数控技术课改的项目设计与项目教学实践

丁国龙　苏旭武

摘 要 在普通本科院校针对机械设计、制造及自动化大类专业进行数控课改，实施项目教学法，项目设计是数控教学课改的核心。和一般职业院校的数控实训课改不同，本科数控课改推行项目教学法有其特殊性。本文从项目教学法适用对象出发，重点进行了项目的设计，并对项目教学法实施过程以及实施效果进行了分析和研究，通过教学实践，证明数控技术课改的项目设计是行之有效的。

关键词 项目设计 项目教学法 数控 理实一体化

0 前言

类似于项目课程的教学实践活动可以追溯到16世纪末意大利罗马的艺术建筑学校开展的建筑设计比赛，此后，这一形式被法、德等国所借鉴，并传入欧洲其他国家和美国，但这种具有项目特征的活动在当时主要作为职业技术学院学生毕业考试的组成部分。任魏娟[1]研究了职业教育中的项目教学法，将项目教学法定义为以源于企业真实任务需求的项目产品或服务为基本的教学材料，将学习者引入工作情境中，通过师生、生生间对真实、复杂问题的合作探讨，在任务完成过程中实现知识的意义建构，最终形成完整职业能力的教学方法。华丽娟[2]以“数控加工技术”课程中的数控加工实训为例，分析项目教学法在实训中的实施方法，通过实施过程中学生应掌握的数控工艺编程及操作能力分析，研究其教学效果。刘峻等[3]研究如何在数控教学中有效地利用“项目教学法”进行创造性技能的培养，阐述了“项目教学法”实施流程，并通过螺纹轴的数控加工，说明了项目教学法在数控教学中的应用。综上所述，项目教学法在职业教育中的应用实践证明，该方法在培养学生创新意识，学生学习的主动性、思考的积极性、实践操作能力、创新能力和创新意识等多方面都展现出来巨大的优势，行之有效。这些优势也可直接借鉴到本科数控课改。

然而和职业教育不同，普通本科院校针对机械设计制造及其自动化专业四年制本科生实行数控课改，推行项目教学法有其特殊性，主要体现在以下几个方面：（1）课程性质；（2）项目设计；（3）教师角色。因此，本文将结合我们自己的实践经验，分别从这几个方面阐述项目教学法在我们数控课改的应用。

1 课程性质

我们数控课改是将“数控技术”、“数控自动编程”以及“数控加工工艺”三门课资源整合成“数字化制造技术”这门课，共4个学分，学时为四周。前期课程为“工程图学”、“机械设计”、“机械制造基础”、“机械制造技术”、“电工电子学”、“互换性与技术测量”。课程以项目方式进行理实一体化的教学，使学生了解数控机床的组成与工作原理，掌握数控加工工艺编程及操作，理解数控系统与伺服系统的原理与组成，具备一定的数控系统开发能力。主要学习内容有数控机床概论、数控加工工艺、数控车削与铣削编程、数控自动编程、数控插补原理、位置检测装置、伺服系统组成等。与职业院校的数控课改相比，课程的内容更多、更复杂。

2 能力培养要求

课程的目标是使学生掌握机床的数控技术的基本原理，数控指令系统，数控加工工艺及程序编制，数控装置的结构与原理，伺服驱动系统原理以及数控装备的一般开发方法。主要任务是培养学生如下几方面的能力：

掌握数控技术的基本理论和所涉及的基本技术，具有分析、选用和设计机械设备、数控系统的能力；掌握常用数控机床的基本操作以及数控加工工艺的制定，具有编制、分析和调试数控加工程序的能力；掌握数控编程中的数学处理方法和数控自动编程方法；掌握数控系统与伺服系统的原理与组成，具有初步开发数控装备的能力；了解数控技术发展的新理论、新技术和最新发展趋势。

3 项目设计

将数字化制造技术的3门课程资源整合后，我们把课程教学内容分为四个部分组成：数控机床概论，数控加工工艺编程与操作，数控机床电气原理（含数控系统与伺服系统组成与原理），数控实习。项目设计以此为大纲为依据，设计了12个项目，以理实一体化的方式完成教学。各项目设计如表1：

