数控加工技术课程教学改革

    韩训梅

    摘? 要 根据数控加工技术课程的特点，结合市场对于数控人才的需求，强化实践教学环节，加强课程资源建设，改革考核方式，优化课程教师队伍组合，提炼出该课程的教学改革思路。改革旨在使学生能更好地掌握本门课程的相关理论知识与实践技能，同时培养学生的工程应用能力。

    关键词 数控加工技术;师资队伍;实践教学;智能制造;课内实验;仿真软件

    中图分类号：G642.0? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）20-0094-03

    Teaching Reform of NC Machining Technology//HAN Xunmei

    Abstract According to the characteristics of the course NC Machining

    Technology， combined with the market demand for NC talents， the teaching reform ideas of this course are refined by strengthening the practical teaching links， strengthening the construction of curriculum resources， reforming the assessment methods and optimizing the combination of curriculum teachers. This curriculum reform aims to enable students to better grasp the relevant theoretical knowledge and practical skills of this course， while cultivating students engi-neering application ability.

    Key words NC machining technology; teachers; practical teaching; intelligent manufacturing; in-class experiment; simulation software

    1 前言

    数控加工技术是三江学院机械设计制造及其自动化（数控技术）专业的一门专业核心课程[1]，主要解决与数控加工直接相关的工艺与编程两大主要问题，并直接与工程应用相结合，是前期工程制图、互换性技术基础、机械制造工程学、机械制造基础、材料学等课程的综合交融，同时为后续的CAD/CAM等课程以及毕业设计打下基础。传统的教学模式偏向于理论知识的灌输。因此，为了适应目前智能制造技术的发展需求，提高学生综合实践的水平与创新设计制造的能力，对这门课程教学方法和教学模式的改革与探索显得尤为重要。

    2 课程特点与现状

    课程特点? 数控加工技术是一门要求学生对基础理论和实践能力综合掌握的课程。不仅要求学生对于数控机床的应用对象及特点、数控加工的工艺基础、数控编程指令等理论知识充分理解，还要求学生通过本课程的学习，熟练掌握数控车床和数控铣床的手工编程的方法与技巧，具备在数控机床上调试程序的能力和加工零件的能力。因此，这门课程的理论要求和实践要求都很高，内容面广量大。各个学校因为基本定位和地域差异，所选择的数控机床的系统各不相同，故一般教材的通用性比较差，难以体现本门课程对学生理论知识和实践技能的培养要求。

    课程现状? 本课程传统的教学内容设置重理论、轻实践。原先教研组制订的教学培养方案设计了64个总学时，其中课内实验占16学时。根据大纲的安排，通过课内实验，学生需要掌握数控机床的基本界面操作、車削刀具和铣削刀具的对刀操作、程序的输入和调试、程序的运行和零件的加工，而这么多的教学安排，学生通过16学时是很难掌握的。而且民办本科院校的学生学习能力和知识积累都不及一般本科院校学生，因此，对于三江学院的学生，应该针对他们的特点来修订课程大纲，适当减少理论教学，增加实训项目，提高学生的学习兴趣，加强实践能力的培养。

    传统的教学多数是以教师讲解理论知识为主，灌输式的教学方法配合相应指令编程课堂练习[2]，显得十分枯燥乏味。理论知识讲完，才全部转移到实训室进行实践教学，理论讲解与实训在教学阶段安排上完全分离。同时，理论教学和实训教学又是由不同的教师来完成。这种教学模式就造成理论讲解与实践训练出现断层，学生很难将理论和实践有机地融合。

    同时，之前的考核方式偏向对理论知识的考核，对学生的学习效果的评价采取综合最终期末考试卷面成绩（占70%）和平时成绩（占30%）的方法，其中学生的实践成绩只占平时成绩的三分之一，也就是占总成绩的10%。这样的评价体系造成学生死读书、读死书的学习状态，影响学生提高实践技能的积极性，同时影响学生对理论知识掌握的牢固程度和灵活应用程度[3]。

    3 课程改革探索

    教学培养方案的修订? 在原有的数控加工技术课程64学时的基础上，另外增加一门数控加工实践课，独立开课，共32学时，穿插在平时的教学周中，原本数控加工技术的课时构成（48学时理论讲授+16学时课内实验）保持不变。这样就在平时的教学过程中大大增加了学生动手的课时，真正做到理论与实践相结合。最后在学期末再安排两周的数控综合加工实训，将一学期所学的内容整合起来，让学生有一个综合能力的锻炼和提升。最终，本系列课程调整为三部分，分别是课内讲授、课内实验和综合实践，在保证理论学时不变的前提下，大幅度增加实践环节的配比。

    教学模式改革? 在教学过程中，在之前充分采用现代教学手段，应用多媒体课件和加工操作视频的基础上，进一步按照具体案例的加工过程所需的知识点和技能要求来组织教学内容，并深入广泛地借助数控仿真软件进行辅助教学。教学模式的改革具体从以下几个方面进行。

