關于車工實訓結合數控技術的教學探討

摘?要：對于我國高校的所有理工類專業學生，金工實習是一門十分重要的實踐課程，而車削加工實訓是金工實習的重要一環。本文通過對傳統車削加工實訓的課程目標、課程設計、教學過程幾個方面進行分析，總結歸納了當前車工實訓存在的局限和不足，試圖探究更符合當今時代背景的教學方案，并引入數控技術與傳統普車相結合的教學方法，目的在于提高學生實踐動手能力的同時，更好地與社會發展和需求相結合。

關鍵詞：金工實習；車削加工；數控技術

隨著經濟社會的發展，我國高等教育事業為各行各業輸送了大量人才。然而，企業“招人難”的現象仍然普遍存在。究其原因，在高素質的技能型人才培養方面，我國還存在很大的缺口。長久以來，我國的本科高等教育側重培養學生的理論知識，而對學生實踐能力的培養缺乏足夠的重視，這就導致大量本科畢業生實踐能力不足、動手能力弱，不能及時融入社會。近年來，國家對本科高校發展改革提出了具體要求，要加強學生的實踐能力和創新能力的培養，特別是工程素養方面［1］。

金工實習作為一門旨在培養大學生創新實踐能力的課程，其課程建設的重要性不言而喻。

金工實習全稱金屬加工工藝實習，傳統的金工實習通常包括各種金屬加工工種，如車工、銑工、刨工、鉗工、鑄造、電焊等，學生在為期半個月到一個月的時間內，通過在各工種的輪換實習，了解學習不同加工工種的基礎知識并動手操作完成加工。金工實習的特點在于課程大部分以學生實操為主，教師講解為輔。在短短一個實習周期內，每一個工種的動手實操，學生都會得到相應的作品，在成就感得到滿足的同時，學生的實踐能力也得到了顯著的提升。對于機械大類專業學生而言，金工實習是一門不可或缺的必修課。對于非機械大類專業學生而言，金工實習也是實踐教學的重要一環。然而，隨著時代的變遷，各種新型加工方式例如3D打印、激光切割、數控技術高速發展，傳統的加工方法已經不能滿足社會的需求。當前許多高校的金工實習課程仍然僅為傳統加工工種，顯然已不能滿足當今社會對人才的需求。如何深化金工實習的課程改革，將新加工工種和舊加工工種有機結合起來，建設成順應時代發展、滿足社會需求的課程已迫在眉睫。本文以湖北工業大學金工實習的車工實訓教學現狀為出發點，以當前時代發展為背景，以提高學生的實踐能力、培養適應社會發展的能力為目標，提出了相應的課程改革方案。

1?車工教學現狀分析

1.1?課程內容

車工全稱車削加工，是使用車床對材料進行加工的一種加工方法。其原理是將材料固定在車床的主軸上高速旋轉，然后用不同形狀的車刀以合適的進給速率將材料加工成所需形狀。當前湖北工業大學車工實訓使用的車床為普通車床，需要學生手動調節主軸轉速，并且手動調節車刀的移動來車削材料。車工實習的一個周期通常安排為兩天半，學生在一個實習周期內首先會初步認識了解車床結構，學會開啟關閉車床，掌握車床主軸轉速和刀架進給速度的調節，最后分組獨立完成錘柄的加工任務（如下圖）。

錘柄實物圖

其中，錘柄加工任務又分為：車端面、車外圓、切退刀槽、車螺紋、車錐面、滾花、車成型面、打磨拋光8個步驟。最后，車工實習完成的錘柄和鉗工實習完成的錘頭會結合起來形成一個完整的錘子。

