開放式虛實結合的數控車實訓教學研究

蘇 虹，張國福，孟令威，毛志陽

（長春工業大學人文信息學院，吉林 長春130122）

隨著德國“工業4.0”和“中國制造2025”戰略的提出，我國正由制造大國向制造強國轉變，新技術、新材料不斷地應用到制造業領域，在這種發展形勢下，制造業對應用型人才和創新型人才的需求日益增大，因此，高校應該順應發展趨勢，培養適應時代發展和需求的人才[1]。

工程訓練中心作為高校的實踐教學平臺，是培養高校學生實踐能力和創新意識的重要教育環節，數控車削加工技術實訓課程作為工程實訓重要的課程之一，因其具有集理論性、專業性和實踐性于一體的特點，對提高學生的實踐動手能力，培養創新思維具有重要的作用。為獲得良好的教學效果，本文提出將虛擬仿真技術融入數控車削加工技術實訓課程，并結合網絡教學模式，開展數控車削加工技術實訓課程。

1 數控車削加工技術實訓教學

數控加工技術具有實踐性強、應用范圍廣等特點，被高校廣泛推廣于工程實訓課程中，對培養學生動手實踐能力，提高創新意識具有重要意義[2]。

數控車削技術實訓課程教學內容主要包括理論知識講解和實踐操作，在理論知識講解方面，數控車削加工技術實訓課程要求學生掌握數控車床的結構，操作面板，數控編程，加工過程等專業性知識，但由于專業性強，內容相對枯燥以及教學時間限制等因素，導致學生對理論知識的掌握相對薄弱，進而導致在實踐操作教學過程中，教學效果不理想。同時在開展數控車削加工技術實踐教學方面，由于實訓場地和成本的限制，數控車設備數量無法滿足高人次的使用需求，學生實際動手操作機會少，實踐能力得不到提高，難以達到理想的教學效果。教學過程從理論知識講解直接向實踐操作轉變，缺少模擬操作過程，在安全方面難以保證，因此為了培養學生的學習興趣，豐富教學內容，提高學生實踐能力，本文提出將虛擬仿真技術應用于數控車削加工技術實訓課程中，彌補數控車削加工技術實訓課程中存在的不足。

2 虛實結合數控車削加工技術實訓課程

2.1 虛擬仿真技術

虛擬仿真技術集成了多媒體技術、虛擬現實技術和網絡通信技術等信息技術，利用計算機技術虛擬出現實世界中的環境或物體，并通過仿真技術將虛擬環境與實體融合在一起，構成一個與現實相似的虛擬環境[3-4]。將虛擬仿真技術應用于數控車削加工技術實訓課程中，能夠有效解決實訓過程中實訓場地和實驗設備數量的限制，增加了學生動手操作機會；通過虛擬操作，讓學生熟悉數控車削操作流程，降低實際操作過程中的安全風險；同時虛擬的實驗操作，不消耗器械和材料，減少了設備的損耗，節約了材料，大大降低了實訓成本[5-6]。

2.2 虛實結合教學法

開展數控車削加工技術實訓課程，旨在提高學生的實踐能力和創新能力，教學過程中，為提高學生的動手能力，在充分利用虛擬仿真技術的優勢與特點之外，數控機床的實際操作過程也必不可少，因此要堅持以實為本，虛實結合的教學原則，開展數控車削加工技術實訓課程。

2.3 虛實結合在數控車實訓中應用

為更好的落實虛實結合的教學原則，在數控車實訓教學中引進上海宇龍軟件工程有限公司研發的數控車加工仿真系統，以加工外螺紋為例，學生通過在虛擬仿真軟件上學習數控車加工外螺紋的主要過程，掌握數控車加工的操作方法。如圖1所示，為虛擬仿真軟件加工外螺紋的主要操作過程，圖2為加工外螺紋的數控車虛擬仿真軟件界面。

圖1外螺紋加工過程

圖2數控車虛擬仿真軟件界面

通過該軟件，學生能夠在電腦上模擬完成零件加工的全過程，熟練掌握數控車削加工操作方法，提高對數控車操作過程的熟練程度，如圖3所示，但僅僅是在數控車仿真軟件上進行數控車實訓是遠遠不夠的，要與實際的數控車削加工實訓相結合，充分培養學生的實際動手能力，如圖4是學生現場實訓過程。

圖3虛擬仿真實訓教學

圖4數控車加工實訓現場

3 開放式數控車削加工技術實訓課程教學體系

數控車削加工技術實訓課程是高校課程中受眾較多的課程之一，建立網上數控車削技術實訓教學平臺，將課程的實訓指導書、教學視頻等相關教學內容分享到網絡教學平臺，為學生學習數控車削加工技術實訓相關知識創造便捷條件，從而提高學生自主學習能力，形成“互聯網+教育”理念下的開放式虛實結合的數控車削加工技術實訓教學體系。

4 結 語

虛擬仿真技術與傳統的數控車削加工技術實訓課程結合，利用虛實結合教學方式開展數控車削實訓教學，對提高學生實踐動手能力，保障實踐教學安全，具有積極的促進作用。開放式的網絡教學平臺，實現了數控車削加工技術教學課程的資源共享，建立“互聯網+”教育形式的數控車削加工技術實訓課程，有效提高了學生自主學習意識和能力。