智能制造背景下数控加工技术课程教学改革与实践

2021-06-16

农机使用与维修 2021年6期

(河南农业职业学院机电工程学院，郑州 451450)

1 数控技术课程教学的现状

就当前高校开设的数控技术课程分析，主要包含两大部分，分别是理论部分与实践部分，前者是以课堂教学为主，而后者所占比重较低。因此在该门课程的教学过程中，绝大部分教师是按照教学大纲对数控技术的相关理论知识与编程指令等进行讲授。由于学生缺乏对数控技术相关知识的感性认识，学习目标不够明确，方向感不强，学生普遍反映学习枯燥乏味，学习兴趣不佳。长此以往，导致在课堂教学中，学生丧失了主体地位，并且该课程主要是通过考试的方式判定学生学习是否合格，降低了学生学习的积极性与主动性，导致学生分析问题和解决问题的能力不足，所以教学效果不理想。在实践教学过程中，由于课时较少，学生实际动手的机会较少，常常以观看教师操作为主，不能真正动手实践，达不到智能制造本科教学的基本要求。针对目前传统的数控加工技术课程教学存在的局限性，提出了以“学生为中心”的教学理念，以创新型卓越工程人才为培养的目标，引入项目驱动教学法，培养学生的工程实践能力，同时开展混合式教学，优化教学模式，结合数控仿真软件，提高教学水平。在教学过程中，让学生成为教学中的主体，教师为引导者，提高学生的自主能动性，强化学生对问题的分析和解决能力，帮助学生更好地胜任未来工作岗位。

2 教学改革内容和方法

2.1 以培养创新型卓越工程人才为目标，改革教学理念与培养目标

随着新产业、新技术、“互联网+”等迅猛发展，教育部提出了智能制造概念来应对新形势的快速发展。我国提出并实施智能制造的最终目标是培养创新型、多元化的新型人才，从而为未来工业发展提供人才保障。因此，传统的教学理念已不适用新时代的发展，需改革其教学理念和培养目标。根据智能制造科的建设要求，提出以“学生为中心”，以培养创新型卓越工程人才为目标，培养学生成为服务国家战略、满足产业发展需求、引领产业发展方向、适应未来科技发展所需的工科人才。将理论教学与实践教学有机结合，使学生工程理论知识扎实，工程实践能力增强，以便更好地满足未来对创新型卓越工程人才的需求[1]。

2.2 引入项目驱动教学法，培养学生的工程实践能力

相比于其他科学而言，数控技术兼具应用性与实践性的特征，如此一来，在教学中除了需要学生掌握理论知识，更重要的是掌握基本的数控操作与编程的技能，其中实践教学的内容包含了数控加工工艺、数控编程、数控机床操作等。简而言之，数控技术的实践是实现数控加工零件-图纸-实物的全过程，该过程具有连续性和系统性。而传统的实践教学手段不能帮助学生形成工程化、系统化的理念，因此要想解决上述问题，首先需要形成一条能够将各个实践单元结合起来的教学主线，而项目驱动教学便具备该作用。项目驱动教学提倡在教学过程中将项目作为主线，凸显学生的主体地位，而教师主要发挥指导作用，在刚开始教学时，教师只需将一个比较完整的项目任务布置给学生，然后由学生自行调查研究项目任务，设计项目方案，根据该项目实施相关工作，并将最终产品进行展示，进行自我评价。在整个教学中，教师发挥的是监督者与引导者的角色，学生在教学活动中担任主体，教师对理论知识进行讲解后，由学生自行对问题进行分析和解决，整个项目具体实施过程中见图1。

图1 项目教学过程

2.2.1 项目的确定

在开展项目驱动教学时，最关键的一环便是确定项目，而项目设置是否合理直接决定着教学的效果。因此在设置项目时应当遵循以下原则：第一，实用性原则。即设置的项目尽量与生产实际相贴近，条件许可可以选择工厂实际加工的项目。第二，可行性原则。即在设定项目时注意难易度，不可过难，也不可过于简单，如果难度过大，学生会失去对项目实施的兴趣与信心，产生挫败感。第三，综合性原则，项目设计不能过于单一，需要通过多种知识和操作技能才能够完成项目。

项目的实践教学选用了一套结构较为简单的塑料盖注塑模具加工，4～5人为一小组，每一个小组负责自身注塑模具板块的加工，项目设置情况见表1。表1中根据实际数控加工生产常见的工种分别设置了两大模块，均需要应用数控工艺的相关知识与现场操作实践能力予以加工。

表1 项目设置

2.2.2 实施方案工艺制定

项目任务确定后，根据模具各板块的零件图，在指导教师的指导下，制定模具各板块的加工工艺。

2.2.3 项目实施

在实践教学中，最重要的阶段便是项目实施，需要学生按照实施方案的具体工艺，对相关文献和资料进行查阅，小组合作认识与理解项目任务，在此基础上确定工作思路，分工进行。在此过程中，教师应全程跟踪学生的进展情况并及时解答学生的疑问。项目以4～5人为一小组、每组推选一名小组长，安排小组成员学习、讨论、分析并制定工艺。借助网络通信，构建师生的学习交流群，以便教师随时掌握学生项目的开展情况，及时回答学生提出的问题，保证项目加工顺利开展。最后，各组按照装配图纸的要求，将所加工的零部件统一组装起来。

2.2.4 项目的考核与评价

学生完成项目任务后，首先各小组之间进行相互检查，互评打分；指导教师根据学生制定的工艺合理性、零件加工精确度、装配完成情况等对学生的项目作品进行综合评定，最后完成项目验收。

2.3 充分利用数控仿真软件，提高教学水平

通过数控仿真软件的应用，学生提前熟悉数控系统的操作界面，可以直观地检查出程序编写以及加工过程中存在的问题。仿真加工检查没有问题了，再到数控机床上加工，从而避免意想不到的错误，减少安全事故的发生。河南农业职业学院建立了由1台教师机和20台学生机组成的数控仿真模拟实验室，配备了数控仿真模拟系统，具备多种数控系统机床操作全过程和加工运行环境仿真功能，优化数控技术的教学手段，有效弥补了数控机床不足，大大减少了设备、工件材料和能源的消耗，降低了实践成本，而且不存在安全问题，学生可以独立、大胆地进行学习和练习，有效保证了数控加工实践的效果和安全。