由于車工實習在加工過程中主軸會高速旋轉，稍不注意，頭發、衣服等物體很容易被卷入其中，保證實習過程中學生的安全是重中之重。

首先，學生在短短的兩天半內不僅要熟悉車床的各個部位、掌握基礎理論知識，還要完成多道工序最終做出完整的錘柄，時間過于緊湊，常常對設備還未完全熟悉就已經投入加工操作，這樣會產生很大的安全風險。其次，短時間內給學生灌輸的大量知識學生也難以掌握，經常會出現今天學的知識明天就忘了的情況，這樣不符合培養應用技術型人才的目標。最后，由于整個實習過程以學生操作為主，教師講課為輔，剛剛完成一個加工步驟后馬上就要投入下一個操作步驟，中間缺乏一定的師生互動，學生對課程感到枯燥無聊，完成加工任務的積極性也不高。

1.2?授課對象

湖北工業大學工程實訓中心承擔全校所有的金工實習課程任務，授課對象以理工科專業學生為主。車工實訓主要以機械類專業知識為基礎，然而參加實訓學生既有機械大類專業，也有非機械大類專業，未來還會引入一些文科專業，各個專業的學生基礎不一，對課程的接受程度存在很大的差異性。安排同樣的課程內容、相同的授課時長存在一定的不合理性。

1.3?實習設備

湖北工業大學車工實習所使用的車床為普通落地臥式車床，由四川機床廠生產，代號為CY6140T/750。該車床年代較為久遠，且生產廠家現已破產，機床日常的保養、維修只能由教師自己完成。在日常的教學過程中，學生偶爾的不當操作會導致車床某些零部件的損壞，教師只能抽空在課余時間進行維修，需要維修的車床也需要空置下來，不能及時投入教學。這樣就存在維修難、影響教學效果的問題。

由于車工實習僅使用普通車床，沒有引入目前廣泛使用的數控技術，與社會發展存在一定的滯后性。實訓中心僅有2臺數控車床，數量不足以支撐教學，也沒有將數控車床納入車工實習的教學計劃，學生常常會抱怨普車過于落后甚至脫離時代，對課程的積極性不高。其他一些高校雖然將數車納入了金工實習課程，但是數車和普車是兩個獨立的工種，兩個工種進行輪換實習。這就存在學生掌握的知識缺乏連貫性，僅僅機械地學習了操作方法，對車床的原理甚至更深層次的基礎知識缺乏了解。還有一部分高校直接刪除了普車實訓，對于非機械類專業的學生，直接跳過普車開始數車實訓通常存在很大的困難，對課程無法有效吸收，也降低了課程的效果。如何將數車和當前的普車課程完美銜接到一起，是當前需要思考的首要問題。

2?車工實習的改革方案

通過歸納當前教學存在的不足，組織教師到各個兄弟院校進行參觀交流，同時對其他高校的教學經驗進行學習［28］，目前對湖北工業大學的車工實訓課程進行了如下改革：

2.1?改革課程內容

充實課程內容，將傳統單一的普車實訓改設成普通車床+數控車床實訓，時間由兩天半延長為一周。實訓前兩天學生參加普通車床實訓，首先認識熟悉車床，認識車床上的各個部件并了解其作用，學習車床各個部件的操作方法，最后完成幾步加工程序，主要為車外圓、車成型面以及滾花。實訓的后三天學生參加數控車床實訓，在已有普車的基礎知識上，學生對加工原理已經有了一定的理解，對車床的各個機械部件也較為熟悉，此時引入數車的發展歷史以及與普車的區別，學生的腦海中會對車床形成完整的認知。在初步了解數車后，教師用一天的時間講解數車編程常用的G代碼、M代碼等手動編程方法，隨后學習畫圖自動編程，教師檢查加工程序后完成車端面、車外圓、切退刀槽、車螺紋、車錐面的加工步驟。

線上和線下教學相結合，將課程內容制作成視頻，上傳至學院微信公眾號等短視頻平臺，提升課程知名度，共享教學資源。學生可以課后進一步深化學習內容，也可以課前提前預習。

大課和小課相結合，大課采用全班講授的形式，主要講授安全注意事項、基礎理論知識。小課則根據班級人數分成若干個小組學習、討論、實操，學會合理運用“項目式”教學方法，組內協作，組外競爭，培養學生合作精神及團隊協作能力。在課堂中可以播放與車床知識的趣味短視頻，激發學生興趣，提高課堂互動性。

