數控加工機械仿真軟件的教學應用研究

葉海港

近年來，隨著我國教育改革不斷深入，職業教育受到高度重視，要求學校對傳統的教學方式進行改變，不斷優化教學內容，提高學生的實踐能力。而數控加工機械仿真軟件體現出較高的價值，可以利用仿真軟件進行模擬教學，為學生提供更多實踐操作的機會，解決學校缺乏設備的問題，使學生能夠順利完成學習目標。通過深入分析數控加工機械仿真軟件在教學中的作用，探究數控加工機械仿真軟件的教學應用，有利于提出一些可靠的參考依據，使數控加工教學的水平得以有效提升。由此可見，本文圍繞“數控加工機械仿真軟件的教學應用”展開分析研究價值意義顯著。

1 數控仿真軟件教學方法及特點概述

對于數控仿真教學來說，又稱為“數控模擬教學”，此項教學模式主要以計算機當作載體，將軟件當作操作對象，基于計算機上使設備的基本操作、零件加工目標得到有效實現的教學過程。值得注意的是，數控仿真軟件模擬操作對加工零件各部件的損耗率微乎其微，可以忽略不計，并且能夠確保加工零件的完整性及正確性，操作安全性高，且操作便捷，隨時隨地利用計算機便能夠使零件加工目標得到有效實現。并且，對于加工系統來說，可結合師生所需界面，通過接入界面操作，便可使機床系統得到有效改變，并利用區域網可構建教學與考核平臺，為教師講解數控加工機械專業相關知識提供便利，還可以為學生操作提供便利，使學生身臨其境如同進入真實的加工實踐現場，有利于學生對零件加工過程的認知水平提高，可激發學生的學習興趣，進而達到提升學習效率及質量的效果。

2 數控加工機械仿真軟件在教學中的作用分析

為適應教育改革的不斷發展，提高教學的質量，教師開始將仿真軟件應用到數控加工教學中，對提高教學的效率起到了一定的積極作用，且能夠降低設備方面的成本投入，還可以提高學生對數控加工的理解，使教學的目標得以完成。如圖1 所示，通過分析數控加工機械仿真軟件在教學中的應用，其主要作用體現在以下幾個方面。

圖1 數控加工機械仿真軟件

2.1 降低教學投入的成本

在傳統的教學模式中，為保證數控加工教學的效果，必須購買數控機床等教學需要的設備，使學生能夠利用這些設備進行操作練習，提高學生對知識技能的掌握程度。這一過程需要耗費大量的成本，使得學校面臨著較大的經濟負擔，不利于數控加工教學的持續發展。同時，除了要保證設備的數量符合學生的需求，還要考慮到數控操作的空間必須滿足全班學生的學習需要，使得學校在數控加工教學中的資源消耗較大，給學校的長遠發展帶來一定阻礙。在數控加工教學中應用數控加工機械仿真軟件，對設備的需求較小，可以應用計算機設備完成教學，在保證教學質量的同時，有效降低教學投入的成本。

2.2 拓寬學生的實踐時間

根據以往數控加工教學的情況來看，單純依靠教材進行教學，很難幫助學生掌握知識內容，使得教學的效率及質量受到影響。基于這一情況，需要進行大量的操作練習，使學生能夠在操作練習中掌握理論知識，提高數控加工教學的質量。然而在數控操作練習中，數控機床的數量不足，學生缺乏足夠的時間進行操作練習，也就無法保證學生的學習效果。在數控加工教學中應用數控加工機械仿真軟件，可以為學生提供更多的操作練習機會，使學生能夠隨時隨地進行學習，且可以根據自身的軟件操作練習情況，對自身出現的操作失誤進行糾正，切實提高學生對知識的掌握程度及應用能力。其次，拓寬學生的實踐時間，不僅可以提高學生的實踐能力，也可以激發學生的學習熱情，使其能夠更好地參與學習，順利完成預定的學習目標。

