《机床数控原理与系统》课程教学改革探讨

张亚萍

（泰州职业技术学院机电技术学院，江苏 泰州 225300）

《机床数控原理与系统》课程教学改革探讨

张亚萍

（泰州职业技术学院机电技术学院，江苏 泰州 225300）

《机床数控原理与系统》是数控技术专业的一门核心课程，其课程教学质量将直接影响着学生今后的岗位实践技能和知识的内化、迁移、发展能力。文章将就如何提高课程的教学质量，从课程内容、教学体系、教学组织、教学方法、教学手段等方面进行探讨。

数控原理与系统；教学质量；课程内容；教学体系

《机床数控原理与系统》是根据数控技术专业岗位群的工作任务和职业能力分析，而设置的一门专业核心课程，主要介绍了数控机床的组成，各组成部分的功能及连接、数控系统参数的设置和调试，具有很强的实践性和系统性。通过本课程的学习，学生应具有数控机床的调试、应用和维护能力。本课程涉及的知识面广，理论性较强，很多高职高专院校在教学过程中采用理论加验证性实验的教学体系，这就存在理论与实践严重脱离的现象，教学的质量和效果也很难得到保证。本文以泰州职业技术学院《机床数控原理与系统》课程为例，从课程内容、教学体系、教学组织、教学方法、教学手段等方面进行探讨。

1 明确课程目标，优化课程内容

高职高专院校开设《机床数控原理与系统》课程的目的，不是培养学生扎实的理论功底，而是注重于学生运用数控理论解决实际问题的能力，理论知识的深度和广度，要本着“以人为本”的思想，充分考虑学生的理论基础，以“必需、够用”为度，将课程重点放在伺服传动控制方法、主轴传动控制方法、梯形图控制、位置检测装置的应用、参数设置、数控系统的连接和调试等工程应用性较强的方面，而对于复杂的理论内容，如数控装置的工作原理，变频器的工作原理、电机的工作原理等内容应该略讲，做到重点、难点突出，注重培养学生用理性思维解释数控现象的能力和实践创新能力。因此，制定合理的课程目标，是保证课程顺利实施的前提条件。

2 基于工作过程，划分教学模块

《机床数控原理与系统》牵涉的知识面比较广，教学内容比较丰富，要在有限的课时内，达到课程的教学目标，一方面要求学生在机械、电器、液压和气压等方面要有一定的知识储备，另一方面要求教师能根据学生的认知规律，打破教材原有的知识体系，分散难点，理论结合实践，基于工作过程，以任务为导向，划分教学模块。

本课程以CK0628数控车床和XK160P数控铣床为载体，以数控装置、进给系统、辅助装置三大控制对象为主线，按照认识数控系统——连接数控系统——调试进给驱动系统——调试主轴驱动系统——掌握辅助功能和PLC装置——设定系统参数和调试机床——数控机床的通信与联网技术的工作过程将课程分为八大模块，如表1所示。

表1 课程教学模块

3 基于工作过程，设置“教学做”一体化的教学体系

基于工作过程，建立“教学做”一体化的课程教学体系，理论教学和实践教学相互交错，学什么理论，相关的实践教学紧随其后进行，达到理论与实践教学相融合的目的，彻底改变理论和实践相分离的传统教学方法，突出相关理论在工程实际中的应用[1]。以实际问题作为引导，将完成工作任务必需的相关理论知识构建于每个教学情景之中，让学生先了解有关技术的应用知识，然后再学习比较抽象的理论，做到重要的专业理论知识都在明确的实践背景下加以介绍，理性认识与感性认识相结合。如在学习“数控系统的连接”这一模块时，教师先带学生到数控实训车间参观数控机床，对照实物，教师介绍数控机床的重要组成单元和各自的主要作用；然后带学生到数控调试实验室，对照系统连接图纸进行连接操作，在这个过程中教师主要负责解答学生的提出的疑问或进行技术指导，最后由教师应用多媒体、录像等手段对各单元的接口的作用，连接时的注意事项进行讲解。通过这样的教学过程，学生不但对数控机床的组成单元和连接方法有了一定的感性认识，而且也提高了学生学习的兴趣，激发了学生学习的主动性和创造性。

