基于理虚实一体化的“数控加工编程与操作”教学改革研究

史红燕

（济南工程职业技术学院，250000，山东济南）

在中国制造2025 大背景下，数控技术是我国由制造大国转变为制造强国的关键，更是工业4.0 时代智能制造业强有力的基础。因此，培养大批能熟练掌握多轴数控机床编程、操作、维修等技术的高技能人才是工科类高等职业院校形势所趋。

高职院校“数控加工编程与操作”课程学生学习效果与企业数控岗位用工要求还存在一些差距，现从企业数控岗位人才需求、课程特点、课程现状逐一进行剖析，突破传统教学采用理-虚-实一体化的教学方式，不断激发学生对本课程的学习兴趣及提高数控机床实操能力，达到学生毕业后就能满足企业单位用人需求的目的。

1 数控加工编程与操作课程剖析

1.1 数控技能人才培养方向

工业4.0 时代智能制造业飞速发展，越来越多的企业引进数控车床、数控铣床、数控加工中心等先进数控设备，急需多轴数控加工技能人才。数控技能人才分为以下几类。

第一类为数控车间操作工：主要负责数控机床的操作和日常检查维护工作，应具备掌握数控机床结构基础知识、会选用刀具、能进行工件及刀具的装夹、编制数控加工工艺文件、进行机床具体操作、机床日常维修维护、根据零件图纸进行手工编程等能力。

第二类为数控技术人员：主要负责数控加工工艺编程与数控机床维护、维修。数控加工工艺编程人员需要掌握数控加工工艺方案的编制、工艺文件的实施，具备数控机床操作、维修维护和手工编程的能力，并能运用三维设计软件进行三维造型设计及自动编程；而数控机床维护维修人员需要掌握数控系统特点、PLC 知识、机床参数设置等，具备数控机床操作、手动编程、自动编程和数控机床机械与电气调试维修维护的能力。

通过学习数控加工编程与操作这门专业核心课，学生能够具备数控加工工艺文件编制、机床操作、数控加工编程等能力。因此，学生毕业后能否胜任数控技术方面的工作，与有否学好数控加工编程与操作课程有十分密切的联系。

1.2 课程特点

数控加工编程与操作是高职院校数控技术、机电一体化学生的专业核心课程，旨在培养学生编制加工工艺文件、数控加工编程、操作数控机床等能力，是一门专业实践性很强的课程。其中，先导课程机械制图、机械设计基础、计算机二维绘图CAD 等都为学习本课程打下良好的基础。学好本课程也将为后续学习数控加工实训、数控机床等课程做好铺垫。

1.3 课程现状及存在问题

数控加工编程与操作分理论课、数控加工编程虚拟仿真实训、数控加工实训三个阶段进行授课，且不同阶段的授课老师不同。理论课内容包括数控机床坐标系、数控机床的操作界面、数控加工工艺分析、刀具知识、切削参数设置、数控加工编程指令、数控车削典型实例、数控铣削实例等。分三个阶段培养学生会产生以下问题。

（1）学生连续数周学习理论课，见不到机床实物，缺少直观认知。理论课比较枯燥，学生提不起学习兴趣，学习效率低下，学习效果欠佳。

（2）学生在传统理论课上学习数控编程基本知识，遇到手动编程实例时，学生只会套用编程模板进行编程，编写出的程序是否准确合理，学生无法直接及时判断，有待于进一步进行仿真验证。

（3）理论课和实训课可能存在相同知识点内容不同步的现象，也就是实训需要的理论知识在理论课上可能还未学完，这样就会影响数控加工实训效果。

（4）理论课程、数控编程仿真实训、数控加工实训三个阶段的授课教师不同，因不同的教师其数控机床实操经验、授课方式等不同，可能会导致学生学起来知识点比较零乱、缺乏一定的逻辑性与系统性。

（5）理论课时偏多，达六十几学时，但数控加工编程仿真实训只有二十几学时，数控加工实训也只有二十几学时，实践课时偏少，学生掌握的数控加工编程与机床实操技能有限。

2 理-虚-实一体化教学改革

2.1 改革的必要性

鉴于数控加工编程与操作课程理论、仿真实训、数控实操实训三阶段分开授课质量效果欠佳，在科学技术快速发展的今天，新的教学方法不断出现，高职院校引进的数控车床、数控铣床、数控加工中心等设备也不断完善。对于数控加工编程与操作这门课程，要打破传统授课方式，采用项目式教学，将理论课程、数控加工仿真实训、数控加工实训三阶段教学无缝衔接。采用理-虚-实一体化教学方式，理论课在仿真实训室进行。通过增加实践课时，活跃课程氛围，激发学生学习的动力和锻炼学生的实操技能。

2.2 改革方案

采用理-虚-实一体化教学方式，将理论课在虚拟仿真实训室进行，教师随讲、学生随练，通过宇龙仿真虚拟软件熟悉数控机床的基本操作，检验手动编程的合理性与准确性。通过多次、反复在仿真软件练习，熟练地掌握机床知识和编程知识，然后再在数控机床上进行实际操作，能够将实践和理论有效结合。针对数控加工编程与操作课程特点，采取项目化教学方式。引入企业典型案例，分小组进行数控加工工艺方案设定、工艺方案编制、数控加工程序编写、数控加工编程虚拟仿真、程序校验、数控机床上实际操作。

（1）以数控加工工艺方案设定、操作机床、数控加工编程等能力培养为核心，以企业数控加工典型案例为载体，以数控技术专业岗位职业能力培养为目标，选取和编排教学内容。课程根据主要涵盖机床坐标系、机床操作基本方法、数控车削编程、数控铣削编程等实际项目进行设计。

（2）将理论课时压缩，延长虚拟仿真学习时间。理论课改在虚拟仿真实训室进行，并采用宇龙仿真虚拟软件进行仿真加工学习。学生根据分解的学习任务以小组的方式进行仿真操作，最后小组之间互相展示仿真的结果。通过小组间进行学习评价、同组员之间进行互评的方式，激励学生好好学习。

（3）通过在虚拟仿真软件中反复多次练习，调整好切削参数、选好刀具、程序检验无误后，在数控机床上进行实际操作。由教师悉心引导学生，要求学生遵守安全生产操作规范，并使学生养成在实际操作数控机床过程中遇到问题及时做好记录和总结的好习惯，提升学生实际操作机床的能力。

3 结论

数控加工编程与操作课程进行项目化教学，采用理-虚-实一体化的教学方式，在虚拟仿真实训室上理论课，通过教师随讲、学生随练的方式，提高了学习效率和学习质量。在虚拟仿真软件中反复多次仿真练习，程序检验无误之后，在老师的悉心指导下，学生进入实训场地对数控机床设备进行实际操作训练，真正做到理-虚-实一体化。理论知识和实际操作相辅相成，使得数控加工编程与操作课程不再枯燥，激发学生的学习兴趣，提高学生数控机床实际操作能力和团队协作能力。