數控加工技術課程教學改革

韓訓梅

摘? 要 根據數控加工技術課程的特點，結合市場對于數控人才的需求，強化實踐教學環節，加強課程資源建設，改革考核方式，優化課程教師隊伍組合，提煉出該課程的教學改革思路。改革旨在使學生能更好地掌握本門課程的相關理論知識與實踐技能，同時培養學生的工程應用能力。

關鍵詞 數控加工技術;師資隊伍;實踐教學;智能制造;課內實驗;仿真軟件

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）20-0094-03

Teaching Reform of NC Machining Technology//HAN Xunmei

Abstract According to the characteristics of the course NC Machining

Technology， combined with the market demand for NC talents， the teaching reform ideas of this course are refined by strengthening the practical teaching links， strengthening the construction of curriculum resources， reforming the assessment methods and optimizing the combination of curriculum teachers. This curriculum reform aims to enable students to better grasp the relevant theoretical knowledge and practical skills of this course， while cultivating students engi-neering application ability.

Key words NC machining technology; teachers; practical teaching; intelligent manufacturing; in-class experiment; simulation software

1 前言

數控加工技術是三江學院機械設計制造及其自動化（數控技術）專業的一門專業核心課程[1]，主要解決與數控加工直接相關的工藝與編程兩大主要問題，并直接與工程應用相結合，是前期工程制圖、互換性技術基礎、機械制造工程學、機械制造基礎、材料學等課程的綜合交融，同時為后續的CAD/CAM等課程以及畢業設計打下基礎。傳統的教學模式偏向于理論知識的灌輸。因此，為了適應目前智能制造技術的發展需求，提高學生綜合實踐的水平與創新設計制造的能力，對這門課程教學方法和教學模式的改革與探索顯得尤為重要。

2 課程特點與現狀

課程特點? 數控加工技術是一門要求學生對基礎理論和實踐能力綜合掌握的課程。不僅要求學生對于數控機床的應用對象及特點、數控加工的工藝基礎、數控編程指令等理論知識充分理解，還要求學生通過本課程的學習，熟練掌握數控車床和數控銑床的手工編程的方法與技巧，具備在數控機床上調試程序的能力和加工零件的能力。因此，這門課程的理論要求和實踐要求都很高，內容面廣量大。各個學校因為基本定位和地域差異，所選擇的數控機床的系統各不相同，故一般教材的通用性比較差，難以體現本門課程對學生理論知識和實踐技能的培養要求。

課程現狀? 本課程傳統的教學內容設置重理論、輕實踐。原先教研組制訂的教學培養方案設計了64個總學時，其中課內實驗占16學時。根據大綱的安排，通過課內實驗，學生需要掌握數控機床的基本界面操作、車削刀具和銑削刀具的對刀操作、程序的輸入和調試、程序的運行和零件的加工，而這么多的教學安排，學生通過16學時是很難掌握的。而且民辦本科院校的學生學習能力和知識積累都不及一般本科院校學生，因此，對于三江學院的學生，應該針對他們的特點來修訂課程大綱，適當減少理論教學，增加實訓項目，提高學生的學習興趣，加強實踐能力的培養。

傳統的教學多數是以教師講解理論知識為主，灌輸式的教學方法配合相應指令編程課堂練習[2]，顯得十分枯燥乏味。理論知識講完，才全部轉移到實訓室進行實踐教學，理論講解與實訓在教學階段安排上完全分離。同時，理論教學和實訓教學又是由不同的教師來完成。這種教學模式就造成理論講解與實踐訓練出現斷層，學生很難將理論和實踐有機地融合。

同時，之前的考核方式偏向對理論知識的考核，對學生的學習效果的評價采取綜合最終期末考試卷面成績（占70%）和平時成績（占30%）的方法，其中學生的實踐成績只占平時成績的三分之一，也就是占總成績的10%。這樣的評價體系造成學生死讀書、讀死書的學習狀態，影響學生提高實踐技能的積極性，同時影響學生對理論知識掌握的牢固程度和靈活應用程度[3]。

3 課程改革探索

教學培養方案的修訂? 在原有的數控加工技術課程64學時的基礎上，另外增加一門數控加工實踐課，獨立開課，共32學時，穿插在平時的教學周中，原本數控加工技術的課時構成（48學時理論講授+16學時課內實驗）保持不變。這樣就在平時的教學過程中大大增加了學生動手的課時，真正做到理論與實踐相結合。最后在學期末再安排兩周的數控綜合加工實訓，將一學期所學的內容整合起來，讓學生有一個綜合能力的鍛煉和提升。最終，本系列課程調整為三部分，分別是課內講授、課內實驗和綜合實踐，在保證理論學時不變的前提下，大幅度增加實踐環節的配比。

教學模式改革? 在教學過程中，在之前充分采用現代教學手段，應用多媒體課件和加工操作視頻的基礎上，進一步按照具體案例的加工過程所需的知識點和技能要求來組織教學內容，并深入廣泛地借助數控仿真軟件進行輔助教學。教學模式的改革具體從以下幾個方面進行。

1）理論課程穿插實際演練。將理論知識的教學由教室改到加工車間和實訓室，例如：對于數控加工刀具的講解，不再是在教室里通過圖片和動畫讓學生進行刀具知識的學習，而是來到車間，通過刀具的實物觀察對比，進行刀具類別、特點以及選用的內容學習;對于坐標系內容的講解，不僅僅借助圖片和語言描述去闡述工件坐標系和機床坐標系之間的聯系，更結合實際的試切法對刀，讓學生直觀理解兩種坐標系之間的偏差距離和如何建立兩者坐標系之間的關聯;對于編程的知識講解，不單純在教室里進行指令的介紹和例題的講解板書，還在實訓室借助數控加工仿真軟件，采用理論教學與仿真練習相結合的方式。學生課內編寫的程序直接可以在計算機上進行程序調試，這樣能讓學生更加直觀方便地發現自己在編程中出現的問題，便于實時調整程序。

