增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐及創(chuàng)新能力的數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革

摘要：針對(duì)學(xué)生數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中存在的專業(yè)知識(shí)薄弱、動(dòng)手能力差、積極主動(dòng)性不夠等問題，本文提出了一種注重基礎(chǔ)、講求實(shí)效、提高興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的教學(xué)方法，目的在于提高教學(xué)效果、增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐及創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)控實(shí)訓(xùn)；多媒體教學(xué)；主動(dòng)性和創(chuàng)造性；自主構(gòu)思設(shè)計(jì)零件

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）20-0042-02

工程實(shí)訓(xùn)是培養(yǎng)學(xué)生全面素質(zhì)，尤其是工程素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，隨著市場(chǎng)對(duì)人才綜合素質(zhì)要求的提高，許多機(jī)械類包括近機(jī)類專業(yè)的學(xué)生必須進(jìn)行實(shí)習(xí)培訓(xùn)。以往的實(shí)習(xí)基本上以傳統(tǒng)的加工方法為主，其內(nèi)容顯得陳舊，有些甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展水平。教學(xué)方式仍主要為講授加示范，許多學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中往往缺乏主動(dòng)性和獨(dú)立性，既不能激發(fā)學(xué)生參與實(shí)習(xí)的興趣與積極性，也不利于學(xué)生知識(shí)能力的培養(yǎng)。針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)情況，我學(xué)院在實(shí)踐教學(xué)中，在以傳統(tǒng)制作工藝為主的前提下，針對(duì)不同專業(yè)、不同對(duì)象適當(dāng)?shù)卦黾恿爽F(xiàn)代制造技術(shù)的內(nèi)容，探索出一種尊重基礎(chǔ)、注重實(shí)效、提高興趣、培養(yǎng)能力的數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果。現(xiàn)代制造實(shí)訓(xùn)包括數(shù)控車削、數(shù)控銑削和線切割三大模塊內(nèi)容。

一、營(yíng)造實(shí)訓(xùn)氣氛，提高實(shí)訓(xùn)地位

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

隨著我國(guó)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、企業(yè)改制和技術(shù)改造，以數(shù)控技術(shù)為代表的自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息管理等相關(guān)技術(shù)向傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)不斷地滲透，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是提高制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要手段。專家預(yù)言：21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，其實(shí)質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。在我國(guó)，2007年，僅珠江三角洲，數(shù)控人才就缺乏6000多人。在這一社會(huì)需求現(xiàn)象的感召下，無(wú)形中就加大了數(shù)控實(shí)訓(xùn)在學(xué)生心目中的地位。

數(shù)控實(shí)訓(xùn)與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)的明顯不同之處還在于它可以借助計(jì)算機(jī)應(yīng)用各種二維或三維高級(jí)CAD/CAM軟件（Autocad、UG、Pro/E、Solidworks、MasterCAM等），完成簡(jiǎn)單或復(fù)雜零件的設(shè)計(jì)、造型、自動(dòng)編程、模擬仿真等內(nèi)容，因而更加提高了學(xué)生的實(shí)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生工程實(shí)踐的信心。從而培養(yǎng)出具有一定的操作技能、動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)生，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化，提高了數(shù)控實(shí)訓(xùn)的教學(xué)質(zhì)量。

二、數(shù)控理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)

數(shù)控銑削的實(shí)訓(xùn)首先要以理論知識(shí)的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，只有掌握了基礎(chǔ)知識(shí)才能更好的掌握數(shù)控銑床加工和編程技能。我學(xué)院一直堅(jiān)持和重視基礎(chǔ)理論的知識(shí)教學(xué)。

