提升应用型本科院校学生数控加工编程能力的教学初探

胡雪 夏博 曾海峰 葛云 张立新 赵庆展

摘 要：数控技术专业课程是高等工科院校机械类专业的重要专业课程，其中加工零件的程序设计与编程能力是教学与实践环节中的关键内容。目前，数控技术教学过程中，因学生思路僵化且专业基础不牢，以及存在对数控编程的畏难情绪，导致学生难以灵活运用指令，无法形成数控加工程序的整体编程思路。基于上述教学问题，可通过夯实专业基础和运用案例教学方法，促进学生重新搭建学习支助体系，帮助教师优化教学评价体系，最终提升数控加工编程的教学效果。

关键词：数控技术；编程能力；教学探索

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）01-0076-03

Abstract： Abstract： The digital control technology is one of the important professional courses in college of engineering， of which the capability of program design is the key to both theoretical and practical steps. At present， there are some problems during the process of the instruction such as students' rigid thinking， unsubstantial base or lack of confidence so that parts of students can't use instructions flexible and entire conceptions to those digital control programs. As a result， we try to consolidate students' basic knowledges and utilize case teaching method in order to rebuild a learning support system to affiliate students， and associate teachers optimize the teaching evaluation system， which aims at update the whole quality of teaching.

Keywords： digital control technology； the ability of programming； teaching probe

一、数控技术课程概述

数控技术是高等工科院校机械制造及相关专业的重要专业课程，是涉及机械工程、自动化和机械电子工程方向的一门交叉学科，同时也是现代制造业中的关键技术之一[1]。然而，数控程序设计及编程能力则是数控技术课程教学与实践培养中的一项关键内容。一般地，数控编程是指把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动等内容有机结合，按照数控机床的编程格式和能识别的语言进行编程的全过程。由此编制的程序必须按照规定把程序单转换成控制介质，然后，转变成数控系统能读取的信息后，最终送入数控系统。此外，也可以将程序通过手动输入方式输入数控系统。

程序编制的优劣将直接影响数控机床操作的正確性，同时还关系到零件的加工精度与加工效率，甚至还会影响到机床和操作者的安全。因此加工程序的编制是数控机床操作中最重要的工作，这就要求编程人员具有较高的编程能力和专业素养。

二、数控技术课程教学中的编程能力问题现状

当前，学生在学习数控技术这门课程中的最大问题就是很难自如地完成数控加工的程序设计。结合本教学团队近几年的教学经验，这些问题可以归纳为以下三个方面：

（一）学生思路僵化，难于灵活运用指令

以S学校为例，当前的数控加工课程教学从考查方式上，通常被划分为平时成绩和期末考试成绩。这就容易造成学生在理论课堂上为了通过考试，获得学分而不能将精力倾注到对程序的整体设计和实现上，以至于在实践能力方面就表现出只记忆了独立的指令，而无法解决教师布置的综合编程任务；同时，在期末考试的纸质试卷上，大部分学生能够正确作答指令格式的相关题目，并获得高分，而对于具有实践背景的应用题则无可奈何。这充分说明，学生在整个的学习中缺乏训练，无法灵活应用编程指令的现实情况。

（二）学生专业基础不牢，缺乏加工程序的整体思路

学生通过课程学习，已经基本掌握机械零件的工艺设计方法，以及零件加工工艺参数的制定。但是学生很难将这些理论知识与零件的程序编制之间建立紧密的联系。本课程组在教学实践中发现，学生们通常不能构建出零件的加工程序，从而无法实现快速高效地完成编程作业练习。实际上，数控加工的程序设计不完全等同于计算机类C语言等纯软件设计过程，而是对机械专业背景有较强的相关性。换言之，如果学生的机械专业基本功不扎实，尤其是零件图样分析，工艺处理和数学处理能力偏低的话，那么就会很明显地反映在数控加工程序的设计上。

（三）部分学生对于编程代码具有畏难情绪

与机械制图等课程相比较，数控技术课程中的数控加工程序设计比较抽象，难以理解。且机械零件的数控加工程序编制与计算机编程不同，除了需要正确掌握数控系统的指令以外，学生还要熟悉数控机床的坐标系（机床坐标系和工件坐标系），以及机械零件的图形尺寸、工艺过程及参数、机床及刀具运动等重要内容。但是，上述理论知识相互交织在一起，对于数控加工的程序设计来说就更加复杂了。心理学的一般知识告诉我们，视觉信息是最容易引起关注的，文本信息则是最容易引起厌倦的[2]。因此，学生在学习数控编程内容时普遍存在的厌学甚至畏难情绪。这种负面情绪也是学生学习数控加工编程中存在的主要难题，最终严重影响学生的学习效果和学习感受。

