基于西门子SHOP TURN/SHOP MILL技术的《数控机床编程与加工》课程改革再探索

杨洪斌

(闽西职业技术学院 机械工程系，福建 龙岩 364000)

基于西门子SHOP TURN/SHOP MILL技术的《数控机床编程与加工》课程改革再探索

杨洪斌

(闽西职业技术学院 机械工程系，福建 龙岩 364000)

《数控机床编程与加工》是高职机械类专业课程，近年来开展了教学改革，实践中有利有弊。本文在原教改基础上，在科技飞速发展、数控系统智能化大发展趋势的背景下，详细剖析教改重点，侧重于研究教与学两方面的问题，提出以西门子SHOP TURN/SHOP MILL技术为基础应用新的教学方法，进行创新课程设计。

课程改革；西门子SHOP TURN/SHOP MILL；数控系统智能化

依据教育部对高职教育领域提倡“工学结合”的培养模式，闽院数控专业创建了教改课程《数控机床编程与加工》，经过这几年实践检验，取得了较好的成绩，并暴露相关尖锐问题。随着机械工业领域创新扩展，学生整体素质发生较大转变的时代背景下，需要在原教改基础上进行深化改革和创新。对这些问题的探讨在全国高职院校中具有相当广泛的代表性。

一、教改困境

闽院数控专业教学团队对课程体系各个阶段都进行了构建及运行。期间暴露的问题归纳起来主要体现在教与学的两方面。

(一)教师方面

1.教改思想观念滞后

在课程内容改革中，关键在于真正理解教改“课程是教与学的方案”观念。因此对参与教改的教师素质提出更高的要求：专业知识体系构架要完整扎实，专业技能实践要高效，学科综合素质要全面[1]。现实中教师自身专业知识面偏窄，驾驭跨学科领域能力不足，专业整体知识构造不扎实等问题比较突出。在面对全新的基于工作过程导向的项目式教学改革时无法抓住教改思想精髓，导致其在进行教改课程体系建设的过程中，容易出现对其他院校相同课程的生搬硬套的模仿[2]。

2.课程内容保守陈旧

高职学生培养应掌握相应的专业技能，还要具备扎实理论基础。原教改中是基于工作过程来设置学习情境，即将以往的数门课程的内容知识打乱，根据各个学习情境所需的专业知识进行综合编排，尤其是所编著的新教材在知识内容安排上，有“分”没有“合”，有技能，没理论知识支撑。该教材并没有体现出高职技术型教育的本质要求。

3.教学考评体系不健全

现有的教学质量评估体系主要建立在学习工作过程中采取老师测评和同学互评的操作模式来进行；方案在实际操作过程中，常出现由于评估主体的主观意愿过强的影响，教师评估工作量繁琐且低效，学生之间由于人际关系学因素作祟，所取得的考评成绩不能够真正做到公正、客观的反应学生真实的学习水平。

(二)学生方面

通常我们的教改重点侧重于“教”这方进行改革，往往忽略了最主要的对应方——学生的感受与想法，还有对深化教学认识的关键切入点“学生自觉品质的形成规律”的认知存在严重的不足，主要体现在以下几点。

1.生源及素质

2011年前，高考人多竞争激烈。之后生源大幅减少，院校招生困难，只得降低录取分数、甚至出现文理兼招等方式来满足招生计划。直接导致数控专业的学生的学习素质普遍偏低，良莠不齐。

2.90后特质

90后高职生普遍存在的优点主要体现在有上进心，有学习的愿望，容易学习新事物、接受新方式。自尊心和表现欲较强，创新意识比较强，可塑性强等。

缺点主要体现为：个体学生之间的文化基础知识差别较大，大部分基础较差，学习理论知识缺乏兴趣。学习意志薄弱，自控能力和抗挫折能力较差。团队协作意识普遍较差。

3.正确看待新生代特质

历史客观规律证明，对年轻一代的悲观看法不可取。他们既有新时代环境下形成的明显缺点，更要看到他们的优点——时代特点！充分掌握和了解新生代特质，教师确立教书与育人合一，做到因材施教，有教无类。

二、深入探索教改

(一)加强教育心理学研究

教学改革难点之一是深入学习教育心理学。原教改建设过程中，忽视了高等职业教育理论知识的支撑。教学团队及成员对于教育心理学等教改基础理论知识的学习和认知是相当薄弱，没有进行系统的以教改为核心思想学习和领悟。比如我们教改过程中提倡的“做中学，学中做”，即是杜威(应用行为主义ABA专家)所提出并发展。

深入学习ABA的教学原理及训练方式，结合当前学生学习能力、素质高低不齐的现实，特别是DTT中提示的技术、强化的选用方式，仍值得教师认真钻研。

(二)导入新内容及技术

现行的教学内容中，并未体现行业新知识。在新生代学生面前，毫无学习兴趣和动力可言。当代工业的变革倒逼职业教育的变革，目前应该积极导入的新知识主要为数控系统智能化。主要体现在两个方面，一是数控系统操作编程的智能化。二是数控系统的适应性，使得机床具有一定的思维能力，能够通过一定的二次开发自动对加工条件和环境的变化作出预警或调整。