1.方法的學(xué)習(xí)。大學(xué)教學(xué)是學(xué)校教學(xué)過程的最后一個(gè)階段，同時(shí)又是學(xué)生進(jìn)入社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)過程的準(zhǔn)備階段[2]。學(xué)生目前掌握的知識(shí)和方法為將來的“再學(xué)習(xí)”過程做好充分的儲(chǔ)備，并進(jìn)而做到舉一反三、觸類旁通，即達(dá)到了教學(xué)的最終目的。因此老師在向?qū)W生講授理論知識(shí)的時(shí)候，不能泛泛而講，而應(yīng)有選擇性地著重講授基礎(chǔ)實(shí)用的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生在聽課中時(shí)時(shí)感受到學(xué)會(huì)的是“一種方法”，而不是僅僅記住某個(gè)具體的指令或概念。比如：在講授數(shù)控銑理論知識(shí)內(nèi)容的時(shí)候，數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向、機(jī)床參考點(diǎn)、工件坐標(biāo)系選擇（G54～G59）及輔助功能代碼M03、M02、M05和準(zhǔn)備功能代碼G90、G00、G01、G02、G03等為必講內(nèi)容。對(duì)于平面選擇代碼G17、G18、G19則一帶而過，只重點(diǎn)介紹講授G17的用法。G17是XY平面選擇，那么學(xué)生在以后工作中用到XZ、YZ面時(shí)自然就會(huì)去查找G18和G19具體代表了哪個(gè)平面，依此類推。

2.多媒體教學(xué)。選用合理的教學(xué)手段將對(duì)學(xué)生掌握理論基礎(chǔ)知識(shí)起到極大的輔助作用。自動(dòng)化內(nèi)容涉及偏多的數(shù)控銑教學(xué)就應(yīng)該選用多媒體課件作為教學(xué)手段。課件中運(yùn)用了大量的圖片、視頻和動(dòng)畫加以演示，圖片包括機(jī)床的外觀和已經(jīng)加工的零件，視頻錄制的是銑削零件實(shí)際加工過程，而動(dòng)畫大多體現(xiàn)的是刀具的特定運(yùn)行軌跡，并能進(jìn)行人機(jī)交互。因此提供了良好的教學(xué)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(xué)生的理解，大大提高了教學(xué)效果和質(zhì)量。

三、自主構(gòu)思、獨(dú)立設(shè)計(jì)零件

數(shù)控實(shí)訓(xùn)要求學(xué)生根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)零件，編寫數(shù)控加工程序并制作加工零件。考慮到數(shù)控實(shí)訓(xùn)的時(shí)間較短（一般兩天左右）及學(xué)生對(duì)刀具基礎(chǔ)知識(shí)的了解不充分，因此要求學(xué)生設(shè)計(jì)的是刻繪作品，即在一塊75×60×30的長(zhǎng)方形板材上發(fā)揮想象設(shè)計(jì)出獨(dú)特的工藝品，內(nèi)容不限。而對(duì)于刀具的選擇、進(jìn)給量的設(shè)定等工藝內(nèi)容則不做為本項(xiàng)實(shí)習(xí)的重點(diǎn)，由老師推薦即可。這種學(xué)習(xí)方式一方面能夠保證學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用到機(jī)械制圖知識(shí)、AutoCAD計(jì)算機(jī)繪圖知識(shí)、工藝知識(shí)，加深對(duì)機(jī)械綜合知識(shí)的掌握和運(yùn)用；另一方面這種學(xué)習(xí)方式還大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生能夠充分調(diào)動(dòng)積極性和主動(dòng)性來設(shè)計(jì)這件具有紀(jì)念意義的作品。而且，其設(shè)計(jì)的作品還體現(xiàn)出學(xué)生本人的美學(xué)修養(yǎng)和藝術(shù)修養(yǎng)，使得學(xué)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(xué)生在已經(jīng)熟悉數(shù)控編程的主要內(nèi)容及步驟、程序的結(jié)構(gòu)和格式、常用指令與代碼及編程規(guī)則和方法的基礎(chǔ)上，要求能夠根據(jù)本校現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)實(shí)際要求，對(duì)自行設(shè)計(jì)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(xiàng)重要內(nèi)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(shù)控機(jī)床和刀具，對(duì)材料進(jìn)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(huì)直接影響加工精度和表面質(zhì)量，甚至損壞機(jī)床，因此要結(jié)合相關(guān)內(nèi)容綜合分析。首先應(yīng)著重分析刀具在加工時(shí)的切入和引出點(diǎn)及走刀方式在加工時(shí)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(shí)際編程和操作環(huán)節(jié)中加以運(yùn)用。

