郝兴安++冯博++周俊波
摘 要：数控机床加工是一门跨学科专业的公共实践教学课程，课程涉及的知识面广，理论与实践紧密联系，采用传统的教学模式难以實现对学生知识综合应用能力、实践操作能力和创新能力的培养与提升。在实践教学中，采用分层教学、理实一体化、双师制、项目驱动等教学方式，弥补传统教学中存在的不足和问题，激发学生的学习兴趣，培养了学生的工程实践能力和创新能力。
关键词：数控机床加工 实践教学 教学改革
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（c）-0222-03
Abstract： Numerical control machine tool processing is an interdisciplinary professional public practice teaching course， the course involves a wide range of knowledge， theory and practice are closely linked.It is difficult to train and promote the students comprehensive application ability， practical operation ability and creative ability by using the traditional teaching mode.The stratified teaching， integration of theory and practice， dual teacher system， project driven teaching methods have been adopted in practice teaching. The shortcomings and problems in traditional teaching have been overcome， and students interest in learning has been stimulated. Students engineering practice ability and creative ability are trained.
Key Words： Numerical control machine； Practice teaching； Teaching reform
随着信息技术向制造技术的注入和融合，促进了制造技术向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。数控技术是先进制造技术的基础，数控加工课程即是以机械类和近机类学生为基本对象的一门跨学科专业的公共实践教学课程。课程涉及微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、力学、电学及机械学等多学科，理论与实践紧密结合；学生通过参加数控车、数控铣/加工中心、数控电火花线切割等实验课程，综合运用《机械制图》《机械加工工艺学》《材料学》等知识内容，完成待加工零件从图纸到产品成型的加工过程，培养学生工程实践能力、工程意识、创新意识和创新能力。本文从《数控机床加工》课程的教学特点出发，分析了当前课程教学中存在的一些问题，从而优化理论教学内容、改进教学手段，提高学生的实践能力、创新能力。
1 数控机床加工课程教学现状
目前，我国高校《数控机床加工》课程的教学模式“以教师为中心”，忽视了学生的主体地位，学生被动接受知识；教师讲解与演示后，学生照着教师的方法重复加工样件，学生无法深入地掌握现代化的制造技术。实训教学中学生多设备少，学生动手操作数控机床的实习时间短，难以提高学生的工程实践能力。理论与实践教学分开。先进行数控机床编程理论教学，然后集中进行实践性环节教学。理论与实践教学各自独立，互不干涉。学生在理论知识学习时，没有感性认识，对各种编程指令、编程方法理解较困难；而在实践教学时，实训老师还需要花时间再次讲解已经学过的理论知识。总之，《数控机床加工》实训教学面临着一些问题，导致学生对课程缺乏兴趣，限制了学生的主观能动性，需要转变其教学模式，提高机械工程训练实践教学的效率和质量。
2 数控机床加工教学模式的改革途径
2.1 编写专用实习教材和实习训练指导书
