“数控技术”教学改革的研究与探索

王志明++李永康��

摘要：本文从分析数控技术课程的教学体系出发，提出了课程教学过程产生的矛盾，以上海大学机电工程与自动化学院（以下简称“我院”） 数控技术课程的教学为例，阐述了数控技术在理论教学与实验实践教学中进行的改革，重点叙述了网络平台的组成及在教学中的作用。

关键词：教学模式；网络教学平台；教学改革；数控技术

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1674-120X（2016）17-0081-02收稿日期：2016-05-11

作者简介：王志明（1967—），男，上海人，上海大学机电工程与自动化学院精密机械工程系副教授，博士，研究方向：数控技术。

一、绪论

数控技术是一门实践性与工程性很强的课程，是前面所学课程的整合与应用。通过对十几所高等学校的调研，数控技术的教学状况不容乐观，教学模式大致可分为两种：①由于数控系统、数控机床等设备价格昂贵，数控技术的教学基本只限于课堂教学。即其教学模式是以理论教学为主的课堂授课。②由于学校实训基地的建设与数控模拟器的应用，讲理论课的同时适当增加了数控实践教学的比重，课内实验采用模拟编程器，实习可以上机床实际操作。这种教学模式为理论教学结合实践教学。上海大学通过四五年的摸索，将网络平台应用于数控理论与实践教学，取得了较好的效果。采用厂校结合实现理论与实践的紧密结合。经过两年的实践与调研，结果显示，在增加学生的学习兴趣与工程能力方面均取得了较好的效果。

二、数控技术课程的教学改革

1课程理论的网络教学改革

本课程在两年之前建立了数控技术课程网络教学平台。该平台为公共网，学生在家里与学校均能登录。在数控网络平台上设立下面几个板块：数控技术的课程大纲、数控技术的学习要求与参考文献、数控技术的前沿课题、数控技术的相关课程、数控技术的基础知识、数控技术课件、数控技术视频与图片，网络教室、网上答疑、课程公告、课程作业、数控杂志等内容。这些内容可分为三层结构，它们分别是知识理解层、知识应用层与研究学习层。

数控技术大纲主要让学生明确学习的目标、内容等，将以前只有老师指定的内容放到学生面前，使得学生一开始就知道本课程该达到的目的是什么。如课程大纲中提到学习本课程要与机电一体化的工程实践相结合，该内容一方面使得学生在学习的过程中会将所学的理论与实践结合去思考，另一方面也督促教师在讲课时采用理论与实践相结合的方法去讲解。数控技术的前沿课题板块中，介绍一些与数控技术相关的技术内容如无人化工厂（FMF）、计算机集成制造（CIMS）、工业机器人、纳米技术等，以及这些数控技术在国防工业、机电工程等方面的典型应用，使得学生大大增加了学习兴趣和爱国激情，由此产生危机感与紧迫感。数控技术相关课程板块主要介绍数控技术包含了哪几门课的内容，即要学好数控技术，必须将相关课程学好，使得学生一下就明白了数控技术在课程中的地位。网络教室板块是将相关课程的教学课件或授课视频挂于网上，使得学生能在网上将相关课程的内容再进行一次补习。如讲到数控系统的时候，网络教室板块上就上传了微机原理的讲稿，学生将微机原理的复习与数控系统的学习有机地结合起来，一方面能对所学的知识进行一次复习，另一方面理解了原来所学知识的工程应用。网上答疑是老师与学生联系的桥梁，老师每天上网，将学生在作业中、学习中产生的问题作及时回答，同时，老师也及时了解了讲课的效果。数控技术的基础知识板块，是老师让学生自学的内容板块，在40课时中没讲到的内容，老师在基础知识中详细地讲述，学生只要根据老师布置的自学内容，上该板块就可以网上学习。数控杂志内容，主要与外网链接，在每期杂志上，能阅读到数控技术的动态、关键技术的突破状况、典型数控系统的培训等相关内容，大大激发了学生的学习兴趣。技术前沿、网络教室、数控基础知识、网上答疑等板块均为互动板块。如在技术前沿板块，如学生发现最新的内容，可以将其摘录下来，上传到该板块，内容就可以实现共享。为了鼓励更多的学生参与到该学习活动中，将平时成绩的评定与在网上发的帖子相结合，使学生从不自觉到自觉，潜移默化地影响学生的学习方法与学习态度。

2课程实验的网络教学改革

教学实验是对理论学习的有效补充，是培养学生动手能力与思考问题能力的重要环节。一般的学校对实验相当重视，我们也不例外。在数控机床的实验环节的网络教学有两个方面的内容，一种为虚拟实验，另外一种为操作实验。数控技术课程的实验教学，采用虚拟实验与操作实验相结合的方式。

在实验教学中，采用软件实现虚拟的实验教学，如数控机床换刀机械手的机构组成实验。实验采用虚拟实验的形式，教师主要是制订实验的工况、零部件及要实现的目标，学生可以在零件库中选取零件进行组装，最终形成实验目标所要求的换刀机械手形式与功能。

数控编程有其特殊性，数控系统多种多样，虽然系统的性能等方面不同，但其系统指令大同小异，所以，老师在讲理论课的时候一般重点讲授编程方法与技巧。在编程时，学生编制的程序五花八门，各不相同，当然也存在很多的错误，实验老师如果察看每个学生的问题，可能来不及。网络平台就起到了相当大的作用，老师可以将实验的要求、示范编程等内容通过网络实时传送到每台学生机上，学生可以通过讲解与编程切换的方式，将屏幕切到编程界面，就可以进行编程。如果有问题，根据优先原则，可以上传到教师机上，老师可以将修改好的内容发送到该台学生机上，实现了实验中与学生的实时互动。

3课程实践环节的教学改革

实践教学环节，是学生从课本、实验室走向工程实践的一个重要环节，到工厂、生产第一线去，了解数控设备及加工情况，丰富课堂教学内容。课程的实践环节分为两个部分，一为参观型，另外一种为操作型。由于纪律及生产任务等原因，不允许学生亲自动手使用工厂的设备，但通过参观工人的操作与编程，同样得到许多知识与经验。如上海柴油机股份有限公司从国外进口的数控镗床能实现上下、左右、前后及旋转运动，学生通过参观加工与编程，了解了加工过程中指令与动作之间的关系，了解了编程工艺与加工路线之间的关系，理解了对刀点、换刀点、机床原点、编程原点、坐标平移等内容。又如学生在参观上海机电一体工程有限公司的美国辛辛那堤10-VC数控铣削加工中心时，机械手能实现自动换刀，了解了机械手在数控机床上的应用，通过现场教学，学生掌握了数控加工工艺的制订等内容，同时也了解了10-VC铣削加工中心的工作原理、编程与操作方法，理解了直流伺服在数控机床上的应用。

学生每年的暑期均前往上海市职业培训指导中心进行为期一周的操作实习，针对的是真正的数控设备，教师一对一教学。学生通过操作实习，不但掌握了数控系统各部分的功能、数控系统中的速度环与位置环之间的关系、不同系统的数控编程，而且体会了伺服系统的控制的优势。

三、结束语

通过对“数控技术”课程的教学模式的思考，形成了一套较成熟的具有研究型本科特色的适应机电专业教学要求的课程理论体系与实践体系，使学生能更好地掌握数控的理论知识，培养了学生的工程能力。

参考文献：

[1]郭广灵数控专业实践环节的综合改革实验室研究与探索，2004，（4）：62—64.

[2]张丽华数控机床课程改革辽宁高职学报，2002，（2）：34—36.