(chǔ)知識(shí)。在“數(shù)控技術(shù)”課程的理論授課環(huán)節(jié)中，因?qū)W生已有一定基礎(chǔ)，教師可花較少的課程時(shí)間講授理論學(xué)習(xí)，將更多的時(shí)間用于課程實(shí)踐中，從而突出“實(shí)際、實(shí)踐和實(shí)用”的原則。在教學(xué)內(nèi)容上，目前數(shù)控機(jī)床均已采用自動(dòng)編程技術(shù)，學(xué)生對(duì)手工編程原理及技術(shù)有所了解即可；對(duì)于相對(duì)偏深的數(shù)控原理、數(shù)控機(jī)床控制電路等理論內(nèi)容，學(xué)生的興趣不大，而且在實(shí)際工作中也很少接觸，可以進(jìn)行淡化處理；而對(duì)于學(xué)生今后更有可能接觸的知識(shí)，如車削、銑削各種常見零件的加工特點(diǎn)和加工工藝等，則應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際操作來重點(diǎn)組織教學(xué)和進(jìn)行實(shí)踐。

圖1 數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)體系及內(nèi)容

2.教材和師資隊(duì)伍的改革

目前通用的《數(shù)控技術(shù)》教材，主要以介紹機(jī)床結(jié)構(gòu)、數(shù)控原理、控制原理、數(shù)控程序編寫及機(jī)床的維修與維護(hù)等基礎(chǔ)知識(shí)為主，對(duì)于實(shí)踐環(huán)節(jié)中的車削模塊和銑削模塊則涉及較少，不僅教師講授起來枯燥無味，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣也不大。除理論知識(shí)外，數(shù)控技術(shù)的教材應(yīng)結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)與學(xué)校自身的設(shè)備情況，組織教師和實(shí)驗(yàn)人員共同編寫實(shí)習(xí)教材，選取一些典型的軸套類零件（車削）、盤類零件（銑削）作為例子，通過學(xué)習(xí)這些實(shí)例，學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)的理解更加深刻。這不僅解決了實(shí)習(xí)教學(xué)中的空白，又推動(dòng)了教師隊(duì)伍的建設(shè)，更讓學(xué)生能從中學(xué)到有用的技能，對(duì)數(shù)控技術(shù)的教學(xué)有著積極的作用。此外，也可引進(jìn)和聘任一批具有豐富數(shù)控技術(shù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技師、高工擔(dān)任實(shí)習(xí)教師，或定期開展專題講座，使實(shí)踐教學(xué)達(dá)到較高水準(zhǔn)。

3.教學(xué)手段上的革新

在課程上通過采用多媒體教學(xué)手段，學(xué)生能充分理解課本上的理論，但對(duì)于教學(xué)內(nèi)容中實(shí)踐性較強(qiáng)的車削模塊和銑削模塊，必須經(jīng)過實(shí)踐環(huán)節(jié)的鍛煉，才能讓學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)有更深刻的理解。但實(shí)際中教師不可能為每一個(gè)學(xué)生提供機(jī)床和材料進(jìn)行實(shí)踐。為讓學(xué)生能自己動(dòng)手，加深對(duì)數(shù)控技術(shù)中各類零件從設(shè)計(jì)到制造的全過程的理解，在教學(xué)過程中教師可采用學(xué)習(xí)和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，實(shí)行理論講解、案例演示、分組練習(xí)、小組答辯為一體的培養(yǎng)方式，利用數(shù)控仿真軟件的模擬功能，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行模擬操作，可有效解決學(xué)生多、實(shí)驗(yàn)設(shè)備少、機(jī)床操作時(shí)間短的矛盾。仿真軟件對(duì)零件的加工操作流程與實(shí)際機(jī)床相同，使學(xué)生對(duì)加工過程及機(jī)床實(shí)際操作更加熟悉，這不但有利于提高數(shù)控理論教學(xué)效果，更有助于學(xué)生編程能力的提高，也為以后的實(shí)際操作奠定良好的基礎(chǔ)。

4.革新課程考核方法

除通過閉卷考試考查學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的了解外，更應(yīng)該著重考核學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、解決實(shí)際問題的能力。

（1）采取常規(guī)考試的方式，考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和理解能力。

（2）提前將課程的考核課題發(fā)下去，讓學(xué)生利用課余時(shí)間完成。利用最后一次課堂時(shí)間，采取分組答辯、現(xiàn)場(chǎng)演示和操作等考核方式，重點(diǎn)考查學(xué)生專業(yè)思維能力、動(dòng)手能力、獨(dú)立/協(xié)作解決問題的能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

