數控仿真軟件在中職數控專業教學中的應用

陶亮亮

(江蘇省東海中等專業學校，江蘇 東海 222399)

0 引言

隨著我國裝備制造業的發展，對數控技術要求越來越高，對數控技術技能型人才需求日益凸顯。教學過程中，數控專業課程的教學方法、教學手段及教學環境的質量直接影響學生專業知識掌握和技能水平，且需要必要的數控機床和實訓時間保證，但傳統的數控專業課程教學資源有限，無法完全滿足數控技能人才培養的需要，是數控技能人才培養所面臨的突出問題。數控仿真軟件是利用計算機技術、人工智能技術、自動化技術及機械加工技術于一體，模擬數控加工過程為主要功能的數控專業教學資源，通過高度還原實景、三維動態仿真及實時動態加工等模擬數控機床的各項功能和操作流程，切實解決教學資源不足，全面滿足數控實訓教學要求[1-3]。

1 中職院校數控教學現狀

1.1 師資力量不足

隨著裝備制造業的發展，數控加工技術在機械制造企業得到普及化應用，對數控技術技能型人才需求日益凸顯，對中職院校數控專業教學的要求也越來越高。但由于我國中職院校歷史性的師資結構、學科分類和資源分配等因素，部分中職院校數控專業是傳統機電一體化專業或機械加工專業過渡而來的，存在專職教師老齡化嚴重、技術技能型人才短缺、教育教學資源陳舊、數控機床設備不足等問題，嚴重影響中職院校數控專業教學質量和數學能力的全面發展。

1.2 教學方式單一

隨著中職院校數控專業教學改革的實施，現代化數控專業教學模式不斷探索和實施，但是部分中職院校數控專業教學仍停留在傳統的教學方式上，教師在課堂上占主導地位，以滿足教學大綱的知識點作為教學過程的重中之重，學生在課堂上缺乏對知識思考，以一位教師、一臺機床、多人一組作為傳授知識的模式。為了滿足專業技能的考核，單純地記錄專業知識、學習操作方法、忽視專業技能訓練、知識方法轉化與理論聯系實際等相結合，導致中職院校數控專業教學效率低，學習效果差等問題突出。

1.3 教學模式陳舊

隨著國家對技術技能型人才重視程度增加，高職院校和中職院校的社會地位不斷得到提升，國家和地方財政的投入逐步增加，職業院校的教學模式不斷深化與調整。但是部分中職院校數控專業教學仍停留在先講理論再進行實踐操作的傳統教學模式上，無法適應職業院校生源的文化素質基礎不足、生產實踐經驗缺乏的主觀問題，職業院校課堂教學，往往是教師講的頭頭是道，學生聽的昏昏欲睡，導致學生對專業教學內容和教材上的知識完全沒有興趣，缺少學生的實踐鍛煉機會，嚴重影響中職院校數控專業學生學習興趣激發及專業技能的強化[4-5]。

2 數控仿真軟件在中職教學中應用必要性

目前，中職院校數控教學仍存在很多問題，數控專業教學過程中，在理論教學和實踐教學持續改進的基礎上，還應重視實踐教學環境和實際操作學時的優化。數控仿真軟件是打破傳統教學模式，促進理論教學與實踐教學有機結合的紐帶，以數控仿真軟件作為中職院校數控教學的實踐平臺，通過計算機圖形轉換模擬數控機床對零件的仿真操作和虛擬加工過程，并對仿真加工后零件的正確性進行科學評價，對中職院校數控專業教學的可持續發展具有重要意義[6-8]。

2.1 有利于熟悉機床基本操作

中職院校傳統數控專業教學過程中，一位教師演示講解、一臺機床循環運動、多名同學圍觀學習、一個環境多個項目同時教學等，導致每一位學生注意操作熟悉數控系統、機床操控面板及基本操作流程需要耗時較長，教學效率較低。數控教學中應用數控仿真軟件，通過數字化虛擬仿真環境，具有與真實數控機床運動完全相同的仿真功能，一比一還原的數控機床操控面板，高度仿真的數控刀具、刀架、夾具及機床附件，通過計算機、鍵盤、鼠標實現真實模擬數控刀具切換、工件裝卡、主軸運動、切削加工、工作運動，動態觀察實際的加工流程，且數控仿真軟件具有撞刀判斷、超行程保護功能及誤操作報警功能等。在同一教學環境中，學生可同時操作，反復練習，模擬加工，有利于熟悉數控機床的基本操作，掌握基本加工技能，為數控機床的實際操作打下了扎實基礎。

2.2 有利于熟悉多種機床與系統

隨著數控機床發展，數控機床的系統和種類不斷更新，中職院校數控專業的教學過程中，要求學生掌握多種數控系統及數控機床的操作技能，由于教學資源分配和教學成本等原因，中職院校不可能完全具備多種不同類型數控系統及數控機床，缺乏與時俱進的數控教學資源。數控教學中應用數控仿真軟件，通過數據資源不斷更新，全面涵蓋實際工業生產普遍應用的數控機床及數控系統，依據企業實際需要，適時調整相應的機床和系統對學生進行數控專業教學，有利于學生熟悉多種數控機床及系統，提高學生對不同數控機床和系統適應能力，拓寬中職院校學生的實際操作經驗，滿足不同企業的就業需求。

