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高職“數(shù)控編程”教學(xué)方法論文
高職“數(shù)控編程”教學(xué)方法論文
摘要：“數(shù)控編程”是高職數(shù)控技術(shù)或機械設(shè)計與制造等相關(guān)專業(yè)的重要課程，其實踐性很強。
如何提高數(shù)控教學(xué)質(zhì)量，是培養(yǎng)數(shù)控技術(shù)專業(yè)高技能人才的關(guān)鍵。
在分析數(shù)控技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對數(shù)控教學(xué)中普遍存在的設(shè)備不足及理論知識過于抽象枯燥的兩個問題，探討了仿真軟件及項目教學(xué)法在教學(xué)活動中的應(yīng)用，為職業(yè)學(xué)校的數(shù)控系統(tǒng)教改提供參考。
關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);仿真軟件;項目教學(xué)法;教學(xué)改革
“數(shù)控編程”是高職數(shù)控技術(shù)或機械設(shè)計與制造等相關(guān)專業(yè)的重要課程，其基本任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握金屬切削加工的基本理論知識和工藝規(guī)程的編制方法，且能熟練使用數(shù)控機床和其他數(shù)控設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品加工。
目前，數(shù)控教學(xué)中普遍存在兩個問題：一是數(shù)控設(shè)備價格昂貴，成本投入很大，許多院校由于資金問題使得機床不能滿足大批學(xué)生的教學(xué)活動。
在教學(xué)中因為數(shù)控設(shè)備數(shù)量有限使得學(xué)生沒有足夠時間參與實際操作，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。
二是在傳統(tǒng)的教學(xué)中學(xué)生被動接受教師講授的知識，教學(xué)過程枯燥乏味，致使學(xué)生普遍對理論課程不感興趣。
因此，本文主要針對高職院校“數(shù)控編程”課程存在的問題，探討了一些教學(xué)方法，為國內(nèi)同行教學(xué)提供參考借鑒。
一、加工仿真軟件在數(shù)控專業(yè)中的應(yīng)用
數(shù)控加工仿真軟件是一個應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)于數(shù)控加工操作的仿真軟件，具備對機床操作全過程和加工運行全環(huán)境仿真的功能，通過在PC機上操作該軟件，學(xué)生能在很短時間內(nèi)掌握各種系統(tǒng)數(shù)控車、數(shù)控銑及加工中心的操作。
目前，華中數(shù)控、廣州超軟、南京斯沃和上海宇龍等仿真系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛。
其優(yōu)點主要如下：
1.降低教學(xué)經(jīng)費和實訓(xùn)消耗
數(shù)控設(shè)備價格昂貴，許多院校由于資金的限制，無法建立與學(xué)生數(shù)量相適應(yīng)的數(shù)控實訓(xùn)基地[1]，而使用仿真軟件可大大減少在數(shù)控設(shè)備上的投入。
目前，國內(nèi)成熟的仿真系統(tǒng)包括數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心，教學(xué)中大部分的實訓(xùn)活動都可以在這些仿真系統(tǒng)中實現(xiàn)。
此外，使用仿真軟件，還可以大大減少工件材料和能源的消耗，從而降低實訓(xùn)成本。
2.在虛擬環(huán)境下模擬數(shù)控機床的實際操作，操作安全
對于大部分初學(xué)者，由于對機床沒有足夠的了解認(rèn)識，很容易在操作過程中出現(xiàn)安全意外等情況。
利用數(shù)控仿真系統(tǒng)可以很好地解決這一問題，數(shù)控仿真系統(tǒng)屏幕能夠顯示和機床操作面板一模一樣的界面，以動態(tài)的模擬顯示代替機床實際運行并且還能夠提示操作信息，如編程錯誤信息和操作失誤機床碰撞報警信息等。
利用數(shù)控仿真系統(tǒng)可以在計算機上完成程序的檢驗，避免實際實訓(xùn)中由于誤操作等引起的安全問題。
目前，佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院采用的是斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)。
利用此軟件進(jìn)行仿真，只要程序一編好，刀具軌跡就顯示在工件上，馬上可以發(fā)現(xiàn)編程有無錯誤，對刀及工件坐標(biāo)系設(shè)置有無問題。
仿真加工時，刀具可以精確地沿著軌跡運動，點到程序的哪一行就可對應(yīng)突顯刀具軌跡，十分方便檢查錯誤。
3.數(shù)控加工仿真軟件可以提高課堂效果
由于數(shù)控編程十分抽象，指令繁多，格式形式多樣，單靠教師在課堂上講解，學(xué)生難以理解或理解不到位。
比如對刀過程，其實是很容易的事情，但如果用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，僅在課堂上紙上談兵，大多數(shù)學(xué)生都難以理解，如果利用仿真軟件一邊演示一邊教學(xué)，通過車刀和工件的運動學(xué)生就很容易理解，而且還能自己親手操作來加深認(rèn)識，理論和實踐也能兼顧了。
利用仿真軟件可以彌補在理論教學(xué)過程中的不足，在課堂上將理論知識的講解與軟件的仿真操作兩者有機結(jié)合，讓學(xué)生邊學(xué)邊操作，在鞏固理論知識的同時，提高了學(xué)生的動手能力。
其次，采用數(shù)控仿真進(jìn)行教學(xué)，由于是一人一機，可以保證每個學(xué)生有充足的時間來動手，提高了學(xué)習(xí)效果。
而教師通過廣播的方式在每個學(xué)生的屏幕上演示其教學(xué)內(nèi)容，可以保證所有的學(xué)生均能清楚地觀看并進(jìn)行模仿，通過動態(tài)的仿真操作使教學(xué)過程易教易學(xué)、教學(xué)效果顯著提高。
[1]
