于数控机床编程及其操作控制能力培养的研究

摘要：从就业市场需求出发，研究数控技术方向职业能力结构，探讨数控机床编程及其操作控制职业能力培养模式，摸索出一条职业能力培养教学模式的新思路。

关键词：数控技术方向 数控机床编程 职业能力 培养模式

随着数控技术及其数控机床的广泛应用，社会对其相应技术人才的需求量越来越多，而且对数控类人才的要求也越来越高。因此，数控技术人才的培养是一件非常重要，而且也是一项极其艰巨的任务。

数控技术职业能力培养及其培养模式是近年来一直被关注的问题。本文对机械设计制造及其自动化专业数控技术方向（以下简称数控技术方向）职业能力培养及其教学模式，其中主要对数控机床编程及其操作控制职业能力培养作些探讨。

一、以人才市场需求为依据，确定学生数控技术方向能力结构

随着数控技术在各个领域的应用和应用领域的不断深入和扩大，社会对数控类人才的需求情况在不断变化，不仅是需求种类，而且对数控人才的质量要求都在不断变化。根据各种市场需求信息，数控技术方向相关就业类型有：数控机床设计制造，数控设备的操作使用，数控设备的调试与维护，数控工艺人员及数控程序调试员，数控设备及其零部件的生产管理与营销等。同时，数控技术方向相关各类人才十分短缺，大型数控设备和特种数控设备的操作使用等方面的人才尤为缺乏。据2008年有关部门统计，未来5年上海市全市的“灰领”人才缺口将达到50万人次。

学生通过在校的四年学习之后，将一一步入社会，因此，学生能力结构应与市场需求相吻合。作为数控技术方向职业能力，主要有：数控机床设计能力、数控机床编程和操作控制能力、机械识图及计算机辅助设计绘图能力、计算机辅助编程与制造能力、PLC控制编程及其机床维护能力、数控技术方向相关生产管理及营销能力等。其中，数控机床编程及其操作控制能力，主要又可分为：识图能力、工艺设计能力、数控编程能力、数控机床操作使用能力和零件数控加工质量控制能力。

二、以数控机床编程与操作控制能力为核心的课程建设

作为技术应用型本科，以技术能力培养为主线开展教学非常重要。在建立课程体系和进行技能培养模式探讨时，应该尊重教育规律，重视技术应用。首先，必须强调实践环节教学，以提高学生分析和解决实际问题的能力。其次，注意课程设置的科学性、实用性，在安排课程上采用逆向手法，即以培养目标为导向，确定能力模块和与能力相关的理论课程和实践课程，确定主要专业课，然后以专业课为主线，科学地设置相关专业基础课及其他相关课程，其中每门课的设置都应该符合能力模块的需要。同时在课程设置时，应注意知识结构和学生的知识积累，应处理好每门课之间的内在关系，避免重复教学。表1为数控技术方向数控机床编程与操作控制能力分解与开设课程之间的对应关系。

表1 数控机床编程与操作控制能力分解及其相关课程

数控机床编程与操作控制能力是机械设计制造及其自动化专业数控技术方向重要能力之一，其技术含量高，核心课程内容包括：机械制造技术基础、机械制造装备设计、数控机床与编程等。主要就业方向如表1所示。表中还列出了数控机床编程与操控制作能力及其相关证书、主要课程等。

由上可见，数控技术方向学生培养目标应该是既懂数控机床操作，又能识图绘图，又能根据工艺要求编写零件数控加工程序乃至进行数控加工和质量控制，又对数控设备的维护有所了解的“灰领”人才。下面主要围绕数控技术方向数控机床编程与操作控制职业能力培养进行讨论。

三、促进数控机床编程与操作控制能力提高的教学改革

在数控技术方向的多个能力模块中，数控机床编程和操作控制能力是重点能力之一。为了提高数控机床编程和操作控制能力，同时在教学过程中取得良好的教学效果，我们做了各方面的举措和尝试。

数控机床编程和操作控制能力的提高，可以通过识图能力、工艺设计能力、数控编程能力和零件数控加工质量控制能力等的提高来实现。为把学科发展和职业能力培养与市场需求、技术应用挂钩，将组织学生参加国家劳动保障部职业技能鉴定中心相关职业技能证书考试作为教学目标的一部分纳入教学计划。

1.整合教学内容，提高学生识图绘图能力

机械识图绘图能力培养是数控机床编程与操作控制职业技能培养的重要内容之一。进行机械制图及其CAD教学，安排CAD实训，通过让学生读解和绘制各种零件图、装配图，不只是能让学生掌握AutoCAD操作系统的使用，更重要的可以提高学生机械识图和计算机辅助设计绘图的能力。

为了提高机械读图或识图能力，在识图绘图能力培养相关课程的学习期间，安排1～2周的车工、钳工等内容的认识性传统金工实习，由此将零件图与加工联系在一起，非常有助于识图绘图能力的提高。同时，通过安排实训和适当的培训，组织学生参加CAD认证考试，可以增强学生对职业技能的认知度。

2.加强数控工艺教学，提高学生加工工艺编制能力

实现数控加工，编程是关键。然而在编程前，首先要求学生了解工件、刀具、切削机床和夹具工艺系统四要素，同时编制出数控工艺。工艺系统设计能力的培养是一项极其长期的任务。