2.3 解決設備及師資不足的問題

與其他工學專業的內容相比，數控加工的實踐教學存在一定區別，需要提高對實踐教學的重視性，滿足實踐教學在人員及設備方面的需要，促進實踐教學的有效開展。但是就實際情況來看，學校的經濟能力有限，在設備及人員方面的投入不足，導致數控加工教學中存在設備少、教師數量不足等問題，無法保證教學的整體效果。隨著科學技術的發展，數控加工機械仿真軟件在教學中得到了廣泛應用，可以減少設備及師資方面的需求，促進數控加工教學的順利進行。同時，可以幫助學生對專業知識進行深入學習，提高學生的學習質量。可以利用軟件自帶的教學引導系統，對學生的操作練習進行評價，使學生能夠了解自身存在的不足，之后進行具有針對性的自我提升。同時，學校應充分了解自身的師資情況，對教學設備進行優化，使數控加工教學中有關師資方面的問題得到解決。

2.4 有效調動學生的學習積極性

在數控加工教學中，大部分的知識都是比較抽象的，對學生來講存在一定的學習難度，使得學生的學習積極性快速下降，無法保證學生的學習質量，甚至引起學生的厭學心理。將數控加工機械仿真軟件應用到數控加工教學中，可以為學生創建更加真實的教學場景，調動學生的學習積極性，使學生的學習效率得以提升。同時，教師需要對學生的學習特點進行充分了解，對教學內容進行適當的調整，提高學生對專業知識的理解，且能夠培養學生的創新能力。由于數控加工教學的過程比較枯燥，要求教師對傳統的教學方式進行創新，積極開展實踐練習，提高學生參與知識學習的積極性。而數控加工機械仿真軟件能夠對傳統教學中的問題進行處理，創新教學方式，改善學生的學習環境，使學生保持良好的學習態度。

3 數控加工機械仿真軟件教學應用要點分析

如前所述，對數控加工機械仿真軟件在教學中的作用有了一定程度地了解，而從數控加工機械仿真軟件教學效率及質量提高角度考慮，還需掌握仿真軟件教學的具體應用要點。總結起來，具體要點如下。

3.1 應用靈活的教學手段，培養學生的學習習慣

在數控加工教學過程中，應充分了解這一學科的特點，不斷優化教學手段及教學內容，促進教學質量的提升。在做好理論教學的同時，也要考慮到部分內容的實踐性較強，充分利用仿真軟件，幫助學生掌握相關的知識內容。對于理論化的知識內容，可以采用傳統的課堂教學模式，而實踐性較強的內容，則需要采用仿真教學與理論教學融合的教學方式，使學生能夠在實踐中掌握知識技能，以此保證學生的學習效果。例如：在“半徑補償G40、G41、G42 指令”相關知識的講解中，借助數控加工機械仿真軟件的補償模擬功能對有刀具補償指令與無刀具補償指令進行演示，使學生能夠了解不同數控加工的區別，提高學生對知識內容的理解。在開展數控加工教學的時候，還可以借助多媒體設備將抽象的知識展示到學生面前，可以降低學生的學習難度，且可以激發學生的學習熱情。此外，教師應充分發揮自身的引導作用，幫助學生解決學習問題，突出學生在課堂中的主體地位，使學生能夠主動參與到學習中，提高學生的學習質量，促進學生養成良好的學習習慣。

3.2 合理應用數控加工機械仿真軟件

將仿真軟件應用到數控加工教學中，可以將教、學、練等融合起來，實現一體化的教學模式。例如：在數控編程教學的時候，對某個編程指令進行講解，之后向學生發布習題，指導學生完成練習，可以讓學生根據教師提供的答案進行對照，及時找出自身學習中的錯誤，并作出有效改正。在編程實例的講解中，通過示教工程完成理論講解，通過虛擬機床進行模擬教學，幫助學生更好地掌握知識內容。若是編程中出現錯誤，仿真系統將顯示錯誤的程序編程，學生能夠依據提示作出有效的處理措施，使教學的質量得以提升。其次，應充分考慮到數控機床在數控加工教學中的作用，由教師進行示范和講解，保證學生能夠理解并掌握數控機床的操作方法，提高學生的學習質量。如下圖1 所示，為數控車床仿真軟件教學示意圖。