三、提升数控加工编程能力的对策

鉴于对当前数控技术中数控加工编程的教学现状分析，本教学团队在教学实践中不断总结，归纳出四点对策，全面提升学生的数控加工编程能力。

（一）夯实学生专业基础，逐步提升

教学设计理论十分强调学生学习新旧知识过程中的认知转换，特别是对于旧知识的熟练掌握与灵活运用。同样道理，在我国先贤论著《论语》中也有“学而时习之，不亦说乎”的论证与表达。因此，学生的基本功就显得尤为重要了。数控加工的程序设计涉及计算机软件技术、机械制图等学科内容，是机电一体化的综合体现。只有全面提升学生的专业基础，让他们扎扎实实地掌握基础内容，才能有效地完成数控加工的程序设计。同时，设置相应的编程练习与实践环节，帮助学生熟练掌握各类编程指令，进一步夯实数控技术程序编制的坚实基础，提高学生的专业素养和创新能力。

（二）运用案例引导思路，启发诱导

除了强化学生的基本功以外，还要注意在教学策略上的调整。实践证明，案例教学对于引导学生有效学习和掌握数控编程方法与思路具有很好的作用。教学案例不仅可以为学生全面熟悉数控加工程序的结构，还能从编程思路和方法方面给出很好的示范[3]。特别是对于不同机床的类型，案例教学能够对于学生掌握数控车床和数控铣床的程序编制分别给出详细介绍与说明。这样，不仅可以帮助他们区分不同类型机床的加工工艺特点，还能建立起完善的知识网，有利于更加适应生产实践的需求。在实际工程案例中，学生能够根据工程情景构建数控加工程序编制的主体思维，并能够深入思考编程过程中指令的正确性和适用性，促进学生综合考虑机械零件数控加工过程中的图形尺寸、工艺过程及参数、机床及刀具运动的情况，可有效引导学生形成系统思维，全面提升学生的编程能力。

（三）搭建学习支助体系，激发动机

学习支助体系，原本是教育学中远程教育的专业术语。由于远程教育的教育模式中的师生双方在时空上处于相对分离的状态，学生的学习心理很容易受到冲击。为了更好的提振学生的学习动机，建立起了不同层面的学习支持服务系统。

虽然本科院校的在校生都以面授方式接受学习。但是，他们也容易在课后处于某种状态的学习孤独现象。这就有必要借鉴远程教育的处理方式，给学生搭建特定的学习支助体系。具体来说，利用校园网构建网络教学平台，弥补课上教学的局限性。此外，运用社交通讯软件腾讯QQ或微信，建立学习群，实时关注学生的学习状态，为他们提供课外学习资料（习题、案例等）、回答学生提问以及安慰有学习困难的学生，帮助他们从不同层面不断获得学习的成就体验，进而提升学生学习专业的动机。同时，挖掘网络学习平台，优化教学过程，将传统教学的主要环节融入其中，做到信息可见、过程可控、资源可重用。通过上述举措来进一步提高学生的学习自主能动性。

（四）优化教学评价体系，客观评价

当前的数控技术学习效果评价，主要还是固定在期末笔试的成绩考核中。这样不仅具有考查的片面性，而且也难以真实了解到学生的学习程度[4]。此外，部分学生为了获得更好的考试成绩，往往采取一些不当的方式来应对考核。为了能够客观地评价学生学习效果，我们应当建立更加科学合理的考评体系，注重学习过程的评价，从而避免“一考定论”的不足[5]。应该综合建立学生课业成绩多重考核评价机制[6]。例如，根据学生回答随堂提问情况，及时给分，对于课堂思维活跃的学生给予加分鼓励，以此作为其平时成绩的考核依据；多方面激发学生的学习兴趣，如进行案例分析考评，对学生提交的程序及文档给与考评；或鼓励学生到学习讨群多发帖子，参与问题讨论，并给予计分；同时，对于期末考试环节，也可根据各校实际采用计算机考试系统和传统的笔试相结合的方式。以上诸多方式都可以让学生更好在理论层面理解数控加工程序设计，同时还从实践角度培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

四、结束语

数控加工編程是数控技术课程教学与实践培养中的一项关键内容，具有较强实践性，但因实际教学中却偏重理论教学，缺乏实践训练，难以达到教学目标。通过强化学生专业基础，采用案例教学策略，搭建有效的学习支持服务体系和优化教学评价体系，对学生的学习进行客观评价等相融合的方式来提升数控加工编程的教学效果，增强学生的主观学习能动性，是提升数控技术课程教学效果的重要措施。

参考文献：

[1]黄韬.浅谈数控机床编程与操作课程教学方法改革的研究与探讨[J].现代职业教育，2017（18）：102.

[2]张鹏.基于PBL模式的程序设计类课程教学策略探析——以“多媒体教学软件设计与开发”课程为例[J].兵团教育学院学报，2016，26（6）：55-59.

[3]张莉.数控机床编程实践能力的培养[J].太原城市职业技术学院学报，2008（1）：66-67.

[4]刘睿.应用型本科数控技术课程教学改革探索[J].当代教研论丛，2017（6）：132+134.

[5]王贵和，杨佳.强调实践能力培养的数控技术教学方法及考核研究[J].课程教育研究，2013（22）：221-222.

[6]李铁钢.数控加工与编程能力培养方法[J].信息技术教学与研究，2012（46）：130-131.