“數控編程”課程教學改革與實踐

朱永 王紅軍

摘要：為適應新形勢的教學要求，對數控編程課程中的多個環節進行了改革，并引入數控加工仿真軟件輔助教學。通過精選理論內容的教學，加強多媒體教學手段的應用，在實踐教學環節引入項目教學法，改進考核方式等，使學生的學習積極性提高，學習效果有明顯改善。

關鍵詞：數控編程；多媒體；項目教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）24-0134-02

數控編程是機械設計及制造自動化專業的一門專業課。本課程的工程實踐性強，以培養學生熟練掌握數控設備基本編程技能為目標。目前該課程以講授理論內容為主，實踐環節課時較少，學生實際動手的機會很少，教學效果不夠滿意。伴隨著高校的擴招，作為高校教學對象的大學生層次也發生了較大的變化，各高校都在探索提高培養人才質量的教學改革。本專業擴招后的學生在理論知識基礎和學習能力等方面的素質相對也有所下降，因此在教學改革中如何克服上述困難，提高課程的教學質量是非常重要的。近年來，結合實際教學活動，對數控編程課程的教學改革做了如下一些探索。

一、理論教學環節的改進

數控編程課程有32個學時，該課程的內容主要包括數控機床的分類，數控加工工藝的基本設計原則，數控刀具的特點和使用原則，數控車床的數控編程，數控銑床及加工中心的數控編程等?？紤]到當前機械行業實際需要，以教學大綱為依托，精選教學大綱中的必要理論教學內容進行講授，同時加大與實際數控編程應用有關的教學內容課時，通過運用多種手段并結合例子對這些內容進行強化教學。數控加工工藝基礎是數控編程的根基，一個好的數控編程員必須是一個好的加工工藝員，因此數控加工工藝基礎知識也作為理論課的一項重點內容。多媒體教學的展現形式多樣，涵蓋的內容全面、知識量大，教學效果明顯。在課堂教學中采用多媒體技術，學生與教師的焦點能很好地配合在一起，例如講述數控車編程環節，通過動畫生動地表現工件由毛坯加工成零件的過程，以及更換不同車刀產生的零件形狀的變化，它帶來的效果非常突出，學生感覺印象深刻。另外平時通過和學生多次溝通，不斷補充和完善多媒體素材以適應教學需要，學生感到很滿意。

二、引入數控編程仿真軟件

數控編程仿真軟件為數控編程課堂教學提供了一個虛擬現實環境。學生可在計算機上進行毛坯加工設置、工件夾具選擇、加工用刀具選擇、數控程序導入和仿真機床加工。通過仿真操作，可提高學生對數控編程的理解及熟練程度，使學生更好地掌握數控編程的技能。

在引入仿真軟件之前，數控編程的講解是直接在課堂上書寫程序及講解程序指令，不直觀，學生不容易理解，也不容易發現程序的對錯。而數控編程仿真軟件的引入大大改善了這些不利情況，例如在介紹機床的運動指令，包括G01直線插補、G02和G03圓弧插補時，軟件仿真加工中的直線或者圓弧走刀過程，很直觀而且很形象。另外學生還可以直觀地看到機床的整體形狀以及操作按鍵的形象符號表示，可以通過仿真加工演示功能對所加工零件毛坯的定義與安裝、刀具的選擇與自定義刀具功能、刀具的走刀過程是否正確以及是否為最佳刀具路徑軌跡加深理解。學生在使用數控編程仿真軟件對所編寫程序進行加工驗證時，能夠更有效地去理解數控編程實際加工方面的內容。可以說數控仿真軟件作為具有多種演示功能而且經濟實用的數控編程教學輔助工具，幫助教師拓展了理論知識的授課手段，也取得了改善學生參與本課程學習的能力。

三、實踐教學環節的改進

本課程中實踐環節學時約占總學時的25%，實踐內容包括單項數控車削程序編制，數控銑削程序編制，內容較分散，沒有促進學生對數控編程實踐能力的全面掌握。要克服存在的不足，就需要增加綜合訓練，最好通過一個完整的項目來實施，考慮到學生有一定的課外時間可以自由支配，結合培養學生的自主學習能力和實踐能力，在實踐教學環節采用項目教學法。選用結合生產實際的、典型的零件為項目實施主體，把各獨立的實踐環節串成了一個整體，使學生對數控編程過程有了一個綜合的認識和訓練，最后根據項目完成情況對學生做出綜合評價。

具體的方案是：教師提前準備好若干具體的零件為加工對象，把整個班級分為4-5個小組，每個小組選擇一個題目。在自愿選好題目后，學生要利用平時課余時間，自己分析零件結構及作用，應該采用何種加工工藝等步驟，再經過和教師溝通等環節的反復，最終確定零件加工方案，完成數控程序編制。在此基礎上先利用仿真軟件完成針對具體零件所編寫的數控程序加工與驗證，當數控程序經修改正確無誤后，再通過教師的最終審核。接下來是讓小組的全部學生參與并選擇一個小組代表在數控設備上實踐操作，最終順利完成零件的實際加工。整個項目的好處是學生提高了對實踐環節重要作用的認識，在不斷的發現問題克服困難中學習知識，最大程度地調動了學生的主觀能動性和學習興趣，也提高了學生的實踐能力。

四、考核方法環節的改進

課改前的教學評價主要通過筆試考核數控編程方面的理論知識，課程成績分為期末考試成績、實驗成績、平時成績三項，平時成績包括作業完成情況，課堂提問回答情況，出勤情況。課改后建立了包括銑削、車削以及加工中心的試題庫，學生根據試題庫中選擇的零件，進行數控加工工藝與程序設計，最后完成數控程序的編制，側重了學生結合生產實際應用數控編程的能力的考核。另外新的評價手段還增加了學生實踐能力方面的占比權重，提高實踐環節分項成績所占總成績的比例到30%，使學生重視實踐環節的作用，配合項目教學法促進了學生在實踐能力方面的發展。

五、改進后的效果與結論

以上介紹的課程改進由于調動了學生的學習熱情，課堂教學質量有明顯的改善，學生的實際動手能力、合作能力等有所提高。盡管已經取得了一定的教學效果，但是教學過程中仍然還存在一些問題和困難（比如學生能力差異問題，學生個人興趣偏好差異等），還需要進一步改進提高。希望在后續的教學研究和教學實踐中不斷地更新和完善教學內容，改進教學方法，將本課程的教學改革推向一個新的臺階。

參考文獻：

[1]于杰，許光輝.數控加工工藝與編程[M].北京：國防工業出版社，2010.

[2]馬永麗.淺談數控仿真軟件在數控教學中的使用[J].科技創新導報，2013，（14）.

[3]王彥華，丁潔.數控編程與操作仿真教學淺談[J].裝備制造技術，2013，（2）.