民辦本科院校《數(shù)控編程與操作》課程教學(xué)改革探索

張金花　袁夢(mèng)　劉萍

【摘 要】《數(shù)控編程與操作》是一門具有內(nèi)容豐富、知識(shí)點(diǎn)多且抽象、理論聯(lián)系實(shí)踐十分緊密等特點(diǎn)的課程。針對(duì)該課程特點(diǎn)，本文提出課程教學(xué)改革：在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，以項(xiàng)目教學(xué)法為主導(dǎo)，結(jié)合“理實(shí)一體化”和“分層式技能提升”教學(xué)，并采用數(shù)控仿真教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、多媒體動(dòng)畫演示等多種教學(xué)手段和方法，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲；培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題和綜合應(yīng)用能力。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控編程與操作；項(xiàng)目教學(xué)法；理實(shí)一體化教學(xué)；分層式技能提升教學(xué)

0 前言

隨著我國高等教育由精英化向大眾化階段的穩(wěn)步發(fā)展，人才培養(yǎng)的多元化格局日益明顯，將應(yīng)用型本科人才作為學(xué)校主要的人才培養(yǎng)目標(biāo)成為越來越多普通本科院校的共性選擇。《數(shù)控編程與操作》是我院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（包含數(shù)控）專業(yè)的一門主要專業(yè)課。由于該課程覆蓋的知識(shí)面廣，專業(yè)技術(shù)性很強(qiáng)，要求學(xué)生通過對(duì)該課程的學(xué)習(xí)具有能夠在生產(chǎn)一線或相關(guān)技術(shù)部分從事數(shù)控機(jī)床編程、操作、維護(hù)、維修等技能。對(duì)大多數(shù)學(xué)生而言，該門課程內(nèi)容抽象、枯燥乏味、編程指令難記憶和靈活應(yīng)用、理論知識(shí)很難應(yīng)用到實(shí)踐中，部分學(xué)生學(xué)習(xí)吃力等情況。又由于民辦本科類院校的學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，缺乏學(xué)習(xí)興趣和積極性，學(xué)習(xí)情況很不理想，更不用說能夠獨(dú)立操作數(shù)控機(jī)床加工出一個(gè)合格的零件。項(xiàng)目教學(xué)法是一種“行為引導(dǎo)式的教學(xué)形式”。近幾年來，諸多專家學(xué)者也嘗試把這種較為有效的教學(xué)方法應(yīng)用到課堂教學(xué)中[1-3]。本文針對(duì)該課程特點(diǎn)，合理組織教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，改善教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)質(zhì)量的提升。

1 教學(xué)內(nèi)容改革

在我院教學(xué)大綱中，本課程內(nèi)容分兩部分進(jìn)行。一部分為數(shù)控編程，在教室授課，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握三軸以內(nèi)一般數(shù)控系統(tǒng)的手工編程方法；另一部分為CAM，在機(jī)房采用Mastercam軟件教學(xué)，要求學(xué)生掌握應(yīng)用MASTERCAM軟件進(jìn)行自動(dòng)編程。本文針對(duì)該課程特點(diǎn)提出以下改革思路：

（1）對(duì)于課堂教學(xué)部分，以項(xiàng)目加工典型實(shí)例展開教學(xué)，在分析和實(shí)施任務(wù)過程中，結(jié)合數(shù)控仿真教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、多媒體動(dòng)畫演示等多種教學(xué)手段和方法傳授相關(guān)工藝處理、編程指令等知識(shí)。

（2）對(duì)于Mastercam軟件教學(xué)部分，以項(xiàng)目典型零件圖的繪制和仿真加工展開教學(xué)。在分析圖紙和實(shí)施繪圖過程中，掌握?qǐng)D形的繪制，曲面的造型、實(shí)體造型繪制方法、二維零件加工和三維曲面加工方法等。

（3）在教學(xué)的最后階段，采用“理實(shí)一體化教學(xué)”[4]，以項(xiàng)目任務(wù)典型實(shí)例展開教學(xué)，對(duì)理論與實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行整合和凝練。

2 教學(xué)過程改革

本文提出根據(jù)課程各個(gè)部分知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分別設(shè)計(jì)若干個(gè)典型性項(xiàng)目，通過分析項(xiàng)目，掌握基本編程原理和操作方法。以下給出“理實(shí)一體化”的教學(xué)設(shè)計(jì)過程：

2.1 項(xiàng)目任務(wù)：內(nèi)外輪廓銑削加工

要求：先用Mastercam軟件繪制零件圖，然后按單件生產(chǎn)安排其數(shù)控加工工藝，編寫加工程序并采用仿真軟件調(diào)試，最后實(shí)際操作數(shù)控機(jī)床加工零件（系統(tǒng)不限）。