    1）理论课程穿插实际演练。将理论知识的教学由教室改到加工车间和实训室，例如：对于数控加工刀具的讲解，不再是在教室里通过图片和动画让学生进行刀具知识的学习，而是来到车间，通过刀具的实物观察对比，进行刀具类别、特点以及选用的内容学习;对于坐标系内容的讲解，不仅仅借助图片和语言描述去阐述工件坐标系和机床坐标系之间的联系，更结合实际的试切法对刀，让学生直观理解两种坐标系之间的偏差距离和如何建立两者坐标系之间的关联;对于编程的知识讲解，不单纯在教室里进行指令的介绍和例题的讲解板书，还在实训室借助数控加工仿真软件，采用理论教学与仿真练习相结合的方式。学生课内编写的程序直接可以在计算机上进行程序调试，这样能让学生更加直观方便地发现自己在编程中出现的问题，便于实时调整程序。

    2）课内实验部分，实行每课一考评。为了达到比较好的教学效果，本课程需要学生有较多的动手实践。但实训中心现有数控车床和数控铣床台套数较少，无法满足每个学生都能自己独立操作、调试、加工。因此，课内实验采取借助仿真软件的方法，针对目前市场上的主流数控系统西门子和发那科，让学生在机房利用仿真软件对加工案例进行程序编写、调试、模拟对刀和模拟加工。这样不仅能调动学生的学习积极性，还能为后续的机床实际操作打下良好的基础。仿真实践部分依据学生课堂上程序编写的正确性、程序调试的情况、对刀的准确性与熟练度、零件模拟加工的结果等情况打分，并由此综合得出学生的课内实验成绩。

    3）综合实践部分，因材施教。教学内容设置基本技能模块和拓展技能模块两个方面：基本技能模块要求每一個学生不折不扣地达到教学要求，即完成规定的车削综合件、车削配合件和铣削综合件的实际机床加工，加工质量符合图纸粗糙度要求和尺寸公差要求;拓展技能模块需完成的内容不做强制要求，旨在满足不同学生的学习需求，引导学生自行设计车削和铣削的复杂零件，完成加工工艺设计、程序编写和实物加工。对于完成较好的学生，可以给予平时成绩的适当附加分，提高学生的学习积极性。

    师资队伍建设? 教师是课程改革的实施者，教育部提出的新工科的概念，要求教师树立工程教育的新理念，积极探索工程教育人才培养的新模式，打造工程教育的新质量。为了实现这些目标，教研组需要不同系列和层次的人才，优势互补，分工协作[4]。

    同时，本课程理论性与实践性要求并存，这就要求任课教师不仅要具备扎实的理论知识，还要具备较强的实践技能。针对这一要求，主要采取两大措施：

    1）理论教师与实践教师在平时的教学过程中互相切磋学习，共同指导课内实验与综合实践，理论教师偏重于知识点的讲解，实践教师偏重于具体操作过程的指导，互相学习，共同进步;

    2）有计划地安排理论教师与实践教师在教学工作之余，定期参加相关对口机构组织的实践技能培训，提升实践能力，或安排到相关产学研合作企业、教学实践基地等进行阶段性学习，在企业的真实环境中进行工程训练，全方位提高综合实践技能。

    同时，为了适应高水平高技能人才的培养，学院也一直致力于“双师型”教师队伍的建设。目前，课题组成员共计八名，其中副教授两名，高级实验师一名，讲师两名，实验师三名，基本满足本课程教学的需求。

    考核方式优化? 课程考核是检验学生学习效果的主要措施。传统考核方式的最终成绩主要取决于期末考试成绩，这种评价方式不能综合体现出学生对于本门课程的掌握情况以及相应的实践能力。本课程是理论与实践并重的课程，在对学生学习状态进行评价时，需要从理论知识的掌握情况和实践能力的培养情况两方面进行综合考查。针对理论学习的考查，采用平时课堂提问、“爱课程”线上章节测试和最终的期末考试相结合的方式，占总成绩的50%。而对于实践能力的考查，可以布置给学生两个综合的图形，车削、铣削各一个，要求学生分析零件特点、拟定加工步骤、确定每一加工步骤的切削三要素、选择刀具、编写加工程序、模拟仿真、进行实际机床加工，最后提交综合报告;再结合之前课内实验每课一测的情况，综合得出学生的实践能力成绩，占总成绩的50%。这种考核方式的改革将会以考促学，极大提高学生学习的积极性与主动性。

    4 结语

    “中国制造2025”提出传统制造业向智能制造转变的要求，而本课程的改革正是高校在智能制造领域进行人才培养的具体专业教学方法上的改革。如今，专业课程教学的目的不再是简单地培养学生的动手能力，而是要全面培养学生的综合素质，提高学生的工程能力[5]。本课程的教学改革，通过虚拟仿真软件与实际机床操作结合、理论教学与实践训练学时配比调整、考核评价方式优化等，充分发挥学生学习的主观能动性，提高学生对数控加工技术的掌握和运用能力，增强学生的就业竞争力。

    参考文献

    [1]陈艳，胡丽娜，戚洪峰.“数控加工技术”课程教学改革的实践与探索[J].机械设计与制造工程，2018（5）：123-126.

    [2]王秋红，张涛.《数控编程与加工》课程教学改革与实践探讨[J].兰州文理学院学报：自然科学版，2016（2）：107-110.

    [3]牛吉梅.应用型本科数控技术专业课程体系及教学内容改革探索[J].装备制造技术，2016（4）：250-253.

    [4]陶波，范成杰，徐巍.以数控技术为主线的实践课程改革探索[J].实验室研究与探索，2014（4）：224-227.

    [5]高斌.数控加工（技师）专业课程体系和教学模式改革探索[J].中国制造业信息化：学术版，2010，39（12）：72-75，78.