4 基于实验实训设备，建设立体化教材

4.1 教材编写

目前，所选用的教材存在理论内容偏多，教材中讲述的数控系统与本院实训中心设备不匹配等问题。因此，我们将组织有经验的老师，依据教学目标，按照教学内容模块化的思想，编写适合课程教学的模块化教材，删除无实用价值的陈旧内容和繁冗计算，注重与实际数控系统的联系，将本专业的新知识、新技术、新工艺、新方法，学科的最新发展成果写入教材，体现教材的先进性和前瞻性，为现实一体化教学提供保障。

4.2 实验指导书编写

参照教材的内容设置，编写实验指导书。实验指导书的编写应结合我院现有的数控设备资源，设计与理论知识相对应的实验项目。其主要教学内容包括数控系统的硬件组成、系统的连接、刀具补偿原理、数控系统进给参数的设置、进给系统控制特性的调整、坐标轴的参考点与工件零点的设置、主轴齿轮变速与主轴准停、系统参数的设置和调试、自动换刀装置的PLC控制梯形图等。实验指导书的编制，应注意理论与实践一一对应，使学生在学了理论知识以后，能将理论用于分析，遇到与数控技术相关的问题或故障时，知道用什么样的知识去解释，使学与用紧密结合。

4.3 综合性实训指导书编写

综合性实训，是指给学生下达一定的设计任务，从资料的查阅、方案的选择到程序模块的设计、调试，运行结果的分析都是由学生自己完成[2]。例如选用西门子公司的数控装置、西门子公司的伺服系统、西门子公司的可编程控制器、西门子公司的进给电动机和主轴电动机、西门子公司的脉冲编码器、以及南京第二机床厂的机床本体，要求学生利用所学的专业知识把这些单元对接装配起来，并根据机床加工工艺流程设置各个单元的系统参数和PLC梯形图，最终使整个数控机床按要求运行起来。

5 加强“双师型”教师队伍的建设

一支高水平的师资队伍是实现课程教学目标的保证。数控技术是近年来兴起的专业和行业，专业教师很多都来自于应届的本科生、硕士生，直接从学校到学校，缺乏工程实际应用的经验,进入高职高专院校就立即充实到教学岗位上，尽管他们精力充沛，但在教学过程中，由于自己没有受过系统教学方法、教学技巧等训练，会导致教学效果不佳。特别是对于《机床数控原理与系统》这门课程而言，涉及的学科领域多，要将大量的教学内容在有限的时间内保质保量地完成，教师不仅要熟悉数控系统的产生、发展以及现况，对数控技术的应用以及将来的发展前景有着全面的了解，而且要有一定的驾驭知识的能力，才能够做到各个知识点的糅合，理论与实践的有机结合。因此高职院校要通过有计划地安排教师参加各类培训班、下厂实践，聘请企业专家担任任课教师等途径，培养一支理论知识扎实、具有工程实践经验的“专兼结合、双师结构”的教学团队。

6 根据教学内容，灵活应用教学手段

6.1 启发式教学

在启发式教学方面，经常采用教师提出问题、学生带着问题自学的方式。在教师的启发帮助下，学生发挥主观能动性，通过涉猎教材知识分析问题、解决问题，培养学生自觉获取知识的能力[3]。例如在介绍编码器的工作原理时，用提问的方式引入：某配有西门子系统SINUMERIK810D数控车床,在加工螺纹时出现乱牙现象，谁能说出产生这种现象的原因可能有哪些？当老师提出这样的与实际数控加工密切相关的故障现象时，可能有些学生在前期的数控实训时就遇到过这样的情况，这样，学生对知识的好奇感和求知欲一下子就被激发起来，就会进入主动思考的状态。老师可以通过启发学生相关的知识要点和分析思路，让学生上讲台阐述自己的想法，通过这样的互动方式，不但活跃了课堂气氛，而且也达到了预期的教学目标。

