数控技术实践性教学模式探讨

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数控技术实践性教学模式探讨

　　【摘 要】数控技术是机械学科一门实践性很强的技术课程。本文初步探讨了实践性教学模式在《数控技术》课程中的应用。旨在引导学生运用加工工艺、程序的编制等理论知识，实际操作和运用数控机床，构建数控技术课程的教学、生产、操作实践相结合的新的教学模式。该模式已在施教过程中得以应用，并取得了显著的教学效果。
　　【关键词】数控技术 程序编制 实践性教学模式
　　
　　1引言
　　数控技术是现代机械加工制造中的关键和基础技术，是装备国民经济的重要手段。随着计算机技术的飞速发展和工业现代化进程逐步加快，培养和充实既懂理论又会操作的技能型数控人员，已经成为发展现代制造业的首要任务。为此，《数控技术》课程的教学方法研究和改革，具有重大的现实意义，也是高等院校面临的紧迫任务。
　　2实践性教学模式
　　在十余年的数控技术教学实践中，作者以从知识到能力的转化为契机，在传授数控理论知识的同时，更加注重学生实践能力的培养，逐步摸索出一套适合学生能力发展的数控技术实践性教学模式。
　　2.1实践性教学方法的提出
　　《数控技术》是比较偏重实践性的课程，特别是一些相关的程序、概念，比较抽象，学生不容易理解，听起来比较枯燥，学生兴趣不是很高。在教学中加强课程与专业的联系、课程与实际应用的联系，开展实践性教学改革是全面提高教学质量和教学效果的有效方法和手段。笔者认为，运用现代教学理论，积极探索实践性教学模式，切实提高应用性学科教学质量，是《数控技术》教学改革的一种有效尝试。
　　2.2实践性教学的指导思想
　　“教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上。教师应激发学生的学习积极性，向学生提供充分从事学习、活动的机会，帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的知识与技能和方法，获得广泛的活动经验。”这是开展实践性教学模式研究的指导思想。
　　2.3实践性教学三法
　　授课过程中，除了讲解、提问和答疑等常用的方法外，笔者结合《数控技术》课程本身的特点，探索并完善了以案例式教学法、探讨式教学法和现场式教学法为代表的实践性教学三法。
　　2.3.1案例式教学法
　　案例式教学法主要是通过列举实例，提高学生临场解决实际问题的能力，引导学生对一些特殊情境进行思考的一种教学方法。
　　案例教学的目标是让学生像一个真正的老师那样去思考问题、分析问题、解决问题，用综合的观点来审视教育现象，案例答案的不确定性增强了学生面对教学实践中的不可预期性问题的应对策略和能力。通过各种各样的案例演示，学生不仅接触到各种社会现象，而且这些针对性的演练对于学生毕业后走上社会，在经济的大舞台上施展才华无疑具有很强的使用价值。
　　本文介绍在《数控技术》授课过程中，案例教学法的一个典型应用。如图1所示的切削零件，通过示例，介绍数控编程的基本方法。用螺纹切削复合循环G76指令编程，加工螺纹为M60×2，工件尺寸见图，其中括弧内尺寸根据标准得到。
　
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　　N1 T0101（换一号刀，确定其坐标系）
　　N2 G00 X100 Z100（到程序起点或换刀点位置）
　　N3 M03 S400（主轴以400r/min正转）
　　N4 G00 X90 Z4（到简单循环起点位置）
　　N5 G80 X61.125 Z-30 I-0.94 F80（加工锥螺纹外表面）
　　N6 G00 X100 Z100 M05（到程序起点或换刀点位置）
　　N7 T0202（换二号刀，确定其坐标系）
　　N8 M03 S300（主轴以300r/min正转）
　　N9 G00 X90 Z4（到螺纹循环起点位置）
　　N10 G76C2R-3E2A60X58.15Z-24I-0.94K1.299U0.1V0.1Q0.4F2
　　N11 G00 X100 Z100（返回程序起点位置或换刀点位置）
　　N12 M05（主轴停）
　　N13 M30（主程序结束并复位）

