本科“ 数控技术”精品课程建设实践探索

□刘有余，许德章

( 安徽工程大学 机械与汽车工程学院，安徽 芜湖 241000)

精品课程建设是教育部高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分，旨在建设一批具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程[1]。我校自1992年开设“数控技术”课程，经过近二十年的不懈努力，1998年定为专业必修课，2005年评为校级优秀课程，2006年评为校级精品课程，2007年获批为安徽省精品课程，又经过四年的重点建设，现已取得一定成效。本文总结与介绍该课程建设中的实践与探索。

一、课程地位及建设目标

数控机床是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法，综合了计算机、自动控制、电气传动、精密测量、机械制造和管理信息等技术，是自动化机械系统、机器人、柔性制造系统、计算机集成制造系统等高新技术的基础。随着科技的飞速发展，以数控技术为核心的现代制造技术正逐渐取代传统的机械制造技术，数控机床和机器人在机械制造业中的应用和推广，使得数控技术越来越显示出其重要性。

“数控技术”是一门理论性与实践性并重的课程，是机械类和近机类本科专业必修的主干专业课之一，该课程在我国各高校开设历史不长，且课程内容更新较快，因而是各高校重点建设课程[2]。近年来，根据我校办学层次、特色，及学科优势，我们进行立体化、全方位建设，以“培养德、智、体、美等全面发展的, 适应现代制造业需要, 从事数控加工设备研发、使用、维护和生产管理等应用型高级专门人才”为专业培养目标。通过本课程的学习，应使学生掌握数控技术的基本原理和基础知识，了解现代数控技术的理论和方法，学会数控加工工艺处理和手工编制数控程序的能力，并培养学生达到正确使用数控设备的能力。

二、“数控技术”课程建设

(一)教学内容

1.课程内容体系的重构。“数控技术”课程体系包括理论课(“机床数控技术”)、实验课(“数控技术实验”)和实践课(“数控加工实训”或“数控技术课程设计”)。分专业背景因材施教，课程配置如图1所示。理论课(40学时)以数控加工信息流为主线进行教学，主要讲授：数控加工工艺、数控加工编程、数控机床机械结构、数控机床故障诊断及维护、计算机数控装置、数控轮廓控制原理、数控机床伺服系统、数控机床位置检测装置等。对机制、车辆等偏机类专业侧重于前四项(占用30学时)；对测控等偏电类专业侧重于后四项(占用30学时，图1中加粗显示)。实验课(8学时)在所设6个项目中选做3项，图1中左侧3项供偏机类专业选用，右侧加粗3项供偏电类专业选用。“加工中心综合加工实验”和“数控插补设计综合实验”分别是综合性和设计性实验。实践课分专业设置，偏机类专业进行三周的“数控加工实训”，有三大类课题，主要实践各类零件的数控加工工艺设计、手工及自动编程，各类机床的操作方法。偏电类专业进行两周的“数控技术课程设计”，也有三大类课题，主要实践数控刀补、插补，及代码编译等模块的实现。

图1 课程内容体系结构图

2.教学内容组织方式。理论课以教学与自学两种方式进行，编程指令以法拉克系统为主进行，辅以介绍华中数控系统，“伺服系统”等章节仅作原理性介绍，不局限某些教材作过多的硬件电路介绍。受学时所限，“位置检测装置”与“故障诊断及维护”仅介绍基本理论与方法，详细内容以教师安排引导，学生自学，集中答疑的形式进行。实验教学摒弃传统演示验证模式，强化综合性、设计性、探索性实验[3]，发挥学生主动性，提高学生综合运用知识的能力和启迪创新意识。“数控加工实训”和“数控技术课程设计”让学生综合运用相关知识、灵活采用相关方法自主进行；对学生按课题性质分组，实行一人一题方式。

(二)教学条件

1.教材使用与建设。本着因材施教的原则，根据授课对象的不同，本课程采用的主讲教材有两套：偏机类专业采用笔者主编的《机床数控技术》；偏电类专业采用笔者主编的《数控技术》。另外，我们还选用张建钢等编著的《数控技术》作为参考教材。教材建设注重与教学内容改革、课程体系改革、教学方法和手段改革、人才培养模式和教育思想观念转变结合起来，以专业课程体系结构为根据，以课程大纲为指导，在理论知识上包含数控技术的基础理论，在实践能力上培养编程、操作与维护、测试与调整等基本技能，并在重视能力培养的基础上促进学生整体素质的提高。

课程组结合学校实际教学条件，遵循能力培养规律，还组织编写了系列配套实验实训教材：《数控加工工艺与编程》、“数控技术实验指导书”、“数控技术分级实训大纲”、“数控技术课程设计指导书”，这些教材较好地实现了能力培养目标。

2.扩充性资料使用情况。为促进学生主动学习，课程组还编制了多种扩充性资料。如：“数控技术习题集”、“数控技术试题库”、“数控机床操作录像”、“数控技术CAI课件”；同时，笔者开发出拥有自主知识产权的“数控技术虚拟现实教学软件”，使抽象的教学形象化，提高了学生学习的兴趣，降低了学习的难度。教研室拥有西门子和法拉克系统的各类技术手册，作为教学参考资料，教研室将若干年对外提供技术服务的生产零件实例的图纸、工艺卡片、数控程序提供给学生课余学习，典型零件的示例做成展板供现场教学使用。