引導學生由“被動式”接受再到“主動式”學習。在整個金工實習課程中，能否調動學生的學習主觀能動性會影響最終的教學成果和質量。在授課過程中，增加與學生的互動，學會創造問題引發學生思考，制造適當的懸念來調動學生的學習積極性。為學生提供適當的指導，提供參考視頻或學習書籍鼓勵學生課后學習，調動學生課后學習的意愿，激發學生的創造力。適當更改一些教學演示案例，將單一的錘柄加工演示穿插一些容易引起學生興趣的作品，例如葫蘆、寶塔等，甚至可以展示五軸加工中心才能完成的“大力神杯”，激發學生們對車削加工的興趣和喜愛。

在學生操作加工間隙講述新中國成立以來我國機械加工行業的發展歷程、發展現狀、發展成就。結合《大國重器》，講述我國工程師“工匠精神”的感人故事，講述我國科研人員突破“卡脖子”技術研發自主數控系統的拼搏精神。加強宣傳制造業是國之根本，加工設備是國之重器，鼓勵學生們未來積極投入機械加工行業為祖國的發展建設添磚加瓦。在演示車削加工操作時，配合車刀的結構特點，可引入“工欲善其事必先利其器”“好鋼用在刀刃上”等思政元素［9］。引領學生在新時代不斷增強“四個自信”，堅定“四個意識”，做到“兩個維護”，增強學生的使命感和擔當感，培養學生忠于祖國、技術報國的愛國之心。

2.2?制訂個性化授課方案

將學生專業分為機械大類專業（如機械工程、材料成型等）和非機械大類專業（如通信、工業設計等）兩種。非機械大類專業學生主要為認知型實訓，實訓要求相對偏低，對于普車部分不需要完成螺紋的加工方法，在數車部分也以教師演示加工為主，不需要使用數車獨立完成加工。在整個車工實訓過程中主要以認知了解為主，動手操作為輔，在操作部分只需要掌握基礎操作即可，對復雜操作不做強制要求。機械大類學生為進階型實訓，普車實訓需要獨立完成完整的加工步驟，數車實訓部分也需要學習編程知識并動手編程完成數車的加工，在教師講解過程中，教師會講解更深層次的專業知識，實訓更側重動手操作，在動手操作環節也需要掌握更復雜的加工技巧。

2.3?配備更多設備

學校當前又購入4臺數控車床用于教學，主要基于廣數系統，同時設置了新的數控實訓教室，專門用于數控實訓教學。數控實訓室一共配備6臺數控車床，學生可以分組學習、操作。同時，學校還配備了85寸大屏一體機用于播放PPT以及相關視頻，方便學生更清晰地看到數控加工過程。在實訓進行時，大屏滾動播放安全注意事項以及加工步驟，強化學生記憶。相對于單純的普車實訓，學生學習興趣明顯更加濃厚，課程吸引力明顯提升。

2.4?開展聯合培養方案

安排學生課設導師與金工實習教師溝通交流，并提供多種選題思路及方案，學生自主完成選題、開題、設計、撰寫，課設教師和金工實習教師共同完成建議、指導、審核工作并提出最終修改方案。經過課設教師理論論證及可行性分析指導，金工實習教師審核認可符合加工方案后，最終由金工實習教師指導學生完成作品的加工。

通過聯合培養、開展綜合實驗，將理論和實際相結合，鍛煉學生的實踐能力和創新能力，有利于培養學生的工程素養，為今后的工作打下扎實的基礎。

通常來說，金工實習安排在大二、大三學期進行，該培養方案可安排在大四下學期開展。一方面，可以鞏固學生金工實習的所學知識，避免課后即忘。另一方面，也為學生今后進入社會走上工作崗位做好鋪墊。

