增強學生工程實踐及創(chuàng)新能力的數控實訓教學改革

劉偉洪

（山東理工大學 機械工程學院，山東 淄博 255049）

增強學生工程實踐及創(chuàng)新能力的數控實訓教學改革

劉偉洪

（山東理工大學 機械工程學院，山東 淄博 255049）

針對學生數控實訓教學過程中存在的專業(yè)知識薄弱、動手能力差、積極主動性不夠等問題，本文提出了一種注重基礎、講求實效、提高興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的教學方法，目的在于提高教學效果、增強學生的實踐及創(chuàng)新能力。

數控實訓；多媒體教學；主動性和創(chuàng)造性；自主構思設計零件

工程實訓是培養(yǎng)學生全面素質，尤其是工程素質的重要環(huán)節(jié)，隨著市場對人才綜合素質要求的提高，許多機械類包括近機類專業(yè)的學生必須進行實習培訓。以往的實習基本上以傳統(tǒng)的加工方法為主，其內容顯得陳舊，有些甚至遠遠落后于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展水平。教學方式仍主要為講授加示范，許多學生在實習過程中往往缺乏主動性和獨立性，既不能激發(fā)學生參與實習的興趣與積極性，也不利于學生知識能力的培養(yǎng)。針對這一現(xiàn)實情況，我學院在實踐教學中，在以傳統(tǒng)制作工藝為主的前提下，針對不同專業(yè)、不同對象適當地增加了現(xiàn)代制造技術的內容，探索出一種尊重基礎、注重實效、提高興趣、培養(yǎng)能力的數控實訓教學方法，取得了良好的教學效果。現(xiàn)代制造實訓包括數控車削、數控銑削和線切割三大模塊內容。

一、營造實訓氣氛，提高實訓地位

機械類專業(yè)是高校的傳統(tǒng)專業(yè)，幾乎每一個工科院校都開設了這個專業(yè)。如何找準專業(yè)發(fā)展方向和人才培養(yǎng)特色，使培養(yǎng)的學生獲得行業(yè)、企業(yè)的肯定是擺在我們面前的一個重要課題[1]。

隨著我國的產業(yè)結構調整、企業(yè)改制和技術改造，以數控技術為代表的自動化、計算機和信息管理等相關技術向傳統(tǒng)機械制造業(yè)不斷地滲透，數控技術的應用是提高制造業(yè)的產品質量和勞動生產率的重要手段。專家預言：21世紀機械制造業(yè)的競爭，其實質是數控技術的競爭。在我國，2007年，僅珠江三角洲，數控人才就缺乏6000多人。在這一社會需求現(xiàn)象的感召下，無形中就加大了數控實訓在學生心目中的地位。

數控實訓與傳統(tǒng)實訓的明顯不同之處還在于它可以借助計算機應用各種二維或三維高級CAD/CAM軟件（Autocad、UG、Pro/E、Solidworks、MasterCAM等），完成簡單或復雜零件的設計、造型、自動編程、模擬仿真等內容，因而更加提高了學生的實習興趣，增強了學生工程實踐的信心。從而培養(yǎng)出具有一定的操作技能、動手能力和創(chuàng)新意識的學生，實現(xiàn)了知識向能力的轉化，提高了數控實訓的教學質量。

二、數控理論基礎學習

數控銑削的實訓首先要以理論知識的學習為基礎，只有掌握了基礎知識才能更好的掌握數控銑床加工和編程技能。我學院一直堅持和重視基礎理論的知識教學。

1.方法的學習。大學教學是學校教學過程的最后一個階段，同時又是學生進入社會實踐活動過程的準備階段[2]。學生目前掌握的知識和方法為將來的“再學習”過程做好充分的儲備，并進而做到舉一反三、觸類旁通，即達到了教學的最終目的。因此老師在向學生講授理論知識的時候，不能泛泛而講，而應有選擇性地著重講授基礎實用的知識點，讓學生在聽課中時時感受到學會的是“一種方法”，而不是僅僅記住某個具體的指令或概念。比如：在講授數控銑理論知識內容的時候，數控機床坐標系和運動方向、機床參考點、工件坐標系選擇（G54～G59）及輔助功能代碼M03、M02、M05和準備功能代碼G90、G00、G01、G02、G03等為必講內容。對于平面選擇代碼G17、G18、G19則一帶而過，只重點介紹講授G17的用法。G17是XY平面選擇，那么學生在以后工作中用到XZ、YZ面時自然就會去查找G18和G19具體代表了哪個平面，依此類推。

2.多媒體教學。選用合理的教學手段將對學生掌握理論基礎知識起到極大的輔助作用。自動化內容涉及偏多的數控銑教學就應該選用多媒體課件作為教學手段。課件中運用了大量的圖片、視頻和動畫加以演示，圖片包括機床的外觀和已經加工的零件，視頻錄制的是銑削零件實際加工過程，而動畫大多體現(xiàn)的是刀具的特定運行軌跡，并能進行人機交互。因此提供了良好的教學環(huán)境，將抽象的概念具體化和形象化，增加了信息量，也有利于學生的理解，大大提高了教學效果和質量。