此外，仿真系統(tǒng)界面自然友好，模擬過程逼真，可以使用戶看到真實的三維加工過程，操作者一目了然，從而能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。
隨著數(shù)控仿真技術(shù)的發(fā)展，仿真軟件與機床的差距越來越小，特別是越來越多的數(shù)控仿真軟件支持極坐標(biāo)、螺旋插補及各種循環(huán)指令編程，支持各系統(tǒng)子程序及宏程序編程，支持鏡像、縮放及旋轉(zhuǎn)等簡化編程指令編程，尤其是近年來加入刀具補償指令及直線和圓弧后倒直角、倒圓角指令的仿真，使得仿真加工可以達(dá)到與真實機床完全一樣的效果。
很多大專院校已經(jīng)開始在教學(xué)中利用數(shù)控加工仿真軟件，并取得了很好的效果。
二、項目教學(xué)法在數(shù)控專業(yè)中的應(yīng)用
項目教學(xué)法是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下親自處理一個項目的全過程，在這一過程中學(xué)習(xí)掌握教學(xué)內(nèi)容。
其最顯著的特點是以“項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，改變了以往“教師講，學(xué)生聽”被動的教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。
項目法一般流程主要包括：項目制定、項目計劃、項目實施、項目檢查、項目評價。
[2]針對“數(shù)控編程”課程而言，其過程如下：第一，項目的選取及設(shè)計。
主要是結(jié)合學(xué)生技能水平、學(xué)校資源及崗位需求狀況進(jìn)行項目的制定，在這一過程中，學(xué)生收集相關(guān)資料，制定合理的項目任務(wù)。
一般該課程選取的項目有：板類、異形類、軸套類等零件的工藝設(shè)計與編程加工。
第二，項目計劃。
主要是所選取項目的具體落實，任務(wù)的合理分配。
將全班學(xué)生分為若干小組，每個小組負(fù)責(zé)一個項目，明確項目目的、具體操作步驟、訓(xùn)練技能要求等，學(xué)生通過協(xié)調(diào)、分工合作共同完成項目任務(wù)。
[3]在這一階段中主要包括：零件圖紙的數(shù)控加工工藝分析、數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計、數(shù)控加工工序設(shè)計、刀具的選擇、切削用量的選擇、工藝文件的編寫等等。
第三，實施階段。
按照計劃使項目運行，此階段中主要以學(xué)生動手思考為主，教師指導(dǎo)為輔。
實際操作中，在學(xué)生經(jīng)過思考的基礎(chǔ)上，教師可以加以引導(dǎo)點撥，或?qū)W生之間采用頭腦風(fēng)暴法共同探討出合理的思路，但教師不必干涉過多，否則不利于學(xué)生觀察問題、思考問題、解決問題能力的培養(yǎng)。
第四，檢查階段。
主要是檢查學(xué)生項目完成的情況，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題和亮點。
這不僅可以查漏補缺，也可達(dá)到知識的再鞏固。
第五，評價階段。
主要是評價項目完成的效果，評價可以分為學(xué)生自我評價和教師評價。
[3]自我評價主要通過學(xué)生相互之間的交流，分析各自項目存在不足和優(yōu)勢，通過心得體會等形式加以總結(jié);教師評價主要是進(jìn)行全面綜合的分析，找出存在的共性問題進(jìn)行解釋說明，并對完成良好的小組加以表揚，對效果不太理想的小組加以鼓勵。
通過評價，使學(xué)生對項目效果有一個總體的認(rèn)識，使其優(yōu)點繼續(xù)保持缺點盡量避免。
利用項目教學(xué)法，學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，通過獨立完成項目，把理論與實踐有機地結(jié)合起來，極好地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)造性、積極性等。
此教學(xué)法將抽象枯燥的理論知識有機融合在“項目”的完成過程中，強調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、主動參與，學(xué)生唱“主角”，而老師轉(zhuǎn)為“配角”，實現(xiàn)了師生角色的換位，從而有利于加強對學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、解決問題等綜合能力的培養(yǎng)。
三、總結(jié)
針對目前數(shù)控教學(xué)中普遍存在的設(shè)備不足，學(xué)生沒有足夠時間操作及數(shù)控編程理論知識過于抽象枯燥，多數(shù)學(xué)生無法堅持學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，可以利用仿真技術(shù)和項目教學(xué)法。
仿真技術(shù)能直觀反映實際數(shù)控加工過程，使學(xué)生在虛擬條件下進(jìn)行操作，既可有效解決設(shè)備缺乏問題，也增強了教學(xué)過程的生動性，可使學(xué)生在實訓(xùn)前建立正確的加工工藝概念，避免由于誤操作等引起的操作安全問題;而項目教學(xué)法中，教師的作用不再是一部百科全書或一個供學(xué)生利用的資料庫，而轉(zhuǎn)化為一名向?qū)Ш皖檰�，幫助學(xué)生在獨立研究的道路上迅速前進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)新知識，掌握新內(nèi)容。
在職業(yè)學(xué)校、職業(yè)教育中，仿真技術(shù)和項目教學(xué)法有其獨特優(yōu)勢，是值得提倡的一種教學(xué)好方法。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄒韶明，朱瑞林.數(shù)控加工仿真軟件在數(shù)控實訓(xùn)中的應(yīng)用[J].湖北函授大學(xué)學(xué)報，2011，(24).
[2]馮利.基于項目教學(xué)法的數(shù)控加工工藝教改實踐與思考[J].教改創(chuàng)新，2011，(35).
[3]劉偉青.基于項目教學(xué)法的數(shù)控加工工藝教改實踐與思考[J].湘潮(下半月)，2012，(6).
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