項(xiàng)目任務(wù)明確以后，學(xué)生會(huì)感到無從下手，很茫然。教師首先采用啟發(fā)式教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生思考如何完成項(xiàng)目繪圖任務(wù)，編程任務(wù)，加工任務(wù)等。

2.2 知識(shí)鏈接

（1）Mastercam軟件介紹：授課中采用“邊教、邊學(xué)、邊做”的方式教授常用繪圖命令進(jìn)行圖形繪制。這種最直觀、最真實(shí)有效的教學(xué)方式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和更牢固掌握知識(shí)。

（2）輪廓銑削的工藝知識(shí)：授課中重點(diǎn)采用圖片、文字和視頻動(dòng)畫等方式講授加工工序、銑刀的選擇、刀具的走刀路線、切削參數(shù)、裝夾方案等。與此同時(shí)，要不斷地向?qū)W生灌輸加工工藝合理才能編制出正確且能保證質(zhì)量的加工程序的重要理念。

（3）輪廓銑削常用編程指令：授課中重點(diǎn)采用“精講多練”的方式講授編程常用指令，并向?qū)W生灌輸同一個(gè)項(xiàng)目加工任務(wù)可以采用多種不同指令來編程的重要理念。授課中通過采用“分層技能提升教學(xué)模式”[5]，根據(jù)學(xué)生的能力因材施教，引導(dǎo)學(xué)生向高級(jí)方向挑戰(zhàn)。

2.3 任務(wù)具體實(shí)施

（1）工藝過程的確定：先銑削外輪廓，后銑削內(nèi)輪廓；

（2）刀具與工藝參數(shù)的確定：主要填寫數(shù)控加工的刀具卡和工序卡；

（3）裝夾方案：采用常用虎鉗裝夾，底部用墊鐵支撐；

（4）程序編制：包括工件坐標(biāo)系的建立、加工路線和各個(gè)坐標(biāo)軌跡點(diǎn)數(shù)值計(jì)算和程序清單。

在教學(xué)過程中，對(duì)于編程前的工作，教師以引導(dǎo)為主，對(duì)關(guān)鍵步驟的實(shí)施可以加以適當(dāng)?shù)妮o導(dǎo)；對(duì)于程序的編寫，盡量讓學(xué)生根據(jù)工藝分析的結(jié)果自行編寫，若發(fā)現(xiàn)問題可以讓學(xué)生之間相互討論或教師做適當(dāng)點(diǎn)撥。這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的實(shí)際能力。

（5）仿真加工：授課中，教師采用專門的數(shù)控仿真軟件[6]或利用Mastercam軟件進(jìn)行仿真模擬機(jī)床的加工過程，讓學(xué)生真正體會(huì)到“學(xué)以致用，以用促學(xué)”。

2.4 項(xiàng)目實(shí)際操作驗(yàn)證

通過實(shí)際操作數(shù)控機(jī)床加工出實(shí)體零件，讓學(xué)生真正體會(huì)到理論最終要為實(shí)習(xí)服務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力和綜合應(yīng)用能力。

2.5 項(xiàng)目擴(kuò)展

精選出具有典型意義的輪廓銑削圖紙，讓學(xué)生自己獨(dú)立完成項(xiàng)目實(shí)施，以鞏固和強(qiáng)化學(xué)生的數(shù)控編程與操作技能，更好提高自己。

3 結(jié)論

在《數(shù)控編程與操作》課程中開展項(xiàng)目式教學(xué)改革主要是為了整合所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用過程，促進(jìn)理論與實(shí)踐之間的相互融合，通過近幾年來的摸索，教學(xué)成果得到顯著，提高了學(xué)生數(shù)控編程與操作水平和素質(zhì)，分析和解決項(xiàng)目工程實(shí)際問題的能力也大大提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫明江.以項(xiàng)目為導(dǎo)向，構(gòu)架《數(shù)控編程與操作》課程教、學(xué)、做一體化的教改思路[J].今日科苑，2010，8：179-180.

[2]單春陽.數(shù)控編程與操作項(xiàng)目式實(shí)訓(xùn)方法初探[J].遼寧高職學(xué)報(bào)，2008，10（4）：23-29.

[3]倪偉國.基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的《數(shù)控編程與操作》課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].江蘇教育，2011，4.

[4]楊志紅.淺談理實(shí)一體化教學(xué)在數(shù)控編程與操作的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2014-4（221）：103-105.

[5]姚佳.《數(shù)控編程與操作》分層式技能提升教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J].科技資訊，2015，20：196-197.

[6]賀志范，王振.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控編程與操作教學(xué)中的應(yīng)用[J].商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，6（32）：117-119.

[責(zé)任編輯：王楠]