2.3 降低教學成本，提高學習效率

相比普通機械加工機床和機電一體化設備，數控機床種類多、成本高，中職院校數控專業的教學過程中，數控機床配件及常用刀具耗損量大，且中職學生的綜合素質和實踐能力各不相同，初學者直接操作數控機床，經常出現刀具撞刀、工件飛出、機床損壞及材料浪費等現象，導致數控專業的教學成本較高，甚至因操作失誤造成機床故障和安全事故。數控教學中應用數控仿真軟件進行技能操作訓練，通過中職院校CAD/CAM機房及學生個人電腦等，充分保證每一位數控專業學生的操作時間，緩解中職院校數控機床數量不足問題，降低實訓成本，節約教育資源，提高實訓效率，避免機床損壞，保證實訓教學安全，改善傳統的中職院校數控專業教學模式和教育教學資源優化配置等，促進中職院校數控專業可持續發展。

2.4 促進師生互動，提高教學質量

傳統的數控專業課堂教學過程中，數控專業教師進行演示講解，通常是一位教師負責一個或幾個班級，由于數控專業學生數量較多，難以保證每一位學生都能“聽的清、看的見”，清晰記錄每一個教學環節操作流程和注意事項，導致傳統數控專業實訓互動性不足，教學效果不理想。數控教學中應用數控仿真軟件促進數控專業理論教學和實踐操作相互融合，通過仿真軟件一邊演示一邊教學，讓中職學生充分理解數控機床工作原理、基本運動和操作方法等，通過仿真軟件動態仿真數控加工的走刀過程、運行軌跡和操作指令等，使中職學生加深對數控加工的認識和加工經驗的積累，同時，教師通過自己屏幕上的軟件統計數據觀察每位學生的聽課狀態，記錄學生的操作問題，了解實訓教學的課堂情況等，針對性的指導每位學生，實現教學同步、師生互動交流、使數控專業的抽象內容形象化，提高中職院校數控專業教學質量。

2.5 有利于構建科學評價體系

傳統數控專業考評過程中，專業教師的主觀性占比較大，數控專業學生數量比較多，學生的某一次操作或某個環節對學生考評結果影響較大，無法實現絕對客觀公正的評價每一位學生的表現，影響數控實訓教學的科學評價。數控教學中應用數控仿真軟件，通過仿真軟件實時記錄每一位學生全過程的聽課狀態、操作時間、課堂表現等情況，真實評價每一位學生的平時成績，通過仿真軟件的考評系統，教師進行題庫隨機出題，設置評分標準，對學生進行考核，實現試卷保存、自動評分、成績查詢和數據分析，有利于構建科學合理的數控專業教學評價體系，對每一位學生的知識掌握程度和實踐操作技能進行科學評價。

3 數控仿真軟件在中職教學中應用思考

數控仿真軟件在中職數控專業教學中應用，改變了傳統中職數控專業教學資源不足，無法完全滿足數控技能人才培養需求，對中職院校數控專業教學的健康、可持續發展具有重要的推動作用。但與真實數控專業實訓教學相比，首先，數控仿真軟件實訓是模擬理想的加工過程，數控專業學生通過數控加工仿真系統進行毛坯零件裝卡、功能演示、數控編程和操作訓練，經常忽視實際加工過程中毛坯件選擇、刀具的選用、零件的裝夾、工藝規程等機械加工問題，導致實踐操作環節出現工件質量較差、打刀、撞刀等不規范和不安全現象；其次，仿真軟件是利用智能化的計算機完成數控加工各個流程，出現問題會及時報警，提示操作者注意或自動停止加工，容易讓學生放松對安全生產的要求，導致實踐操作環節出現損壞機床，甚至人身安全事故。因此，對數控仿真軟件在中職教學中合理應用的幾點思考。

3.1 仿真教學與實踐教學時間合理安排

中職數控專業教學是理論教學模塊和實踐教學模塊相結合的教學模塊。在教學內容安排上，首先，學生進行基礎理論課程學習，學習數控專業基礎編程和加工工藝方面的理論知識，掌握數控專業常用的編程指令和編程方法；其次，學生利用數控專業仿真軟件進行模擬實踐，讓學生及時掌握理論知識和實際操作過程中的操作要點，滿足大部分學生對知識轉化生產的學習愿望；最后，合理安排教學資源和學生課時，通過實訓現場與數控機床相結合，進行真實工件的加工，通過仿真教學與實踐教學時間合理安排，全面提高中職學生知識結構和專業技能。

3.2 數控仿真軟件規范使用

中職數控專業教學中數控仿真軟件可實現數控加工的全過程，教學大綱要嚴格規范教學流程，教師按實際生產要求和操作流程嚴格要求學生正確操作仿真系統并計入考核評價體系，讓學生做到“合理選擇毛坯零件、正確零件工裝、合理選擇切削用量、標準數控加工工藝”的規范操作流程，進行仿真訓練和仿真軟件的使用；在教學的過程中，教師按著實際生產要求和操作流程嚴格實施，及時提示學生各個環節的操作方法和操作技巧，明確仿真訓練與實際加工不同，詳細講解說明注意事項，防止實操中出現問題。在中職數控專業教學中，科學、合理、規范應用仿真軟件服務數控專業教學，并在軟件應用過程更好地解決實訓問題，促進數控專業仿真訓練與實踐訓練協同發展。

4 結論

通過中職院校數控教學現狀分析，深入探討了數控仿真軟件在中職教學中應用必要性，并對數控仿真軟件在中職教學中的應用進行了思考，為數控仿真軟件在中職數控專業教學中應用具有參考價值。