通过开设机械制造技术、机械制造工艺及其装备、数控加工工艺等课程，使学生学习到有关工艺方面的理论知识。同时，通过开设金工实习和专门的工艺系统设计训练课，培养学生的工艺系统设计能力。主要内容包括：图样分析，加工工艺方案设计，工艺规程编制，刀具或刀具系统的设计或选择，工艺装备的设计，等等。

学生在校期间，开始进入相关工艺知识的学习，同时通过各种工艺编制实践环节的学习，不断得到工艺设计能力的培养。随着数控工艺教学的不断深入，进一步按照数控工艺师考试的要求，针对典型案例进行数控工艺编制训练，组织学生参加数控工艺师认证考试。

3.改革数控编程教学模式，提高学生数控机床编程能力

与机械识图能力和工艺编制能力息息相关的数控机床编程能力是数控机床编程与操作控制职业技能中另一重要能力之一。要加工出合格的零件，就需要编制出可行的数控加工程序。而学生数控机床加工程序编制能力的培养则有其独特的地方。数控机床编程课是一门操作性比较强的课程，在该门课的教学过程中，理论环节与实践环节是不可分割的。

以往的授课形式，理论课和实训课相互独立，实训课一般安排在理论课完全结束之后进行。然而，这样做，学生对课堂内容难以理解和接受，理论学的枯燥无味，进入实训课时能想起的寥寥无几，导致重复教学过多，课时浪费较多，教学效率低下。

为了提高数控机床编程教学效果，改变以往理论满堂灌的填鸭式教学形式，把理论教学与学生实际动手紧密结合起来。编程能力的提高，最终离不开操作使用数控机床。然而，由于数控机床的昂贵和操作使用上的安全性，学习编程理论初期，不便直接在数控机床上进行。为此，我们引进实验课，即在理论课教学中安排实验教学。这样做改变了传统的教师一味地讲，学生一味地听的教学惯例，学生变被动为主动，直接参与到教学中来，学生与教师共同完成教学任务。

所谓实验课就是利用数控编程软件直观地认识和理解各个数控指令，并运用各种数控指令编写数控程序。数控实验以作业或课题的形式布置给学生，让学生自行完成，要求书写实验报告。在编制某种零件的加工程序时，会遇到各种问题，同学需要找出原因并加以解决。在实验过程中教师只起到辅助作用。这种方法，教、学、练交叉进行，学一学练一练，效果很好。

四、围绕数控机床编程与操作控制职业技能教育，切实搞好实践基地建设

通过金工实习，学生已经基本掌握了一般机床的操作使用方法。再通过以上各个环节的能力培养，学生已具有基本编制典型形状特征零件程序的能力。但由于还停留在模拟阶段，所以必须实际上数控机床进行实战数控机床编程和操作控制能力训练。在掌握数控操作技能的同时，进行零件分析，编制数控加工工艺路线，编制数控加工程序并进行调试，最后加工出尺寸精度和表面质量等都合格的零件。

同时，为了检验学生数控机床编程及其操作控制能力是否能适应市场，在学生综合学习理论与实际知识的前提下，通过大量典型零件的编程练习，安排统一的课题进行实战编程与操作训练，最后组织学生参加数控机床工职业技能认证考试。

然而，要全面提高数控机床编程及其操作控制能力，进行数控机床编程与操作控制职业能力培养，就离不开数控技术实践教学，离不开有效利用实训基地开展实战训练，因此就必须充分重视实训室建设。数控机床技术含量高，实训室建设应作为一个关键项目立项来抓，从实践教学内容、投资的经济合理性、设备的市场通用性、实用性和发展的前瞻性出发，配置中、高档的数控车床、数控铣床和加工中心等硬件设备，同时配备相关的软件设备，形成一个较好的数控技术职业技能教学的软、硬件环境。

按照这一要求，配备高层次的齐全的CAD/CAM机房电脑设备及软件系统。不仅满足数控编程实验和上机实训的需要，同时也为学生能自由上机练习提供方便的场所。

同时，为了大案例教学的需要，购置一台综合性强的数控机床，以方便学生拆装数控设备和开展数控设备相关课程教学的需要。

五、结语

本文以就业方向、市场需求为切入点，讨论数控技术方向职业能力内涵，探讨解决学生各方面职业能力培养问题的途径，摸索教学模式新思路。作为技术应用型本科机械设计制造及其自动化专业数控技术方向数控机床编程与操作控制职业能力培养模式，从理论课、实验课和实训课的互补关系出发，将其有效结合，穿行，使其融为一体，同时以国家职业技能鉴定中心相关数控技能考证要求为能力目标，进行综合能力培养，取得了良好的效果。

1.实训基地建设是职业能力培养的保证。

2.将考证内容作为技能培养的参考，目标明确。

3.在数控编程理论教学中引进实验课，使教、学、练交叉进行，有效地提高了教学效果。

4.将数控机床编程与操作控制职业能力分成各个不同职业能力模块，按能力模块的互补关系有层次地开展教学，取得了能力培养的综合效果，提高学生综合思考问题和解决问题的能力。

参考文献：

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基金项目：上海市教育委员会重点学科（J51902）；上海市本科特色专业“机械设计制造及其自动化专业（数字化设计制造方向）”；国家第四批高等学校特色专业建设点“机械设计制造及其自动化专业”。