增强学生工程实践及创新能力的数控实训教学改革

刘伟洪

（山东理工大学 机械工程学院，山东 淄博 255049）

增强学生工程实践及创新能力的数控实训教学改革

刘伟洪

（山东理工大学 机械工程学院，山东 淄博 255049）

针对学生数控实训教学过程中存在的专业知识薄弱、动手能力差、积极主动性不够等问题，本文提出了一种注重基础、讲求实效、提高兴趣、培养创新能力的教学方法，目的在于提高教学效果、增强学生的实践及创新能力。

数控实训；多媒体教学；主动性和创造性；自主构思设计零件

工程实训是培养学生全面素质，尤其是工程素质的重要环节，随着市场对人才综合素质要求的提高，许多机械类包括近机类专业的学生必须进行实习培训。以往的实习基本上以传统的加工方法为主，其内容显得陈旧，有些甚至远远落后于现代工业的发展水平。教学方式仍主要为讲授加示范，许多学生在实习过程中往往缺乏主动性和独立性，既不能激发学生参与实习的兴趣与积极性，也不利于学生知识能力的培养。针对这一现实情况，我学院在实践教学中，在以传统制作工艺为主的前提下，针对不同专业、不同对象适当地增加了现代制造技术的内容，探索出一种尊重基础、注重实效、提高兴趣、培养能力的数控实训教学方法，取得了良好的教学效果。现代制造实训包括数控车削、数控铣削和线切割三大模块内容。

一、营造实训气氛，提高实训地位

机械类专业是高校的传统专业，几乎每一个工科院校都开设了这个专业。如何找准专业发展方向和人才培养特色，使培养的学生获得行业、企业的肯定是摆在我们面前的一个重要课题[1]。

随着我国的产业结构调整、企业改制和技术改造，以数控技术为代表的自动化、计算机和信息管理等相关技术向传统机械制造业不断地渗透，数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率的重要手段。专家预言：21世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。在我国，2007年，仅珠江三角洲，数控人才就缺乏6000多人。在这一社会需求现象的感召下，无形中就加大了数控实训在学生心目中的地位。

数控实训与传统实训的明显不同之处还在于它可以借助计算机应用各种二维或三维高级CAD/CAM软件（Autocad、UG、Pro/E、Solidworks、MasterCAM等），完成简单或复杂零件的设计、造型、自动编程、模拟仿真等内容，因而更加提高了学生的实习兴趣，增强了学生工程实践的信心。从而培养出具有一定的操作技能、动手能力和创新意识的学生，实现了知识向能力的转化，提高了数控实训的教学质量。

二、数控理论基础学习

数控铣削的实训首先要以理论知识的学习为基础，只有掌握了基础知识才能更好的掌握数控铣床加工和编程技能。我学院一直坚持和重视基础理论的知识教学。

1.方法的学习。大学教学是学校教学过程的最后一个阶段，同时又是学生进入社会实践活动过程的准备阶段[2]。学生目前掌握的知识和方法为将来的“再学习”过程做好充分的储备，并进而做到举一反三、触类旁通，即达到了教学的最终目的。因此老师在向学生讲授理论知识的时候，不能泛泛而讲，而应有选择性地着重讲授基础实用的知识点，让学生在听课中时时感受到学会的是“一种方法”，而不是仅仅记住某个具体的指令或概念。比如：在讲授数控铣理论知识内容的时候，数控机床坐标系和运动方向、机床参考点、工件坐标系选择（G54～G59）及辅助功能代码M03、M02、M05和准备功能代码G90、G00、G01、G02、G03等为必讲内容。对于平面选择代码G17、G18、G19则一带而过，只重点介绍讲授G17的用法。G17是XY平面选择，那么学生在以后工作中用到XZ、YZ面时自然就会去查找G18和G19具体代表了哪个平面，依此类推。

2.多媒体教学。选用合理的教学手段将对学生掌握理论基础知识起到极大的辅助作用。自动化内容涉及偏多的数控铣教学就应该选用多媒体课件作为教学手段。课件中运用了大量的图片、视频和动画加以演示，图片包括机床的外观和已经加工的零件，视频录制的是铣削零件实际加工过程，而动画大多体现的是刀具的特定运行轨迹，并能进行人机交互。因此提供了良好的教学环境，将抽象的概念具体化和形象化，增加了信息量，也有利于学生的理解，大大提高了教学效果和质量。