各学校机械工程训练中心的数控机床种类和训练项目差别较大，数控机床实习教学中没有相对统一的实习教材和实训指导书；因此，根据本校实际情况编制专用的配套实习教材和实习指导书，以适应教学的需要。实习教材内容包括：机械制图、金属工艺、切削原理与刀具、公差与配合、测量工具、机床结构与原理、数控加工编程基础、CAD/CAM软件、仿真软件、特种加工、增材制造等，内容丰富详实，便于学生自学和拓展知识面。实习指导书简明扼要、突出重点、一目了然，主要包括：各实训项目任务目标和内容、各机床的安全操作规程、具体操作步骤和方法、使用中的相关注意事项、各项目的实习报告等，以利于学生有效地掌握和运用所学知识。
2.2 分层次教学
在教学上，遵循由易到难、由单项实践到综合实践这一规律，实行分层次教学，分为基本技能训练、综合技能训练和创新实践训练；学生必须完成基本技能训练方可进入后一阶段。
（1）基本技能训练。
基本技能训练的教学目标是：使学生理解机床的安全操作规程，熟悉数控机床的操控面板，掌握机床的基本操作、工件装夹、对刀和建立工件坐标系的方法，了解数控基本编程指令并能手工编写简单零件的加工程序，能够独立完成简单零件的加工。学生刚开始学习数控机床操作，对机床不了解，容易产生一些误操作；教师需先集中讲解、示范和分析操作程序，明确正确操作动作，让学生领会并掌握其操作要领；然后学生进行模仿操作训练，前一位同学操作练习时，后一位同学在一旁观察；后一位同学操作时，前一位同学在旁边进行观察、监督和指导，以此加深印象。在此过程中，教师要及时纠正学生错误操作，边讲边练，要求“学生人人过关”，确保每位同学都熟悉机床操作。endprint
（2）综合技能训练。
综合技能训练的教学目标是：培养学生综合应用知识的能力。在完成基本技能训练后，学生对真实的机床有了初步的了解，并掌握了基本编程指令及方法；在综合技能训练中引入CAD/CAM（如CAXA、UG、Pro/E、Master-CAM等）和数控仿真软件（如斯沃数控加工仿真软件、宇龙数控加工仿真等）。
教师采用案例教学法，演示讲解应用CAM软件进行零件的三维造型建模、加工方法设定、刀具及切削参数选择、刀具轨迹生成、数控加工程序生成、零件模拟加工的步骤和方法；然后给学生指定一个中等复杂程度的零件图，要求学生完成从CAM零件建模到机床实际零件加工的整个流程，掌握零件的设计、加工、检验中的相关技能。
数控加工仿真软件通过音效模拟和声像演示，让学生体会到亲临其境的感觉；可以模拟一些常见数控系统（如FANUC系统、SIEMENS系统、三菱系统、大森系统、华中数控系统、广州数控系统）的数控车床、数控铣床及加工中心的操作，实现数控机床的加工全过程仿真，包括定义毛坯、设定刀具、基准测量、设定工件坐标系、代码处理、面板操作、测量、自动加工。依托数控加工仿真软件，学生通过在PC机上操作该软件，能在短时间内掌握数控机床的操作，可导入手动编程或CAD/CAM软件生成的数控程序，仿真加工，进行数控程序预检查和运行中的动态检查。通过学习CAD/CAM和数控加工仿真软件，提升了学生的学习效率和对所学课程的积极性，解决了数控实训教学中学生多设备少，数控机床的先进性和品种不够这一难题。
（3）创新实践训练。
创新实践训练的教学目标是：提高学生学习兴趣，培养学生创新意识和能力。让学生根据机床和刀具的加工范围，发挥学生的个人想像力，每个项目组自行设计加工一个自己喜爱的零件；指导教师要认真审核设计的可行性，对存在的问题予以指导；然后由同学自行制定加工工艺、编制零件加工程序并加工出自己设计的零件。学生经历了从图形到工件的工程实践过程，在此过程中学生获得了成就感，激发学生独立创造积极性，从而培养良好的创新能力和实践动手能力。
2.3 “安全第一，严守纪律”
牢固树立“安全第一，严守纪律”观念。作为理论与实训相结合的课程，学生之前很少或从未接触过机械设备，在教学过程中存在很多安全隐患。例如，部分学生自控能力较弱、好奇心强，擅自搬动或按下不熟悉的机床的手柄或按钮；个别同学组织纪律差，在实训车间内嬉戏打闹或私自离开实训岗位；机床数量有限，多个学生共用一台机床，可能导致多个学生同时操作机床。教师讲第一堂课时，必须对学生开展集中的安全教育，利用多媒体列举安全事故典型案例，使学生了解安全事故的严重性和危害性；逐条讲解所学工种的特定安全操作规程和注意事项，每位同学都应签署“安全操作承诺书”。老师给学生讲解示范机床正确操作方法时，须对一些安全隐患加以强调，讲解误操作机床的危害，提醒同学注意。学生操作机床时，老师要巡回指导，发现问题应及时纠正；确保学生人身和设备的安全。充分利用实践课的机会和手段，锻炼学生的安全意识，提高学生的纪律性。
2.4 理论与实践教学一体化和“双师制”相结合