三、自主構思、獨立設計零件

數控實訓要求學生根據要求自行設計零件，編寫數控加工程序并制作加工零件。考慮到數控實訓的時間較短（一般兩天左右）及學生對刀具基礎知識的了解不充分，因此要求學生設計的是刻繪作品，即在一塊75×60×30的長方形板材上發(fā)揮想象設計出獨特的工藝品，內容不限。而對于刀具的選擇、進給量的設定等工藝內容則不做為本項實習的重點，由老師推薦即可。這種學習方式一方面能夠保證學生在設計過程中運用到機械制圖知識、AutoCAD計算機繪圖知識、工藝知識，加深對機械綜合知識的掌握和運用；另一方面這種學習方式還大大提高了學生的學習熱情、激發(fā)了學生的學習興趣，使得學生能夠充分調動積極性和主動性來設計這件具有紀念意義的作品。而且，其設計的作品還體現(xiàn)出學生本人的美學修養(yǎng)和藝術修養(yǎng)，使得學生的想象力和創(chuàng)造力得到最大程度地發(fā)揮，可謂一舉幾得。

四、編寫程序

學生在已經熟悉數控編程的主要內容及步驟、程序的結構和格式、常用指令與代碼及編程規(guī)則和方法的基礎上，要求能夠根據本?，F(xiàn)有數控系統(tǒng)實際要求，對自行設計出的零件手工編制銑削加工程序。

在編制程序過程中加工工藝是一項重要內容[3]，主要通過加工程序（代碼）得以體現(xiàn)，其目的就是要合理、有效地使用數控機床和刀具，對材料進行精確、高效地加工。尤其是在手工編程中，如果考慮不周，將會直接影響加工精度和表面質量，甚至損壞機床，因此要結合相關內容綜合分析。首先應著重分析刀具在加工時的切入和引出點及走刀方式在加工時的影響，避免各種可能存在的問題等。然后選定最優(yōu)工藝方案，并在實際編程和操作環(huán)節(jié)中加以運用。

五、檢驗考核

檢驗考核是學習質量的重要保證手段，它一方面可增加學生實習的責任感，另一方面有利于反饋實習教學質量，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題[4]。檢驗考核分為理論考核和實踐考核兩部分內容。

1.理論考核。理論部分考核是對學生實習的綜合考查，主要以實習報告來體現(xiàn)。實習報告內容包括敘述基礎理論概念、編寫程序和實習心得等。由于在整個工程實訓過程中，學生實習一直強調以增強實踐動手能力為主，因此理論考核部分分值只占實習總分的20%。

2.實踐考核。實踐部分考核包括程序檢驗和實際操作。程序檢驗就是驗證學生對制圖、工藝、程序傳輸和校驗模擬等知識的掌握程度。即學生對自行設計的零件編寫程序結束后，輸入到數控裝置中進行模擬演示，發(fā)現(xiàn)錯誤，及時修改，如此反復，直至合格。老師按照其制圖的繁簡、工藝的優(yōu)劣、傳輸的次數及程序中包含的錯誤程度進行打分。機床操作和零件加工需要學生學習如何完成機床回零、夾具安裝、工件裝夾、刀具安裝、輸入程序、確定編程原點、實際加工等一系列操作。實際操作需要教師具有較強的責任感，認真、準確、細致、耐心地指導學生完成每一步操作，結合理論內容讓學生理解和掌握數控銑削零件的過程和技能。尤其值得注意的是，不正確的操作會損壞機床甚至危及學生的安全，因此，教師一定要對學生加強安全教育。

六、總結

學生利用學校的現(xiàn)有條件和教學資源，以一名普通技術員和工人的雙重身份參與零件從設計到加工完成的整個過程，這樣既提高了實踐和動手能力，使學生獲得一定的成就感，又增強了找工作和參加工作的自信心，達到了數控實訓的目的，減少了就業(yè)壓力。下一步還將結合學生的實訓過程，按照國家規(guī)定的機械行業(yè)機工標準要求，對達到要求的學生給予相應的技能認證，頒發(fā)證書；或者對學生的設計能力出具證明材料，給學生一個肯定，給社會一個保證，提高學校和學生二者的知名度和誠信度，獲得雙贏。

[1]黨躍軒，李洪智，康維新，李偉.應用型本科機械類人才的培養(yǎng)模式[J].中國冶金教育，2006，（2）.

[2]戚萬學.高等教育學[M].山東人民出版社，2004.

[3]梁炎.數控銑床實習探討[J].中山大學學報論叢，2005，25（5）.

[4]劉鴻.數控技術應用專業(yè)實踐教學安排的探討[J].貴州農機化，2005，（8）.

G642.0

A

1674-9324（2014）20-0042-02

本課題得到山東理工大學科研基金資助（項目編號304051）和山東理工大學教學研究課題立項資助（項目編號4003-107013）。

劉偉洪（1971-），女，山東萊陽人，山東理工大學講師，碩士，主要從事設計自動化、工程實踐等方面的教學和科研工作。