圖2 數控車床仿真軟件教學示意圖

3.3 合理安排數控加工教學的內容

將數控加工機械仿真軟件應用到教學中，需要充分把握好教訓內容的內在聯系及教學的要求，做到合理安排教學內容，實現更具有關聯性及層次感的教學。從實際情況來看，可以將教學內容劃分為以下幾個部分：①基礎模塊。這一部分的教學內容包括了理論知識的講解，以及數控機床的應用、操作及編程方法。只有保證學生掌握這些內容，才能夠提高學生的知識應用能力，為學生往后的學習打下良好基礎。②提升模塊。這一部分的內容主要是指不同數控機床的編程操作，可以提高學生對編程方法的靈活運用能力，使其能夠對數控架空中的問題進行有效處理。③拓展模塊。這一部分的內容是指采用數控仿真軟件完成各種形式的數控操作及編程方法的訓練，可以提高學生的實踐能力，使學生的知識面不斷拓寬。

3.4 發揮教學評價及信息反饋機制的作用

在數控加工教學中應用數控加工機械仿真軟件，可以對單一的教學模式進行改變，調動學生的學習積極性，使學生能夠獲得更好的學習效果。但是在學生進行仿真操作的時候，也容易出現一些問題，需要建立完善的評價機制及信息反饋機制，幫助教師對教學情況進行充分了解，結合教學需要做出調整，從而有效提高學生的學習效果。例如：在應用仿真軟件來練習數控編程操作的時候，容易出現學生對編程知識的掌握程度不足、軟件的使用不夠熟練等，使得學生的學習受到影響。通過對教學評價及信息反饋的機制進行完善，可以對學生的練習過程進行觀察和記錄，結合信息進行教學總結，進而對教學策略進行調整，使數控加血教學的目標得以順利完成。

4 教學中應用數控加工機械仿真軟件的注意事項分析

雖然仿真軟件在數控加工教學中體現出較高的價值，可以彌補傳統教學的不足，提高教學的效率及質量，但是也要充分把握好一些注意事項，避免仿真軟件應用帶來其他的問題。具體來講，在數控加工教學中應用仿真軟件，必須考慮到教學實際的需要，不能存在過度依賴仿真軟件的情況，這主要是因為仿真軟件的操作與實物的操作存在較大差異，不能給學生帶來完全真實的體驗。在數控加工教學中，主要將仿真軟件作為一種輔助性的教學手段，幫助學生掌握專業知識。在仿真軟件的操作練習中，可以徹底解決安全問題，但是數控機床的操作是存在安全隱患的，學生必須在實物的操作中了解這些安全隱患，使其能夠保持良好的安全意識。在應用數控加工機械仿真軟件進行教學的時候，必須做好安全教育，使學生能夠對數控操作中的安全風險產生全面的了解。其次，在應用數控加工機械仿真軟件進行教學的時候，學生可以利用仿真軟件快速解決操作中的問題，但是學生在企業工作中很容易出現操作失誤，使得學生面臨著較大的安全風險，必須讓學生認識到這一問題，為學生提供實物操作的機會。此外，形成良好的教與學反饋機制，針對數控加工機械仿真軟件教學過程潛在的問題，由學生及時反饋至教師，然后由教師開展會議，提出改進措施，使后續教學工作質量成果得到有效提高。

5 結語

綜上所述，數控加工機械仿真軟件在教學中體現出較高的應用價值，需要加強對數控加工機械仿真軟件的應用研究，將其合理應用到數控加工教學中，比如應用靈活的教學手段，使學生養成良好的學習習慣，并合理應用數控加工機械仿真軟件，合理安排數控加工教學內容等，并把握好相關的注意事項，從而提高數控加工機械仿真軟件教學的效率及質量，進一步促進學生綜合素質全面發展。