三、西门子SHOP MILL/TURN技术在教改中应用

智能化的数控操作系统，可将机器语言变成可视化的图形，即使不懂指令的人通过直观的图形指引也可以操作编程。西门子SINUMERIK 828D数控系统中所采用的SHOP MILL / SHOP TURN技术即是典型的代表[3]。它适合于当今新生代的学生素质良莠不齐、个性张扬的具体表现，且简便易学，充分激发学生的学习兴趣。

(一)西门子SHOP MILL / SHOP TURN技术简介

她们很容易找到了天伦厅之后，风雨居中和涤尘居之间，临院墙之处有石屏遮掩的，处在凉亭中央的井台。在进入凉亭前，她们看到身穿宝蓝色长衫的萧飞羽在涤尘居门前沉思。

SHOP MILL / SHOP TURN编程方式采用直观易懂的程序编辑器和“虚拟动画仿真”帮助框，将高级语言编程的灵活性和工艺循环编程的便利性相结合，克服了G代码编程所带来的各种不足之处。对于熟悉编程的技术人员更是节省了大量的编程时间和精力。

(二)基于西门子SHOP MILL/SHOP TURN学习情境的建立

以工作过程为导向，以典型零件为载体，采用建立与操作员水平相当且包含具体操作要求的工作计划，来组织教学内容。现在以一个典型阶梯轴零件为例来详细对比分析。

1.工作计划总图

图1 西门子SHOP TURN编程流程总图

如图1所示，采用对话图框式显示总流程图，单条步骤说明：示意简图+简要关键文字提示，工作进程当前导向为明黄色框提醒，自上而下的顺序流程明暗显示，符合新生代学生的学习习惯，提高其学习兴趣。

2.程序开头

通过该对话框，可以很清楚、明白的了解到相关的参数应如何设置；此框相对是G代码编程的开头，即初始参数设置程序段。

3.轮廓车削

该对话框是加工轴类零件时候的第一步，具体每个参数设置都通过框中左图动画播放显示，清楚明了。即车削加工出基准端面。

4.轮廓编辑

图2 轮廓编辑器

图形编辑器的使用如图2所示：选用直线、圆弧、斜线等几何要素绘制，按照对话框提示一步步顺序画下来即可。对于学习基础差的学生而言，都能快速准确绘制。而在G代码编程方式中，还易造成计算失误，且往往很难寻找和判断，修改程序极为不便。

5.粗加工切削

该图文对话框是实时动画演示所输入的编辑参数，及时可加入数控加工工艺知识：先粗后精、选刀原则等；做到既完整正确的做好零件加工，又高效、短时完成任务。还有就是机床相关的参数设置，即F、S、T等参数。以及粗加工的加工余量的设置。

6.精加工切削

在精加工对话框中，如上粗加工过程，只要讲解精加工的相关知识和方法，教会学生如何选好恰当的参数，相关动画演示恰好，可以更为直观模拟参数的设置良否情况。

7.程序结尾

在该项对话框中，进行相应的程序收尾工作，如程序是否循环调用，还是有其他安排。都可以进行相应的对话设置。

8.仿真运行

调用内嵌西门子数控系统虚拟仿真模块，可以快速检测其对话式编程的全过程，如有忽略或遗漏的地方，系统在模拟过程中以报警的形式体现问题，并可以提示修改。G代码编程方式，则要应用其他的数控虚拟仿真操作软件(上海宇龙等)，输入程序进行仿真。过程繁琐易错。

(三)监测与评估

在总工作计划流程中遇到不合理的参数设置时，系统会自动报警终止执行，提示学生错误位置，依据正确的原则和知识修改到合适的参数为止。教师在给予学生学习成绩评估中，主要以查看数控系统智能仿真过程和结果为依据，评测过程快捷简便，评估成绩客观、有效。

(四)创建新学习情境

在原教改多个学习情境基础上，每个学习情境可依据以上所述工作计划图1中所示各个部分，应用ABA教学方法进行多个知识点循环。具体过程如上文所示，不再赘述。每个学习情境中嵌套二重循环，多个学习情境的最终组合成三重嵌套循环，最终完成科学构建。

四、结论

综上所述，通过典型工件学习情境设计对比分析，西门子SHOP MILL/SHOP TURN 技术更适合新生代学生的学习，科技的创新，数控系统智能化大发展，促进了新观念、教法的教学革命。

[1]刘昭琴.机械零件数控车削加工[M].北京：北京理工大学出版社，2011.

[2]周婉婉.职技高师高水平学科专业建设特征研究[J].职业技术教育，2011,(25)：35～36.

[3]西门子R.SINUMERIK 840D/810D操作编程Shop Mill/Shop Turn简明手册[Z].德国，西门子公司，2001,(12)：117～230.

2095-4654(2015)08-0152-03

2015-05-10

G423.07

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