技工院校數控專業學生數理能力培養模式構建

張發平

在多年數控實訓教學實踐中，筆者越發覺得學生整體素質的提高就體現在教學的每個細節當中，其中最重要的是培養學生的數理能力，即運用中學數理知識解決加工中遇到問題的能力。學生有了足夠的數理能力，將來走上工作崗位，就可以形成必要的工程素養。下面從多個方面討論數控實訓教學中數理素養培養模式的構建。

一、技工院校數控專業學生數理能力培養模式構建的意義

首先，激發學生的學習興趣。現在技工院校的許多學生來自偏遠山區、農村，他們對數控專業的選擇帶有一定的盲目性，隨著課程難度的加大，他們的學習興趣就會喪失。因此構建數理能力培養模式，可增強學生對課程的理解能力，激發學生學習興趣。其次，可以有效提升課堂教學效果。教師通過對學生數理能力的培養，使得學生的空間想象力得到極大增強，再輔之以現代多媒體教學手段，就可以加強教學的直觀性與針對性，這樣整個課堂教學緊緊圍繞預設的數控專業人才培養目標，真正做到了有的放矢，有效地提升了課堂教學效果。最后，有利于學生今后的職業發展。通過數理能力的培養，為學生打下了堅實的學習基礎，這對于技校學生將來進一步提升學歷、尋求發展無疑具有特殊的意義。

二、技工院校數控專業學生數理能力培養模式的構建

1.在圖樣分析中培養學生數理素養

現在的加工圖樣不太用常規的三視圖，而是用主、側、后視圖，這種圖樣不斷向右翻滾呈現零件的結構，比常規三視圖更明白、更清晰。教師指導學生時，要讓學生了解這種獨特的圖樣表達方法，讓學生自己展開空間想象，建立空間模型，拓展空間思維能力。

圖樣中每個型腔和形體都有三維的尺寸、二面的視圖，其對應關系一定是清晰明了的，既不少也不會重復，以此培養學生思維的完整性和嚴謹性。

工件中，配合部位精度比較高，其精度高到什么級別，是靠學生通過上下偏差、基本尺寸計算才能得出，而得出的公差等級又要符合加工工藝的要求，這種計算能力和論證推理能力，必須要有較強的數理運用能力做支撐。

2.在制定數控加工工藝過程中培養學生數理素養

在制定數控加工工藝的過程中，通常遵循先面后孔再薄壁的加工工藝順序，在這里除了有基準保精度的工藝方法外，更有材料的熱脹冷縮的機制。

制定數控加工工藝一般先加工內腔后加工外形，這樣安排工藝是因為內腔難加工、費力。內腔不能是尖角，只能是圓弧過渡。在刀未磨損前把難加工的有過渡圓弧內腔先加工好，其有兩個物理思想：其一，轉速一定時，刀緣線速度隨刀半徑增大而增大；其二，磨損決定于發熱，發熱取決于線速度。

3.在數控編程中培養學生數理能力

手工編程節點數學計算要用到勾股定理、三角函數、平面幾何等數學知識，將這樣的數學知識運用到實際操作編程中，比單純學習這些數學知識更能培養數理素養。

在手工編寫橢圓加工程序時，要用到橢圓一般方程和參數方程，這里特別強調的是用橢圓參數方程加工時，其參數必須運用數學中關于角度的嚴格定義，且分清角的正負。當橢圓中心不處于工件原點時，也要運用到數學的坐標平移，這些都是數學在實際中的運用，無形之中提高了學生的數理素養。

在一個圓周上分布正弦形狀的加工，是先將圓用參數形式表達，再利用參數和第三坐標聯合編程，方可加工出這種類型的工件，這也迫使學生要有開拓性思維和運用數學解決問題的能力。

在加工變截面內腔或外形時，引出變量，用宏程序再加上函數的運用方可完成加工，函數思想既是變量的表達也是極限的表達，使得加工更具廣泛性和終極性。

4.在自動編程的過程中培養學生的數理素養

自動編程雖然不用自己編寫程序，但必須人為選擇加工參數，而加工參數的選擇直接影響工件加工質量。加工參數中的主軸轉速、進給速度、切削深度和切削寬度應該通盤考慮，主軸轉速換成切削線速度，進給速度轉換成每齒進給，都要進行數學計算。在確保加工精度和表面粗糙度的前提下，要盡量提高工件的加工效率。要提高工件加工效率，最終要考慮機床的功率、剛度、發熱以及刀具磨損等多種物理性因素，所以學生的數理素養的培養、數理能力的提高、工程素養的形成都體現在學生數控加工的每個細節當中。

（作者單位：江西省冶金技師學院）