4 项目的实施

（1）采用理实一体化的方式讲授本课程，项目在实训车间、机房、实验室完成。

（2）项目的完成包括以下环节：项目介绍、相关知识的讲授、现场演示讲解、学生计划实施、仿真及上机实践、项目完成评价等。

（3）数控车削编程以手工编程为主，数控铣削编程以自动编程为主。项目讲授的实例并不一定是学生练习的题目，要求每人采用不同的题目，允许自主设计满足项目要求的零件。

（4）数控实习不单独安排2周时间，而是根据项目学习进度穿插进行，有利于项目的完成，不利之处由于数控设备轮换使用，给实训中心教学安排增加了难度，需要合理优化各班进度。

（5）项目的选用和时间安排允许有一定的弹性，尤其是针对不同的专业方向，可以有所取舍，并相应的调整时间，如模具专业方向增加曲面加工、线切割、电火花机床、逆向工程的项目和时间，取消项目10-12。

（6）数控实操考核单独安排一天，以抽题方式，完成编程与加工任务。

（7）数控编程与操作宜将虚拟仿真软件的操作训练和实际上机床的真实训练结合起来。这种方法目前被职教院校广泛采用，教学效果良好，可以减轻数控机床数量不能满足一人一机的情况。

（8）项目10-12提供8台固高GT400运动开发数控实验台，学生分为8组，每组4～5人进行运动控制的二次开发，完成项目任务要求。

5 教师的角色

通常教师习惯了学科式理论课加实验课、实训课的教学模式，而采用项目教学法，对教师的要求更高，教师的角色不仅是理论课老师，要完成理论知识的教学，而且是操作师傅，要具备实践动手能力，边讲边做，进行实物演示。在我们教学团队中普遍具有博硕士学位和高中级职称，但理论研究的能力并不等同于教学能力和实践动手能力。理实一体化要求教师的知识面更广，原理、结构、工艺、编程、操作需面面俱到，而且要熟练操作，要达到这样的要求，需要教师深入车间，加强培训。

6 结论

采用项目教学法，项目安排有层次，循序渐进，不仅增加了学生学习知识的兴趣，而且激发了学生的潜能。比如运动控制开发，我们给了三个选择：（1）开发人机界面输入G代码，解释G代码，实现三轴运动；（2）在源程序中写入G代码，解释并实现运动；（3）开发人机界面，输入运动坐标，不解释G代码，实现运动控制，增加选择性后效果很显著，少数同学选择任务一，愿意挑战难度大的任务。

通过项目教學将知识点串联起来，以一种所学即所得的方式展现给学生，不仅使学生掌握了基本的知识，而且培养了学生的自信、自觉，通过学生当时就取得的成果培养了学生的成就感。比如车铣零件，学生设计各种形状的零件，编程加工得到实物很得意；逐点比较发插补仿真，看到自己的轨迹正确心中充满了自豪；故障诊断排除故障后特别兴奋等等。

课改教学采用小组工作法，特别注重培养学生社会能力。包括沟通、观察、学习、动手、展示。采取分组法，小组之间讨论激烈、各种意见碰撞，最后有统一，这个过程中，学生如何正确表达自己的观点，如何听取别人的意见，如何融合都是很好的锻炼。

课改的实践性很强，老师讲的少，对学生的硬性要求少，给予学生充分的思考、动手时间和空间，效果好。学生喜欢。课改采用时间集中教学，时间上连续，使得学生的时间更集中，专注度更高，有利于学生掌握知识。

因此，我们经常挂在嘴边的“以学生为中心”，项目教学法正在逐步实现这个理想目标，相信越来越近。

参考文献

[1] 任魏娟.职业教育项目法研究[D].上海：华东师范大学，2011.

[2] 华丽娟.项目教学法在数控加工实训中的应用[J].上海电机学院学报，2006（8）.

[3] 刘峻，朱敏红.数控教学中应用“项目教学法”的实践与研究[J].工业技术与职业教育，2010（4）.