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　　2.3.2探讨式教学法
　　探讨式教学法的实质，首先就在于它不仅是“教”或“学”的过程，而且是一种全体参与的过程。要充分发挥学生的主体性，让他们参与到你的整个教学中去，激发他们的学习兴趣，才能提高教学质量。其次，教学的本质是一种师生交往、交流、互动、对话的活动。在这样的活动中，老师作为一种知识资源出现在学生面前，应成为学生学习的合作者、促进者，而不是教材的代言人。所以教师应该学会在适当的时候设计适当的问题，从而有效地提高学生的学习兴趣，激发学生的学习动机，提高教学效果。
　　《数控技术》这门课知识点多，相辅相成，完成一个项目需要较严密的逻辑思维能力。在编程学习阶段，可以把学生分为几个学习小组，共同完成。实践的结果表明，在互相讨论又各有其责的学习氛围中，对知识的提高与巩固有很大的帮助，同时也培养了他们的团队合作精神。
　　例如，在讲授绝对坐标编程和增量坐标编程两种编程方法之前，通过学生讨论，预测出其不同的用法，在这个预测和探讨的过程中，学生已经对两种编程方法的不同有了初步认识。此时讲授起来，学生易于接受，学习的积极性也高。
　　
　　方法一：用绝对坐标编程
　　N001 G92 X0 Y18 LF
　　N002 G90 G02 X18 Y0 R18
　　F100 S300 M03 LF
　　N003 G03 X68 Y0 R25 LF
　　N004 G02 X88 Y20 R-20 M02 LF
　　方法二：用增量坐标编程
　　N001G91 G02 X18 Y-18 R18
　　F100 S300 M03 LF
　　N002 G03 X50 Y0 R25 LF
　　N003 G02 X20 Y20 R-20 M02 LF
　　2.3.3现场式教学法
　　因数控技术本身的特点，要求我们必须做到理论与实践相结合，加大现场式教学力度，突出技术的应用性，并要强调教学内容的可操作性。
　　对于机床操作教学，应尽可能地让学生多摸、多动机床，尤其是手动(JOG、ING)工作方式，对于缺乏实际经验的学生来说，其效果是显而易见的，而且便于控制手动的安全性。
　　数控编程是数控机床学习的重点，在了解数控手工编程指令的基础上，可由教师指导学生装夹工作，指明欲加工的内容和将要使用的刀具，用单步运行的方式逐段运行程序，边运靠边讲解，可收到事半功倍的效果。
　　3应解决的几个问题
　　3.1学生学习观念的转变
　　首先，学生应转变被动的学习观念，树立自主学习的理念，增强主体意识和自我建构意识，主动参与教学、积极思考、大胆探究。其次，要加强合作意识和能力的培养，学生之间应建立良好的学习合作关系，沟通交流，共同探究。
　　3.2教师综合素质的提高
　　教师本人要具备科学研究和创新的基本能力，而且教师必须站在知识的前沿，用自身的创新成果不断丰富和补充教学内容。教师还应提高教学的专业化程度，组织好研究性课程。
　　3.3网络教学资源的建设
　　实践性教学的形式与内容是开放的，因此优质的网络教学资源是实施研究性教学的重要保障。网络教学资源的建设应保证内容丰富、开放和动态，以提供研究性教学需要的资料和信息。教学网站中应当构建一个开放、互动的教学平台，并创建各种虚拟的研究环境，为学生参与和自主开展课题研究创造条件。
　　3.4数控仿真实践教学
　　由于数控设备投资较大，并且操作过程具有较大的危险性，通过引入数控仿真教学，使学生在机房能够模拟数控机床加工工件，并且基本上与实践加工现场相似，这既能节约数控实践教学的成本，又满足了大量学生实践能力培养的需求。具体教学过程：运用CAXA、Solid Edge、MASTERCAM等三维软件进行零件建模，并自动生成刀具轨迹和NC代码(或者根据图纸手工编程)后在南京宇航、VNUC仿真软件上进行仿真加工，以验证程序是否正确，同时又能熟悉机床操作面板各个按键的作用；此仿真实践教学过程既体现先进制造技术内涵，又充分培养学生设计、分析和动手操作的能力。
　　4结束语
　　作者主要从事数控技术等课程的教学，并主持相关科研活动。多年来，通过实践总结，摸索出实践性教学模式在数控技术教学中的应用。实践性的教学模式，教师应根据课堂教学的学习内容，创设教学情境，提供必要的学习材料，让课堂充满研讨、探究、思考的气氛。在实践活动中，让学生享受把所学的知识运用到生活实际中去的体验感受和乐趣。培养学生灵活运用、解决实际问题、大胆创新等综合能力。2004年，作者获新疆大学《数控技术》讲课比赛一等奖，《数控技术》课被评为新疆大学精品课程，并于2006年申报自治区精品课程，这是实践性教学模式在数控教学领域成功的一个例子。
　　
　　参考文献：
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　　[2]秦曼华.数控机床编程与操作.实训课程的教学研究与实践[J].天津职业大学学报，13，(4)：22.
　　[3]郑洁.《数字电子技术》课程实施研究性教学的探索[J].电气电子教学学报，29，(6)：96.