打破原有的課程界限，把以前单独设立的《数控机床编程》理论课与《数控机床操作》实践课整合成《数控机床加工》实践课程，内容包括：数控机床编程、CAD/CAM软件应用、数控机床结构和原理、数控机床（数控车、数控铣、加工中心、数控线切割、数控电火花成型等）操作和快速制造技术等。根据各个知识模块教学的需要，设计实践与理论融合的方式以及融合的比例。把理论课堂搬到实训室，直接在实训室讲授理论，理论内容可以及时通过机床演示其作用，学生马上就理解了原来难以理解的理论知识；便于学生理解和掌握各种编程指令、编程方法；在实践操作过程中，需进行理解的，马上进行理论讲解。教师与学生通过“边教、边学、边做”来完成教学过程，让学生在生产环境中进行综合性的技术训练，在生产实践过程中发现问题、思考问题、分析问题、解决问题，充分调动学生的积极性与主动性。
“双师制”是指原来负责分别理论与实践不同教学任务的教师共同负责完成课程教学，两位教师共同协调理论和实践教学内容和方法。学生直接接触感性知识，确保理论与实践知识的连贯性，避免理论与实操课之间知识的重复，减少理论讲课时间，增加了学生机床操作训练时间。在学生操作机床时，理论教学教师还可辅助实践教学教师做好对学生的指导和监督作用；并能及时了解学生对理论知识的掌握情况，解答学生的疑问。
2.5 应用项目驱动教学法
教学过程中“以学生为中心”，教师承担帮助者的角色，利用协作式学习模式，充分发挥学生的主体性和和创造性。依据实习项目机床数量，把同学分成若干小组，每组一台机床。小组内部选举产生组长，负责整个项目的实施工作。项目开始阶段，教师起主导作用，帮助学生理解项目目标所在，找出解决问题的方法。由于多位同学共用一台机床，实际操作过程中往往是少数学生在完成任务，剩余学生无事干，学生参与度和积极性较低；因此要细化工作目标和任务，把“项目”进一步分解成相互关联的“微项目”，确保每位同学都有任务。例如，按机床操作流程把任务分为机床开机准备、工件装夹、刀具选择与安装、对刀和工件坐标系建立、程序传输与试运行校验、零件加工与测量检测等，按零件加工程序编制流程把任务分为制定加工工艺、刀具及切削参数选择、程序编制、程序模拟加工与校验等。以此提高学生整体参与程度和积极性，让学生团队合作共同完成任务。实践过程中，教师主要检查项目的进展情况，注意观察学生的操作，及时发现学生在此过程中存在的问题，针对项目实践过程中的难点问题，进行辅导、解释，对于共性问题则以集中授课的形式讲解。实践完成之后，教师对项目完成情况及时点评分析。
2.6 合理利用零件加工时间
在数控铣床或加工中心上完成零件加工的时间一般较长，有时需要几小时或半天以上。在长达数小时甚至半天的时间里，多数学生无事可干，在车间里追逐、嬉闹，产生懈怠。应利用好这段时间，让学生有“事情”做。教师可以依据课程内容和学生的专业培训要求，结合学生的专业特点讲解该专业相关的知识在数控机床上应用的情况（如针对于机械类或近机械类专业讲解机床机械结构、传动方式和原理、精密机械技术、机床的加工能力等，针对电气类专业讲解机床的电气部件功能、自动控制技术、PLC和伺服控制，针对计算机或信息类专业讲解机床的数控系统、微电子技术，针对材料类专业讲解刀具与被加工材料的知识等），满足学生专业培养的要求；也可结合多媒体演示和讲解数控机床的应用、发展趋势和新兴先进制造技术等，使学生了解最新的科技成果，掌握最新科学技术的动向。
3 结语
在《数控机床加工》课程的教学中应紧跟现代制造业的发展趋势，不断完善更新课程的教学内容，注重多学科知识的综合应用。针对不同专业和层次学生的特点，采取灵活多样的现代教学手段和教学方法，激发学生自主学习的兴趣，提高学生的工程实践能力、知识综合应用能力、创新能力和团队协作能力，锻炼学生吃苦耐劳和遵守纪律的思想品德。为学生学好后续专业课程和以后走上工作岗位打下坚实的基础。
参考文献
[1]周雄新，欧笛声.基于卓越工程师培养的机械工程训练教学模式探索[J].机械管理开发，2012（1）：164-165，167.
[2]曾迎春.浅析导生制在数控机床实训教学中的应用[J].职业，2015（26）：107.
[3]黄善政.关于一体化数控铣实习的能力本位教学探究[J].科技风，2017（8）：37.
[4]杨林.试论数控仿真软件在数控教学中的应用[J].教育现代化，2017（12）：205-206.
[5]陈晖.浅析中职普通机床实训教学中易出现的安全问题及应对措施[J].学周刊，2014（33）：40.
[6]周伯秀.理论与实训一体化在数控教学中的探索[J].装备制造技术，2011（11）：203-204，210.
[7]刘智勇.基于一体化数控铣实习的能力本位教学[J].职业教育研究，2013（10）：135-136.
[8]孙艳芬.微项目学习在高职机械类课程中的应用研究[J].科技视界，2016（19）：42，104.endprint