6.2 提问式教学法

教学中，改变以教师为主的教学模式，而是以学生为主体，由学生根据在数控机床操作过程中遇到的问题和不能理解的现象，提出问题，由老师和学生共同探讨。如有学生提出数控机床在回参考点时，在参考点附近出现了反向运动的情况。这个问题刚被提出，就引起了学生的兴趣，他们接着又提出了机床是怎么确定参考点的，每次回参考的位置是不是都固定不变等一系列问题，在这个基础上，再由学生学习教材和查阅参考资料，通过小组讨论的方式，让学生自行解决问题，最后由老师作相关理论知识的讲解。这样的教学方式，不但能培养学生注意观察的习惯，同时也激发了学生对知识的渴望。

6.3 现场教学法

对于一些抽象的、学生难以掌握的、但在实际生产中用经常用到的理论知识，可以通过现场教学，增强学生的感性认识，帮助学生找到理论与实践的结合点，采用理论指导实践、实践验证理论的螺旋学习法，让学生在轻松的环境中掌握知识。例如，在介绍刀具半径补偿的原理和转接形式时，可以带学生到数控实训中心，编写一段采用刀具半径补偿加工整圆的程序，通过单段执行程序让学生看到机床执行刀补的三个过程，然后通过改变刀具的起到点，刀具轨迹发生了明显的变化，加工的不是一个整圆，学生在观察后，一定会产生好奇和疑问，一方面会积极的思考，另一方面很希望立即从老师那里知道答案，在老师讲解数控系统刀具半径补偿的原理，学生自然会与生产实际联系起来，减轻了理论学习的难度。通过这样的教学方式，学生不但在轻松的环境中学到了知识，而且也逐渐掌握了应用理论知识分析实际问题的方法。

6.4 多媒体教学法

成功的多媒体课件可以使原先枯燥的、难以表述的理论知识，用形象生动的课件加以表达，有助于学生对知识的理解和掌握。如在介绍光栅的工作原理时，关于莫尔条纹的产生现象和相关的计算，如果只凭教材上的图片和老师的讲解，学生一定很难掌握，如果通过多媒体将莫尔条纹产生的过程演示给学生看，学生很快就能掌握，而且不容易忘记。因此，教师因充分利用多媒体技术，精心准备课件，提高课堂教学效率和教学质量。

7 总结

《机床数控原理与系统》课程改革效果，直接关系到高职院校数控技术专业高技能应用型人才的培养质量。课程的改革是一个循序渐进的过程，需要有实力雄厚的硬件实训设备作为基础，需要有高素质的教学团队作为保障，需要有创新的精神和勇于改革的思想作为支撑，才能顺利实现教学质量的提高和创新人才的培养。

[1]贾相武,俞劲创.“数控技术专业”理论与实践融合教学模式研究[J].职教论坛.2009,（1）:26-27.

[2]吴爱萍,汪木兰.《数控原理与系统》课程实践教学体系与改革[J].中国现代教育装备,2007,（3）:22-23.

[3]金燕.《数控原理与系统》课程教学的思考[J].教法学法新探,2008,（12）:79.

Teaching of Numerical Principle and System

ZHANG Ya-ping
（Taizhou Polytechnic College,Taizhou Jiangsu 225300,China）

Numerical principle and system is a core course for numerical control technology speciality,its teaching quality will affect pupils'practice skills,knowledge Internalization,transfer and develop ability.The paper approaches how to improve the teaching quality mainly in choose course content,teaching system,teaching organizing,teaching method,teaching medium.

numerical principle and system;teaching quality;course content;teaching system

G 642

B

1671-0142（2011）02-0041-03

张亚萍（1978-）,女,江苏泰兴人,讲师.

（责任编辑刘 红）