（3）鼓勵(lì)和培養(yǎng)學(xué)生獲得數(shù)控相關(guān)的技能等級(jí)證書。如通過等級(jí)鑒定取得數(shù)控車（銑）床的中、高級(jí)工證書，通過參加全國(guó)數(shù)控工藝員考試取得相應(yīng)的數(shù)控車（銑）床工藝員證書，可獲得額外的學(xué)分獎(jiǎng)勵(lì)。

三、新型教學(xué)模式的實(shí)施

圖2 數(shù)控技術(shù)課程的教學(xué)模式

根據(jù)上述課程改革的思路，新型“數(shù)控技術(shù)”課程的教學(xué)模式如圖2所示。

1.理論講解

在學(xué)生能理解的程度上，盡可能只講授理論知識(shí)中較難的地方，而一些基礎(chǔ)的、學(xué)生能看得懂的地方則讓學(xué)生自學(xué)。這不僅能節(jié)約較多時(shí)間用于后面的實(shí)踐環(huán)節(jié)，也能鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。

2.案例演示

選取難度適中、具有多種教學(xué)特征的零件，結(jié)合數(shù)控技術(shù)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行講解。為加深學(xué)生對(duì)數(shù)控過程的理解，把數(shù)控仿真軟件系統(tǒng)引入教學(xué)中，根據(jù)加工工藝的原則和給定零件的實(shí)際形狀，選擇進(jìn)行數(shù)控加工的工藝，并規(guī)劃合適的加工路線，最后利用軟件的演示功能演示零件的加工過程，還可以在加工過程中故意設(shè)置錯(cuò)誤的工藝參數(shù)和刀具行走路線，讓學(xué)生指出其錯(cuò)誤原因并進(jìn)行更正，通過這樣的互動(dòng)學(xué)習(xí)和演示，不僅能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更能讓學(xué)生在實(shí)踐中印證理論教學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)。

3.分組練習(xí)

為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的，提前尋找難度合適零件的圖紙，讓學(xué)生在練習(xí)的過程中完成整個(gè)零件的加工，使學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性更強(qiáng)。為進(jìn)一步貼合實(shí)際，同時(shí)鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，可以按照“車間組織”的教學(xué)模式，將班級(jí)的學(xué)生分成3～5人一組，將“大班”教學(xué)“小班”化成車間的班組，每個(gè)小組選出一位組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)各組的生產(chǎn)、組織與管理。教師充當(dāng)車間主任的角色，從宏觀上對(duì)各小組進(jìn)行督促和幫助，強(qiáng)化學(xué)生的自我管理能力和組織能力，鍛煉學(xué)生的合作、溝通能力和責(zé)任心，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)。

教師在進(jìn)行理論講解的同時(shí)，將任務(wù)下發(fā)給各小組，讓小組成員在課后查閱資料和分組討論，完成指定零件的工藝參數(shù)的選擇、刀具夾具的選擇等任務(wù)，教師對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的普遍性問題加以詳細(xì)講解，在隨后的仿真教學(xué)過程中，讓學(xué)生利用仿真軟件，按工件實(shí)際加工工序完成零件的整個(gè)工藝過程： 選擇機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)、安裝毛坯與刀具、對(duì)刀與校驗(yàn)、工藝參數(shù)選擇、仿真加工、零件檢測(cè)等，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)工件或是工件某一部分工序的仿真加工。教師對(duì)學(xué)生在實(shí)踐過程中容易出現(xiàn)問題的夾具設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)、走刀路線等環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)指導(dǎo)，以進(jìn)一步提升學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)內(nèi)容的理解程度。

4.小組答辯

經(jīng)過一段時(shí)間的小組討論實(shí)踐后，教師可安排時(shí)間讓小組進(jìn)行答辯。答辯時(shí)學(xué)生須運(yùn)用仿真軟件，現(xiàn)場(chǎng)演示從毛坯選擇到零件加工完成的整個(gè)過程，教師重點(diǎn)考查小組成員對(duì)零件各加工工藝選擇的合理性和加工路線的設(shè)置的準(zhǔn)確性，也可讓其他學(xué)生指出其中的優(yōu)缺點(diǎn)。小組答辯結(jié)束后，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的完成情況，針對(duì)性地作出評(píng)價(jià)，并根據(jù)各位學(xué)生在課題難度、課題完成過程中的貢獻(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分，并作為平時(shí)成績(jī)。通過理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，能有效增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

“數(shù)控技術(shù)”課程不僅要學(xué)生掌握數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，更應(yīng)該以“實(shí)際、實(shí)踐、實(shí)用”為宗旨，革新課程的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，突出實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)等教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生成為社會(huì)所需要的高級(jí)應(yīng)用型技術(shù)人才。

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（責(zé)任編輯：劉輝）