3.实践性教学环境。“先进数控和伺服驱动技术安徽省重点实验室”的“数字化设计制造实验室”面积近800m2，共有设备：法拉克系统数控车10台、法拉克系统数控铣10台、法拉克系统加工中心2台、电火花数控线切割机床2台、X-Y平台10套、快速原型机2台。多媒体教学机房配有80台高性能计算机，并配有CAXA系列软件。机房与数控机床联网通讯，可进行分布式数控加工与实训教学。

4.网络教学环境。已开通“数控技术”精品课程网站，课程组制作的“数控技术”网上资源(课程说明、教学大纲、授课计划表、授课课件、备课笔记、授课教案、虚拟现实教学软件、教学录像、数控机床操作录像、实验指导书、实训指导书、课程设计指导书、试题库、习题集、历年试题等)已在我校教学中得到了应用，可自由下载学习。课程组已组建“数控技术网上论坛”，可及时回答学生学习中的问题。课程组与这些网络教学环境动态联系，及时更新教学内容，以保证教学内容的新颖。

(三)教学方法与教学手段

1.教学方法。课程组根据本科教育的特点和我校资源现况，探索出很多行之有效的教育教学方法，应用于不同的教学内容中。

(1)讲练结合教学：将“教、学、练”融为一体，适于需要较强逻辑思维、而在传统教学中较难进行的课程内容。教师在讲清基本概念、基本理论与方法后，布置学生进行实践训练。如在讲解“数控编程指令”时，介绍完一类编程指令后，就给出相应图纸，由学生应用编程模拟器编制数控加工程序，仿真模拟检验是否正确。这种即学即练的教学方式，提高了学习效率，增强了学生学习的兴趣。

(2)师生互动教学：教师授课中善于提出问题，学生可进行讨论或争论，提出解决方案，教师适时引导，使学生从中领会教师思路，提高分析解决问题的能力，体现了以学生为主体的教育理念。如在讲解“刀具补偿”时，教师可让学生思考使刀位点沿工件轮廓正确运动的两种方式，并展开讨论，从而说明刀具补偿功能的作用。

(3)案例剖析教学：数控加工的零件是千差万别的，我们通过介绍典型零件的加工方法，使学生能做到举一反三，重点培养学生解决问题的能力。如介绍“数控车床编程加工”时，我们仅剖析一个典型的加工案例，学生便能做到对同类零件加工的触类旁通。

(4)现场实物教学：数控技术的某些概念比较抽象，如“数控机床坐标系”、“对刀”、“换刀”等，可把教学地点选到“数控实训中心”，面对具体的数控机床进行讲解或操作。这样有利于把抽象概念具体化，降低学习难度。

(5)企业应用技术讲座：现代数控技术发展迅猛，课程教学内容与生产技术应用水平之间存在着滞后性。课程组每年定期从“奇瑞汽车有限责任公司”、“芜湖永达科技有限责任公司”等技术先进企业邀请专家来校举行“企业数控技术应用讲座”，以适应技术的快速发展。

(6)双语教学：课程部分章节可实行双语教学，如：“数控加工编程”和“计算机数控装置”简单易懂，可结合法拉克英文操作系统进行教学。不会造成学生理解上的困难，同时，也利于培养学生阅读英文数控文献的能力。

2.教学手段。

(1)多媒体教学辅以传统教学：课程许多内容如“数控机床机械结构”、“孔加工的数控编程”等复杂抽象，采用了多媒体辅助教学，有利于增强学生学习兴趣，提高学习效果。课程组开发制作出二维、三维模拟动画和数控加工操作视频。这些教学资源辅以传统教学手段，极大提高了教学效果。

(2)软件仿真教学：课程有些内容如“数控轮廓控制原理”、“数控机床位置检测装置”等复杂难学，为改变当前教学中“纸上谈兵”现象，笔者开发的“数控技术虚拟现实教学软件”，采用实验和课堂演示的方式，把复杂的原理仿真出来，通过调节基本参数演示结果，让学生在实践中理解参数涵义。

(3)网络教学：利用“精品课程网”和“数控技术网上论坛”平台实施网络教学。

三、结束语

经过安徽省精品课程建设，“数控技术”目前已形成鲜明特色：把握专业方向，适应学校发展，顺应企业需求；师资力量雄厚，教学科研成果丰厚，教学资料丰富，教学效果良好；实验设施完备，实践教学条件良好。今后,我们将深化课程教学改革，以“国家精品课程”为奋斗方向,在教材建设、师资队伍、教学方式、教学成效等方面科学规划，建成省内外取得公认的教学水平高、教学效果好，产生一定影响的且符合我校发展目标定位的精品课程。

参考文献：

[1]教育部.关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知[Z].教高，[2003]，1号.

[2]周建平.精品课程“数控技术”建设过程中的探索[J].高等理科教育,2009,(1):126-129.

[3]苟向锋,杨晋,陈德道,王小荣.开放式综合性数控加工实验的设计与实践[J].实验室研究与探索, 2011,(3):137-144.

[4]许德章,刘有余.机床数控技术 [M].合肥:中国科技大学出版社,2011.

[5]何雪明,吴晓光,刘有余.数控技术(第二版)[M].武汉:华中科技大学出版社,2010.

[6]吴晓光.数控加工工艺与编程[M].武汉:华中科技大学出版社,2010.

[7]刘有余,王立涛,付立新,许德章.虚拟数控轨迹仿真系统研究与开发[J].制造技术与机床,2009,(5):66-69.