高职“数控编程”教学方法探讨

摘要：“数控编程”是高职数控技术或机械设计与制造等相关专业的重要课程，其实践性很强。如何提高数控教学质量，是培养数控技术专业高技能人才的关键。在分析数控技术教学现状的基础上，针对数控教学中普遍存在的设备不足及理论知识过于抽象枯燥的两个问题，探讨了仿真软件及项目教学法在教学活动中的应用，为职业学校的数控系统教改提供参考。

关键词：数控技术；仿真软件；项目教学法；教学改革

作者简介：王亚利（1986-），女，湖北黄冈人，佛山职业技术学院机电工程系，助教。（广东 佛山 528137）

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0082-01

“数控编程”是高职数控技术或机械设计与制造等相关专业的重要课程，其基本任务是培养学生掌握金属切削加工的基本理论知识和工艺规程的编制方法，且能熟练使用数控机床和其他数控设备进行产品加工。目前，数控教学中普遍存在两个问题：一是数控设备价格昂贵，成本投入很大，许多院校由于资金问题使得机床不能满足大批学生的教学活动。在教学中因为数控设备数量有限使得学生没有足够时间参与实际操作，导致教学效果不理想。二是在传统的教学中学生被动接受教师讲授的知识，教学过程枯燥乏味，致使学生普遍对理论课程不感兴趣。因此，本文主要针对高职院校“数控编程”课程存在的问题，探讨了一些教学方法，为国内同行教学提供参考借鉴。

一、加工仿真软件在数控专业中的应用

数控加工仿真软件是一个应用虚拟现实技术于数控加工操作的仿真软件，具备对机床操作全过程和加工运行全环境仿真的功能，通过在PC机上操作该软件，学生能在很短时间内掌握各种系统数控车、数控铣及加工中心的操作。目前，华中数控、广州超软、南京斯沃和上海宇龙等仿真系统应用比较广泛。其优点主要如下：

1.降低教学经费和实训消耗

数控设备价格昂贵，许多院校由于资金的限制，无法建立与学生数量相适应的数控实训基地[1]，而使用仿真软件可大大减少在数控设备上的投入。目前，国内成熟的仿真系统包括数控车床、数控铣床、加工中心，教学中大部分的实训活动都可以在这些仿真系统中实现。此外，使用仿真软件，还可以大大减少工件材料和能源的消耗，从而降低实训成本。

2.在虚拟环境下模拟数控机床的实际操作，操作安全

对于大部分初学者，由于对机床没有足够的了解认识，很容易在操作过程中出现安全意外等情况。利用数控仿真系统可以很好地解决这一问题，数控仿真系统屏幕能够显示和机床操作面板一模一样的界面，以动态的模拟显示代替机床实际运行并且还能够提示操作信息，如编程错误信息和操作失误机床碰撞报警信息等。利用数控仿真系统可以在计算机上完成程序的检验，避免实际实训中由于误操作等引起的安全问题。

目前，佛山职业技术学院采用的是斯沃数控仿真系统。利用此软件进行仿真，只要程序一编好，刀具轨迹就显示在工件上，马上可以发现编程有无错误，对刀及工件坐标系设置有无问题。仿真加工时，刀具可以精确地沿着轨迹运动，点到程序的哪一行就可对应突显刀具轨迹，十分方便检查错误。

3.数控加工仿真软件可以提高课堂效果

由于数控编程十分抽象，指令繁多，格式形式多样，单靠教师在课堂上讲解，学生难以理解或理解不到位。比如对刀过程，其实是很容易的事情，但如果用传统的教学方法，仅在课堂上纸上谈兵，大多数学生都难以理解，如果利用仿真软件一边演示一边教学，通过车刀和工件的运动学生就很容易理解，而且还能自己亲手操作来加深认识，理论和实践也能兼顾了。利用仿真软件可以弥补在理论教学过程中的不足，在课堂上将理论知识的讲解与软件的仿真操作两者有机结合，让学生边学边操作，在巩固理论知识的同时，提高了学生的动手能力。

其次，采用数控仿真进行教学，由于是一人一机，可以保证每个学生有充足的时间来动手，提高了学习效果。而教师通过广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容，可以保证所有的学生均能清楚地观看并进行模仿，通过动态的仿真操作使教学过程易教易学、教学效果显著提高。[1]