三、自主构思、独立设计零件

数控实训要求学生根据要求自行设计零件，编写数控加工程序并制作加工零件。考虑到数控实训的时间较短（一般两天左右）及学生对刀具基础知识的了解不充分，因此要求学生设计的是刻绘作品，即在一块75×60×30的长方形板材上发挥想象设计出独特的工艺品，内容不限。而对于刀具的选择、进给量的设定等工艺内容则不做为本项实习的重点，由老师推荐即可。这种学习方式一方面能够保证学生在设计过程中运用到机械制图知识、AutoCAD计算机绘图知识、工艺知识，加深对机械综合知识的掌握和运用；另一方面这种学习方式还大大提高了学生的学习热情、激发了学生的学习兴趣，使得学生能够充分调动积极性和主动性来设计这件具有纪念意义的作品。而且，其设计的作品还体现出学生本人的美学修养和艺术修养，使得学生的想象力和创造力得到最大程度地发挥，可谓一举几得。

四、编写程序

学生在已经熟悉数控编程的主要内容及步骤、程序的结构和格式、常用指令与代码及编程规则和方法的基础上，要求能够根据本校现有数控系统实际要求，对自行设计出的零件手工编制铣削加工程序。

在编制程序过程中加工工艺是一项重要内容[3]，主要通过加工程序（代码）得以体现，其目的就是要合理、有效地使用数控机床和刀具，对材料进行精确、高效地加工。尤其是在手工编程中，如果考虑不周，将会直接影响加工精度和表面质量，甚至损坏机床，因此要结合相关内容综合分析。首先应着重分析刀具在加工时的切入和引出点及走刀方式在加工时的影响，避免各种可能存在的问题等。然后选定最优工艺方案，并在实际编程和操作环节中加以运用。

五、检验考核

检验考核是学习质量的重要保证手段，它一方面可增加学生实习的责任感，另一方面有利于反馈实习教学质量，发现问题并解决问题[4]。检验考核分为理论考核和实践考核两部分内容。

1.理论考核。理论部分考核是对学生实习的综合考查，主要以实习报告来体现。实习报告内容包括叙述基础理论概念、编写程序和实习心得等。由于在整个工程实训过程中，学生实习一直强调以增强实践动手能力为主，因此理论考核部分分值只占实习总分的20%。

2.实践考核。实践部分考核包括程序检验和实际操作。程序检验就是验证学生对制图、工艺、程序传输和校验模拟等知识的掌握程度。即学生对自行设计的零件编写程序结束后，输入到数控装置中进行模拟演示，发现错误，及时修改，如此反复，直至合格。老师按照其制图的繁简、工艺的优劣、传输的次数及程序中包含的错误程度进行打分。机床操作和零件加工需要学生学习如何完成机床回零、夹具安装、工件装夹、刀具安装、输入程序、确定编程原点、实际加工等一系列操作。实际操作需要教师具有较强的责任感，认真、准确、细致、耐心地指导学生完成每一步操作，结合理论内容让学生理解和掌握数控铣削零件的过程和技能。尤其值得注意的是，不正确的操作会损坏机床甚至危及学生的安全，因此，教师一定要对学生加强安全教育。

六、总结

学生利用学校的现有条件和教学资源，以一名普通技术员和工人的双重身份参与零件从设计到加工完成的整个过程，这样既提高了实践和动手能力，使学生获得一定的成就感，又增强了找工作和参加工作的自信心，达到了数控实训的目的，减少了就业压力。下一步还将结合学生的实训过程，按照国家规定的机械行业机工标准要求，对达到要求的学生给予相应的技能认证，颁发证书；或者对学生的设计能力出具证明材料，给学生一个肯定，给社会一个保证，提高学校和学生二者的知名度和诚信度，获得双赢。

[1]党跃轩，李洪智，康维新，李伟.应用型本科机械类人才的培养模式[J].中国冶金教育，2006，（2）.

[2]戚万学.高等教育学[M].山东人民出版社，2004.

[3]梁炎.数控铣床实习探讨[J].中山大学学报论丛，2005，25（5）.

[4]刘鸿.数控技术应用专业实践教学安排的探讨[J].贵州农机化，2005，（8）.

G642.0

A

1674-9324（2014）20-0042-02

本课题得到山东理工大学科研基金资助（项目编号304051）和山东理工大学教学研究课题立项资助（项目编号4003-107013）。

刘伟洪（1971-），女，山东莱阳人，山东理工大学讲师，硕士，主要从事设计自动化、工程实践等方面的教学和科研工作。