民办本科院校《数控编程与操作》课程教学改革探索

张金花　袁梦　刘萍

【摘 要】《数控编程与操作》是一门具有内容丰富、知识点多且抽象、理论联系实践十分紧密等特点的课程。针对该课程特点，本文提出课程教学改革：在教学设计过程中，以项目教学法为主导，结合“理实一体化”和“分层式技能提升”教学，并采用数控仿真教学、启发式教学、多媒体动画演示等多种教学手段和方法，以增强学生的学习兴趣和求知欲；培养学生解决工程实际问题和综合应用能力。

【关键词】数控编程与操作；项目教学法；理实一体化教学；分层式技能提升教学

0 前言

随着我国高等教育由精英化向大众化阶段的稳步发展，人才培养的多元化格局日益明显，将应用型本科人才作为学校主要的人才培养目标成为越来越多普通本科院校的共性选择。《数控编程与操作》是我院机械设计制造及其自动化（包含数控）专业的一门主要专业课。由于该课程覆盖的知识面广，专业技术性很强，要求学生通过对该课程的学习具有能够在生产一线或相关技术部分从事数控机床编程、操作、维护、维修等技能。对大多数学生而言，该门课程内容抽象、枯燥乏味、编程指令难记忆和灵活应用、理论知识很难应用到实践中，部分学生学习吃力等情况。又由于民办本科类院校的学生基础薄弱，缺乏学习兴趣和积极性，学习情况很不理想，更不用说能够独立操作数控机床加工出一个合格的零件。项目教学法是一种“行为引导式的教学形式”。近几年来，诸多专家学者也尝试把这种较为有效的教学方法应用到课堂教学中[1-3]。本文针对该课程特点，合理组织教学内容，精心设计教学过程，改善教学效果，实现了教学质量的提升。

1 教学内容改革

在我院教学大纲中，本课程内容分两部分进行。一部分为数控编程，在教室授课，要求学生重点掌握三轴以内一般数控系统的手工编程方法；另一部分为CAM，在机房采用Mastercam软件教学，要求学生掌握应用MASTERCAM软件进行自动编程。本文针对该课程特点提出以下改革思路：

（1）对于课堂教学部分，以项目加工典型实例展开教学，在分析和实施任务过程中，结合数控仿真教学、启发式教学、多媒体动画演示等多种教学手段和方法传授相关工艺处理、编程指令等知识。

（2）对于Mastercam软件教学部分，以项目典型零件图的绘制和仿真加工展开教学。在分析图纸和实施绘图过程中，掌握图形的绘制，曲面的造型、实体造型绘制方法、二维零件加工和三维曲面加工方法等。

（3）在教学的最后阶段，采用“理实一体化教学”[4]，以项目任务典型实例展开教学，对理论与实践内容进行整合和凝练。

2 教学过程改革

本文提出根据课程各个部分知识结构特点分别设计若干个典型性项目，通过分析项目，掌握基本编程原理和操作方法。以下给出“理实一体化”的教学设计过程：

2.1 项目任务：内外轮廓铣削加工

要求：先用Mastercam软件绘制零件图，然后按单件生产安排其数控加工工艺，编写加工程序并采用仿真软件调试，最后实际操作数控机床加工零件（系统不限）。

项目任务明确以后，学生会感到无从下手，很茫然。教师首先采用启发式教学，启发学生思考如何完成项目绘图任务，编程任务，加工任务等。

2.2 知识链接

（1）Mastercam软件介绍：授课中采用“边教、边学、边做”的方式教授常用绘图命令进行图形绘制。这种最直观、最真实有效的教学方式可以激发学生的学习热情和更牢固掌握知识。

（2）轮廓铣削的工艺知识：授课中重点采用图片、文字和视频动画等方式讲授加工工序、铣刀的选择、刀具的走刀路线、切削参数、装夹方案等。与此同时，要不断地向学生灌输加工工艺合理才能编制出正确且能保证质量的加工程序的重要理念。

（3）轮廓铣削常用编程指令：授课中重点采用“精讲多练”的方式讲授编程常用指令，并向学生灌输同一个项目加工任务可以采用多种不同指令来编程的重要理念。授课中通过采用“分层技能提升教学模式”[5]，根据学生的能力因材施教，引导学生向高级方向挑战。

2.3 任务具体实施

（1）工艺过程的确定：先铣削外轮廓，后铣削内轮廓；

（2）刀具与工艺参数的确定：主要填写数控加工的刀具卡和工序卡；

（3）装夹方案：采用常用虎钳装夹，底部用垫铁支撑；

（4）程序编制：包括工件坐标系的建立、加工路线和各个坐标轨迹点数值计算和程序清单。

在教学过程中，对于编程前的工作，教师以引导为主，对关键步骤的实施可以加以适当的辅导；对于程序的编写，尽量让学生根据工艺分析的结果自行编写，若发现问题可以让学生之间相互讨论或教师做适当点拨。这样有利于培养学生发现问题和解决问题的实际能力。

（5）仿真加工：授课中，教师采用专门的数控仿真软件[6]或利用Mastercam软件进行仿真模拟机床的加工过程，让学生真正体会到“学以致用，以用促学”。

2.4 项目实际操作验证

通过实际操作数控机床加工出实体零件，让学生真正体会到理论最终要为实习服务，培养了学生实际动手操作能力和综合应用能力。

2.5 项目扩展

精选出具有典型意义的轮廓铣削图纸，让学生自己独立完成项目实施，以巩固和强化学生的数控编程与操作技能，更好提高自己。

3 结论

在《数控编程与操作》课程中开展项目式教学改革主要是为了整合所学知识的应用过程，促进理论与实践之间的相互融合，通过近几年来的摸索，教学成果得到显著，提高了学生数控编程与操作水平和素质，分析和解决项目工程实际问题的能力也大大提高。

【参考文献】

[1]孙明江.以项目为导向，构架《数控编程与操作》课程教、学、做一体化的教改思路[J].今日科苑，2010，8：179-180.

[2]单春阳.数控编程与操作项目式实训方法初探[J].辽宁高职学报，2008，10（4）：23-29.

[3]倪伟国.基于项目驱动教学的《数控编程与操作》课程设计与实践[J].江苏教育，2011，4.

[4]杨志红.浅谈理实一体化教学在数控编程与操作的应用[J].现代制造技术与装备，2014-4（221）：103-105.

[5]姚佳.《数控编程与操作》分层式技能提升教学模式探索与实践[J].科技资讯，2015，20：196-197.

[6]贺志范，王振.数控加工仿真系统在数控编程与操作教学中的应用[J].商丘职业技术学院学报，2007，6（32）：117-119.

[责任编辑：王楠]