新工科背景下数控车教学中新教学法的应用*

2022-12-01毛世杰冯思晨何宝兰徐兰英

南方农机 2022年23期

毛世杰，冯思晨，何宝兰，徐杰，汤超，徐兰英

（1.广东技术师范大学工业实训中心，广东广州 510665；2.广东技术师范大学机电学院，广东广州 510665）

教育部、工业和信息化部、中国工程院发布的《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》，对于当前新工科建设具有十分重要的意义[1]，旨在培养具有综合能力素质的人才。在新的大环境下，各类工程教学都在发生变革，其变革的重点是以工程技术创新为核心的综合创新能力的培养[2]，促使各高等院校积极变革传统教学中与新工科不匹配的实践教学方式和教学内容。当前理工科类学生进入大学阶段，最早接触的通识教育即为工程训练，其名称由传统的金工实习演变而来，就目前而言，高校工程训练教学还存在实训教学手段单一、学生兴趣不足、实训内容因循守旧、创新训练严重缺乏等问题[3]。课题组针对以上问题运用教育学中的典型教学方法加以改进，同时注重教学内容的创新。在后续的教学实践中，提出主要以“三段论”式（课前导入、课中互动、课后总结与反思）的教学模式开展教学改革，以便学生能够较好地融入课堂。本文主要体现在课前介绍数控加工，课中采用实践教学、小组教学、情景教学等新的教学方式引导学生的课堂思考，课后采用教师自我反思与学生反馈的方式进行，具体内容如下。

1 数控加工

数控加工简单来说是指使用数字控制系统的机床，实现零件的自动化加工的过程[4]。因传统机床（普通车床、普通铣床、牛头刨床等）与数控机床比较而言相对落后，而且现代的企业中数控机床应用较为普遍，无论是为了培养学生的动手能力，还是更好地适应企业的实际需求，学生对于数控机床的操作、学习尤为重要，所以数控加工在工程训练中有着举足轻重的地位[5-6]。

2 教学法在数控车削加工中的应用

2.1 实训设备、刀具及材料

本次实验教学的设备是FANUC0i-M系列的数控车床，车削刀具主要采用93°外圆车刀、3 mm宽的车断刀，训练素材采用直径30 mm、长度80 mm的铝材。具体参数如表1所示。

表1 教学实验硬件

2.2 实训内容

以广东技术师范大学为例，因为全校机电学院、自动化学院、汽车与交通工程学院每学期有大量的工程训练实训任务，所以每个班级关于数控车的教学时间仅为期2天，要求在有限时间内发挥应有的通识教育作用。课题组结合以往工作经验，以企业实际岗位的需要为依托，提取相关工作技能，最后得出学生的实训内容，同时兼顾学生的兴趣导向，具体实训要求如图1所示。

2.3 教学方法

本文重点在于教学法的应用，以上内容在实际教学中主要运用实践教学法，其主要体现在老师对于整个数控车床的基本原理、基本操作、试件加工方面。以图1的葫芦为例：1）老师在现场将班级进行分组，每组4~5人，现场讲解数控车床的基本操作、核心的数控对刀操作，然后利用已有的葫芦加工程序进行试件单段运行程序加工，在加工过程中如有学生对于数控编程代码比较感兴趣可以做更深一步讲解。2）运用以兴趣为导向的情景教学[7]，主要体现在刚开始上课时就直接给学生展示一个金属小葫芦，用于激发学生的兴趣，同时以结果为导向，给学生承诺做出的成果可以自己带走以作留念。3）运用小组讨论教学法，主要体现在实际操作机床时，学生以小组为单位，在实际操作机器过程中遇到问题先内部沟通与协调，当小组无法解决时可以以小组为单位进行互动，同时也可询问老师，体现以“学生为主体，教师为主导”的教学理念。当然在实际的教学过程中应当满足“教无定法”的原则，尽量做到不是单纯将教学法生搬硬套在教学过程中，而是尽量将多种教学法互相渗透。具体教学方法运用如表2所示，学生的实践成果如图2所示。

图1 学生实训零件图

图2 学生实际加工的实物

表2 教学方法与教学内容的运用

2.4 教学反思

教学反思分为教师自我层面和教学对象反馈层面。1）针对教师层面。首先，在讲授数控车床的MDI面板以及基本操作时有没有尽可能照顾到更多学生的实际理解能力；其次，对于机床对刀操作（建立工件坐标系）的方法学生能否完全理解，使其不再是死记硬背操作步骤，导致知其然而不知其所以然的现象；最后，对于学习能力较强的学生是否能够进一步照顾他们的学习情况[8]，比如相较传统加工手段，数控加工有哪些操作性较强的优势、在数控加工过程中提高模具制造的经济效益和整体效益具体体现在哪里，以及数控代码的应用范围等[9]，以此满足学习能力较强学生的实际需求。2）针对教学对象的反馈。首先，对刀过程中移动X轴或Z轴时容易出现软超程报警问题；其次，在实际验刀操作或者试件加工过程中容易出现刀具撞到工件或机床的情况；最后，学生操作机床过程中会出现虽然机床MDI面板操作正确，但是加工出来的葫芦零件不合格的情况，或者在对刀操作过程中没有出现撞机或者机器报警的现象，但最终自动加工的葫芦仍不合格等。针对教学对象的反馈，由于教学时间的限制，其解决办法仅限于在每一个细小知识点讲授结束后，帮助他们总结可能会出现的意外情况，比如对刀的错误操作如何导致刀具撞上工件或者机床，这样以知识点穿插的方式警戒意外事故的发生[10]。