五、檢驗(yàn)考核

檢驗(yàn)考核是學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要保證手段，它一方面可增加學(xué)生實(shí)習(xí)的責(zé)任感，另一方面有利于反饋實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題[4]。檢驗(yàn)考核分為理論考核和實(shí)踐考核兩部分內(nèi)容。

1.理論考核。理論部分考核是對(duì)學(xué)生實(shí)習(xí)的綜合考查，主要以實(shí)習(xí)報(bào)告來體現(xiàn)。實(shí)習(xí)報(bào)告內(nèi)容包括敘述基礎(chǔ)理論概念、編寫程序和實(shí)習(xí)心得等。由于在整個(gè)工程實(shí)訓(xùn)過程中，學(xué)生實(shí)習(xí)一直強(qiáng)調(diào)以增強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力為主，因此理論考核部分分值只占實(shí)習(xí)總分的20%。

2.實(shí)踐考核。實(shí)踐部分考核包括程序檢驗(yàn)和實(shí)際操作。程序檢驗(yàn)就是驗(yàn)證學(xué)生對(duì)制圖、工藝、程序傳輸和校驗(yàn)?zāi)M等知識(shí)的掌握程度。即學(xué)生對(duì)自行設(shè)計(jì)的零件編寫程序結(jié)束后，輸入到數(shù)控裝置中進(jìn)行模擬演示，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)修改，如此反復(fù)，直至合格。老師按照其制圖的繁簡(jiǎn)、工藝的優(yōu)劣、傳輸?shù)拇螖?shù)及程序中包含的錯(cuò)誤程度進(jìn)行打分。機(jī)床操作和零件加工需要學(xué)生學(xué)習(xí)如何完成機(jī)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(diǎn)、實(shí)際加工等一系列操作。實(shí)際操作需要教師具有較強(qiáng)的責(zé)任感，認(rèn)真、準(zhǔn)確、細(xì)致、耐心地指導(dǎo)學(xué)生完成每一步操作，結(jié)合理論內(nèi)容讓學(xué)生理解和掌握數(shù)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(huì)損壞機(jī)床甚至危及學(xué)生的安全，因此，教師一定要對(duì)學(xué)生加強(qiáng)安全教育。

六、總結(jié)

學(xué)生利用學(xué)校的現(xiàn)有條件和教學(xué)資源，以一名普通技術(shù)員和工人的雙重身份參與零件從設(shè)計(jì)到加工完成的整個(gè)過程，這樣既提高了實(shí)踐和動(dòng)手能力，使學(xué)生獲得一定的成就感，又增強(qiáng)了找工作和參加工作的自信心，達(dá)到了數(shù)控實(shí)訓(xùn)的目的，減少了就業(yè)壓力。下一步還將結(jié)合學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程，按照國(guó)家規(guī)定的機(jī)械行業(yè)機(jī)工標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)達(dá)到要求的學(xué)生給予相應(yīng)的技能認(rèn)證，頒發(fā)證書；或者對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力出具證明材料，給學(xué)生一個(gè)肯定，給社會(huì)一個(gè)保證，提高學(xué)校和學(xué)生二者的知名度和誠(chéng)信度，獲得雙贏。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]戚萬(wàn)學(xué).高等教育學(xué)[M].山東人民出版社，2004.

[3]梁炎.數(shù)控銑床實(shí)習(xí)探討[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢，2005，25（5）.

[4]劉鴻.數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)實(shí)踐教學(xué)安排的探討[J].貴州農(nóng)機(jī)化，2005，（8）.

基金項(xiàng)目：本課題得到山東理工大學(xué)科研基金資助（項(xiàng)目編號(hào)304051）和山東理工大學(xué)教學(xué)研究課題立項(xiàng)資助（項(xiàng)目編號(hào)4003-107013）。

作者簡(jiǎn)介：劉偉洪（1971-），女，山東萊陽(yáng)人，山東理工大學(xué)講師，碩士，主要從事設(shè)計(jì)自動(dòng)化、工程實(shí)踐等方面的教學(xué)和科研工作。