此外，仿真系统界面自然友好，模拟过程逼真，可以使用户看到真实的三维加工过程，操作者一目了然，从而能更好地激发学生的学习兴趣和动力。

随着数控仿真技术的发展，仿真软件与机床的差距越来越小，特别是越来越多的数控仿真软件支持极坐标、螺旋插补及各种循环指令编程，支持各系统子程序及宏程序编程，支持镜像、缩放及旋转等简化编程指令编程，尤其是近年来加入刀具补偿指令及直线和圆弧后倒直角、倒圆角指令的仿真，使得仿真加工可以达到与真实机床完全一样的效果。很多大专院校已经开始在教学中利用数控加工仿真软件，并取得了很好的效果。

二、项目教学法在数控专业中的应用

项目教学法是指学生在教师的指导下亲自处理一个项目的全过程，在这一过程中学习掌握教学内容。其最显著的特点是以“项目为主线、教师为引导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。

项目法一般流程主要包括：项目制定、项目计划、项目实施、项目检查、项目评价。[2]针对“数控编程”课程而言，其过程如下：第一，项目的选取及设计。主要是结合学生技能水平、学校资源及岗位需求状况进行项目的制定，在这一过程中，学生收集相关资料，制定合理的项目任务。一般该课程选取的项目有：板类、异形类、轴套类等零件的工艺设计与编程加工。第二，项目计划。主要是所选取项目的具体落实，任务的合理分配。将全班学生分为若干小组，每个小组负责一个项目，明确项目目的、具体操作步骤、训练技能要求等，学生通过协调、分工合作共同完成项目任务。[3]在这一阶段中主要包括：零件图纸的数控加工工艺分析、数控加工工艺路线的设计、数控加工工序设计、刀具的选择、切削用量的选择、工艺文件的编写等等。第三，实施阶段。按照计划使项目运行，此阶段中主要以学生动手思考为主，教师指导为辅。实际操作中，在学生经过思考的基础上，教师可以加以引导点拨，或学生之间采用头脑风暴法共同探讨出合理的思路，但教师不必干涉过多，否则不利于学生观察问题、思考问题、解决问题能力的培养。第四，检查阶段。主要是检查学生项目完成的情况，及时发现学生存在的问题和亮点。这不仅可以查漏补缺，也可达到知识的再巩固。第五，评价阶段。主要是评价项目完成的效果，评价可以分为学生自我评价和教师评价。[3]自我评价主要通过学生相互之间的交流，分析各自项目存在不足和优势，通过心得体会等形式加以总结；教师评价主要是进行全面综合的分析，找出存在的共性问题进行解释说明，并对完成良好的小组加以表扬，对效果不太理想的小组加以鼓励。通过评价，使学生对项目效果有一个总体的认识，使其优点继续保持缺点尽量避免。

利用项目教学法，学生作为学习的主体，通过独立完成项目，把理论与实践有机地结合起来，极好地调动了学生学习的主动性、创造性、积极性等。此教学法将抽象枯燥的理论知识有机融合在“项目”的完成过程中，强调学生的自主学习、主动参与，学生唱“主角”，而老师转为“配角”，实现了师生角色的换位，从而有利于加强对学生自学能力、创新能力、解决问题等综合能力的培养。

三、总结

针对目前数控教学中普遍存在的设备不足，学生没有足够时间操作及数控编程理论知识过于抽象枯燥，多数学生无法坚持学习的现象，可以利用仿真技术和项目教学法。仿真技术能直观反映实际数控加工过程，使学生在虚拟条件下进行操作，既可有效解决设备缺乏问题，也增强了教学过程的生动性，可使学生在实训前建立正确的加工工艺概念，避免由于误操作等引起的操作安全问题；而项目教学法中，教师的作用不再是一部百科全书或一个供学生利用的资料库，而转化为一名向导和顾问，帮助学生在独立研究的道路上迅速前进，引导学生在实践中发现新知识，掌握新内容。在职业学校、职业教育中，仿真技术和项目教学法有其独特优势，是值得提倡的一种教学好方法。

参考文献：

[1]邹韶明，朱瑞林.数控加工仿真软件在数控实训中的应用[J].湖北函授大学学报，2011，（24）.

[2]冯利.基于项目教学法的数控加工工艺教改实践与思考[J].教改创新，2011，（35）.

[3]刘伟青.基于项目教学法的数控加工工艺教改实践与思考[J].湘潮（下半月），2012，（6）.