2）課內實驗部分，實行每課一考評。為了達到比較好的教學效果，本課程需要學生有較多的動手實踐。但實訓中心現有數控車床和數控銑床臺套數較少，無法滿足每個學生都能自己獨立操作、調試、加工。因此，課內實驗采取借助仿真軟件的方法，針對目前市場上的主流數控系統西門子和發那科，讓學生在機房利用仿真軟件對加工案例進行程序編寫、調試、模擬對刀和模擬加工。這樣不僅能調動學生的學習積極性，還能為后續的機床實際操作打下良好的基礎。仿真實踐部分依據學生課堂上程序編寫的正確性、程序調試的情況、對刀的準確性與熟練度、零件模擬加工的結果等情況打分，并由此綜合得出學生的課內實驗成績。

3）綜合實踐部分，因材施教。教學內容設置基本技能模塊和拓展技能模塊兩個方面：基本技能模塊要求每一個學生不折不扣地達到教學要求，即完成規定的車削綜合件、車削配合件和銑削綜合件的實際機床加工，加工質量符合圖紙粗糙度要求和尺寸公差要求;拓展技能模塊需完成的內容不做強制要求，旨在滿足不同學生的學習需求，引導學生自行設計車削和銑削的復雜零件，完成加工工藝設計、程序編寫和實物加工。對于完成較好的學生，可以給予平時成績的適當附加分，提高學生的學習積極性。

師資隊伍建設? 教師是課程改革的實施者，教育部提出的新工科的概念，要求教師樹立工程教育的新理念，積極探索工程教育人才培養的新模式，打造工程教育的新質量。為了實現這些目標，教研組需要不同系列和層次的人才，優勢互補，分工協作[4]。

同時，本課程理論性與實踐性要求并存，這就要求任課教師不僅要具備扎實的理論知識，還要具備較強的實踐技能。針對這一要求，主要采取兩大措施：

1）理論教師與實踐教師在平時的教學過程中互相切磋學習，共同指導課內實驗與綜合實踐，理論教師偏重于知識點的講解，實踐教師偏重于具體操作過程的指導，互相學習，共同進步;

2）有計劃地安排理論教師與實踐教師在教學工作之余，定期參加相關對口機構組織的實踐技能培訓，提升實踐能力，或安排到相關產學研合作企業、教學實踐基地等進行階段性學習，在企業的真實環境中進行工程訓練，全方位提高綜合實踐技能。

同時，為了適應高水平高技能人才的培養，學院也一直致力于“雙師型”教師隊伍的建設。目前，課題組成員共計八名，其中副教授兩名，高級實驗師一名，講師兩名，實驗師三名，基本滿足本課程教學的需求。

考核方式優化? 課程考核是檢驗學生學習效果的主要措施。傳統考核方式的最終成績主要取決于期末考試成績，這種評價方式不能綜合體現出學生對于本門課程的掌握情況以及相應的實踐能力。本課程是理論與實踐并重的課程，在對學生學習狀態進行評價時，需要從理論知識的掌握情況和實踐能力的培養情況兩方面進行綜合考查。針對理論學習的考查，采用平時課堂提問、“愛課程”線上章節測試和最終的期末考試相結合的方式，占總成績的50%。而對于實踐能力的考查，可以布置給學生兩個綜合的圖形，車削、銑削各一個，要求學生分析零件特點、擬定加工步驟、確定每一加工步驟的切削三要素、選擇刀具、編寫加工程序、模擬仿真、進行實際機床加工，最后提交綜合報告;再結合之前課內實驗每課一測的情況，綜合得出學生的實踐能力成績，占總成績的50%。這種考核方式的改革將會以考促學，極大提高學生學習的積極性與主動性。

4 結語

“中國制造2025”提出傳統制造業向智能制造轉變的要求，而本課程的改革正是高校在智能制造領域進行人才培養的具體專業教學方法上的改革。如今，專業課程教學的目的不再是簡單地培養學生的動手能力，而是要全面培養學生的綜合素質，提高學生的工程能力[5]。本課程的教學改革，通過虛擬仿真軟件與實際機床操作結合、理論教學與實踐訓練學時配比調整、考核評價方式優化等，充分發揮學生學習的主觀能動性，提高學生對數控加工技術的掌握和運用能力，增強學生的就業競爭力。

參考文獻

[1]陳艷，胡麗娜，戚洪峰.“數控加工技術”課程教學改革的實踐與探索[J].機械設計與制造工程，2018（5）：123-126.

[2]王秋紅，張濤.《數控編程與加工》課程教學改革與實踐探討[J].蘭州文理學院學報：自然科學版，2016（2）：107-110.

[3]牛吉梅.應用型本科數控技術專業課程體系及教學內容改革探索[J].裝備制造技術，2016（4）：250-253.

[4]陶波，范成杰，徐巍.以數控技術為主線的實踐課程改革探索[J].實驗室研究與探索，2014（4）：224-227.

[5]高斌.數控加工（技師）專業課程體系和教學模式改革探索[J].中國制造業信息化：學術版，2010，39（12）：72-75，78.