2.5?鼓勵學生參加科技競賽

在開展金工實習的教學過程中，可選拔表現優秀、作品完成度好的學生，組建科技競賽團隊。開設專門針對科技競賽的課程，開展小班教學，調動學生參賽積極性，鼓勵學生自主完成操作加工，激發學習主觀能動性。指導學生參與產品構思、設計、繪圖到制造從無到有的完整過程，鍛煉學生的工程素養和創新思維。

例如，在數字化設計大賽活動中，指導學生學習使用相應軟件，根據大賽要求設計合理方案，將理論與實際結合，最終加工出符合要求的作品。

3?教改成效

將數控技術引入傳統普車實訓并進行了適當的教學改革后，車工實訓取得了一定的成效：

3.1?安全事故率低

安全問題一直是金工實習的“痛點”也是難點，學生通過教改后的課程學習，對車床基礎知識的掌握更加扎實，對車床有了更深入的理解，對車床的各個部位更加熟悉，在加工過程中的操作也更加規范，教改后的車工實訓課程開設至今，仍然保持“0”安全事故的記錄。

3.2?實操水平高，作品完成度好

通過分組實操，加強了學生之間的溝通交流，鍛煉了團隊協作能力，學生之間配合也更加緊密。新課程的開設引起了廣大學生的關注，學生的興趣也得到了激發，學習意愿更強，學習主動性高，操作更加仔細認真，設備損壞率顯著降低、廢品率降低，完成的加工作品遠高于預期水平。

3.3?提高了學生創新能力

學生的設計思路更加豐富，課后學習的學生顯著變多，主動學習意愿更加增強。學生在參加聯合培養的過程中，創造力得到了激發，提出了許多奇思妙想的思路，在教師的指導下逐漸完成自己的方案設計，創新能力得到了提升。越來越多的學生積極主動投身到科技競賽中來，車工實訓課程也與科技競賽得到了有機結合。同時，科技競賽也能夠檢驗車工實訓的教學水平，便于教師針對不足進行改進，起到了良性循環的作用，有利于打造精品課程，推動課程建設，對學校的教改成果也有良好的宣傳作用。

結語

隨著經濟社會的發展，金工實習傳統單一的車工實訓不再適應社會的需求，不利于培養創新實踐型人才。隨著數控技術的廣泛應用，結合當前的社會背景和發展形勢，將數控技術與傳統普車結合，并改革過去單一的機械學習操作，設置的新型課程廣受學生喜愛，培養了學生的學習興趣，激發了學生的創新思維，給學生提供了多元化的課程方案，也為未來的課程改革創新方案提供了一條嶄新的思路。金工實習是培養實踐型人才的一門重要課程，車工實訓作為其重要組成部分肩負重任，本文對傳統車工實訓的課程改革進行了一些初步探索。在未來，如何深化車工實訓課程改革，如何探索金工實習其他工種的課改是我們需要進一步研究的方向。

參考文獻：

［1］王吉東.關于車工實習教學的探討［J］.中外企業家，2019（27）：123.

［2］候玉勇，劉興旺.高校車工教學的探索與研究［J］.科技視界，2022（30）：9597.

［3］劉鳳弟.技術型高校車工實訓課程的教學改革探討［J］.農家參謀，2018（22）：173.

［4］趙玲英，沈輝.高校金工實習車工實訓教學改革初探［J］.科技視界，2015（35）：186.

［5］許建偉.金工實習模塊化教學初探［J］.科教文匯（下旬刊），2019（15）：123124.

［6］孫雪梅.“以學生為中心”的數控機床PMC應用課程的課堂教學探索［J］.綠色科技，2020（5）：220221.

作者簡介：向李程（1996—?），男，漢族，湖北荊門人，碩士，實驗員，研究方向：工程訓練、數控技術。