数控技术课程的教学改革与实践

一、课程改革的背景和依据

传统的数控技术课程的教学, 均是以理论教学为主的课堂授课, 以讲授数控加工工艺与编程为主线, 再穿插其他关于数控机床的组成和结构等基础知识。按照此种教学结构, 没有将数控技术的实践应用融入到课程的学习中, 学生普遍感到难学, 枯燥乏味。而且目前数控技术的理论教学与实践教学的脱节, 给学生的系统学习也带来了很大的困难, 安排有数控实习和数控实训, 但实习和实训都没有与课堂理论教学环节做到相互连贯, 相互映证, 往往实习完了才开始学习数控理论知识, 或者是理论课所编写的数控加工程序没有在实训实验室得到映证等。如何使学生在学习数控技术理论知识的同时, 又能够实际掌握数控机床的结构和工作原理, 能够熟练地操作机床加工出合格的零件呢?这是困扰着很多学生和教师的问题。

现在有很多高等院校的学者对数控技术的应用教学进行了探索与实践, 有融入项目法教学的、增加数控加工案例教学的、有增强实验环节的、有改进多媒体教学的、有以实验为主的教学等等。各种方法都是想加强学生的理解, 锻炼实践能力, 但都没有摆脱以课堂理论知识教学为教学主线的模式。

最近两年, 我们学院在数控技术方面投入了比较多的资源, 在工一的六楼实验室开设了数控机床故障诊断与维修实训实验室, 并在2013年购买了德国凯勒数控仿真模拟软件, 我们应该充分利用这些实验设备和仿真软件, 对数控技术课程进行教学计划和教学模式的改革, 发挥学院资源优势。

二、课程内容的改革计划与安排

本着以教育“理论够用, 技能强化”的原则, 重点培养学生掌握数控加工基础知识、数控机床编程的基本技能, 力求使学生走出校门就能上岗。根据我们学院应用型人才的培养目标, 对《数控技术》这门课程进行教学内容和教学方法与手段和实践教学体系进行改革, 充分利用学院数控实训实验室和凯勒数控仿真软件等资源, 增强实践教学体系环节, 使它与基本的数控技术理论知识既相互渗透, 又相对独立, 以强化学生的数控技术应用能力的培养。

在理论教学方面, 本着“必需、够用”为度的原则, 对数控技术课程的教学内容进行适当的增、删, 如:减少计算机数控装置的硬件和软件结构、插补原理、数控机床的机械结构和伺服系统等理论性强的内容, 增加数控加工工艺与编程的知识等。在理论讲授的同时, 对于难以理解和需要实际动手操作的内容, 可以充分利用凯勒数控仿真软件来辅助完成, 通过动态虚拟车间、多媒体模拟、加工过程模拟等软件操作, 利用三维动画演示、加工过程录像、虚拟实验, 使枯燥的课堂变得直观具体, 生动形象, 激发学生学习兴趣, 有助于对基础理论基础知识的全面理解, 明显地提高了教学效率和教学效果。

在实践教学方面, 探索和构建数控技术的基础实验、综合实验和科技创新开放实验。基础实验方面, 在学院工程一号楼机械工程系数控实训室开设数控机床机械结构拆装实验和零件编程仿真实验。数控机床机械结构拆装实验, 能使学生真切地感受到数控机床的机械结构特点, 比课堂上所学的理论知识更加具体生动。零件编程仿真实验, 能使学生对课堂上学习的数控编程语言融会贯通, 同时熟悉机床的基本操作, 数控系统的工作原理。为了更好的培养学生的编程技术和机床操作技术, 在实验过程中安排数控加工仿真环节, 采用宇龙软件来完成。

在综合实验方面, 在机械学院实训大楼的数控加工中心开设数控机床操作实习实训, 让学生在实际的数控车床、铣床和加工中心上加工零件, 通过具体的零件加工使学生掌握各类机床数控程序输入、设置不同的刀具参数、不同机床加工特点、以及机床维护等实际操作知识, 让学生将前面所学习的理论知识和基础实验知识结合起来, 重点培养学生操作机床的基本技能。

在科技创新开放实验方面, 结合大学生机械创新设计大赛和挑战杯等竞赛项目, 学生以团队合作的形式结合比赛项目, 自己设计比赛项目所需的零件, 制订零件加工的工艺过程, 选择合适的数控机床、刀具、夹具等, 编制数控加工程序, 自己动手操作加工出所需要的合格零件, 培养学生将课堂上所学习的知识融入到竞赛项目上, 提高学生的实际动手能力和科技创新能力。

三、课程教学方法与教学手段改革

在教学过程中, 提倡和使用多样化的教学方式。组织教学活动时, 以学生为主体, 教师来引导来服务, 师生间、学生间增加尽可能多的互动情节。运用教师导学 (启发、诱导和讨论) 、学生自学、共同讨论、共同分析、学生归纳、教师总结的教学方法, 在课堂上尽可能地发挥学生的主观能动性。

采用多媒体辅助教学, 制作多媒体课件, 比如在编程坐标系的教学中, 展示机床坐标系与主轴卡盘关系, 加入工件后, 描绘出编程坐标系所在位置, 用不同颜色亮点显示机器零点、换刀点, 让主轴卡盘动画闪烁, 在视觉上产生一种转动感觉, 对于理解直径编程起到重要作用。

采用比较法教学, 比如, 在介绍数控车床、铣床和加工中心等机床时, 采用比较法。采用比较法, 使整个教学内容清晰有序, 使学生在比较、归纳、总结的过程中, 加深对数控机床的认识。采用仿真实训辅助教学, 在数控实训中, 适当的教学辅助手段是必须的, 在编程教学中适当利用仿真软件, 可以满足学生们检验编程的程序的正确性, 也可以部分的代替数控机床进行实践操作学习, 增加工位。为了弥补仿真软件的不足, 可以让学生们通过仿真软件和实际数控机床轮流实训, 这样能充分理解切削用量的概念, 掌握获得工件加工质量的方法。

采用分组讨论法, 在科技创新开放实验方面, 结合大学生机械创新设计大赛和挑战杯等竞赛项目, 将学生分成几个团队, 每个团队针对比赛主题拿出自己的设计方案、工艺方案、加工方案。给定时间让他们自己完成整个零件, 老师再比较优劣, 引导分析原因。还学生主动思维的空间, 避免了教师是主角, 大部分学生是听众的教学模式。

四、结束语

该课程由相关理论知识与技能训练实验项目组成, 在教学中贯穿对学生综合素质的培养这一教育思想, 从学生的角度出发, 本着灵活综合运用课程知识与技能、提高学生实践创新能力的原则, 通过有效地课堂教学和学院现有设备, 构建数控技术的基础实验、综合实验和科研创新开放实验三层次实践教学体系, 强化学生的数控技术应用能力的培养。

摘要：本着灵活综合运用课程知识与技能、提高学生实践创新能力的原则, 针对我院的应用型人才培养定位, 对数控技术课程进行教学改革, 在原有理论知识教学的基础上, 探索和构建数控技术的基础实验、综合实验和科研创新开放实验三层次实践教学体系, 既相互渗透, 又相对独立, 以强化学生的数控技术应用能力的培养。

关键词：数控技术,教学改革,实践,教学体系

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