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【关键词】数控仿真软件;教学;实训;应用
近年来,随着企业数控机床广泛应用,企业对数控技术人员的需求量越来越大,数控操作技术人员的培养也成为职业院校的一项重要任务。数控加工是实践性很强的学科,要求大量的实训,但是数控加工设备是高技术产品、价格昂贵、占地面积大,许多院校受资金和场地的限制无法购置大量的数控设备供学生练习;另一方面,学生直接在数控机床上操作练习,容易操作失误而导致刀具、设备的损坏,甚至出现安全事故。因此传统的机床操作培训方法效率低、教师工作量大、培训费用高,需要用更新的方法来取代。所以数控仿真软件教学是解决这些问题的重要途径。
一、数控加工仿真软件的选用
数控加工仿真的软件形式很多,有的是数控机床本身自带的仿真系统,但这种数控机床的仿真系统在教学中局限性较大,不适于教师教学和学生训练;还有的是一些先构图而后自动编程仿真软件,也不适应手工编程教学的要求;其它如德国的DIANOGOR软件虽可对所编的程序进行检验但操作较为麻烦,且所能适应的数控系统和数控机床不多,不能对学生进行对刀训练和操作面板的应用训练。国内还有其它几种数控加工仿真软件,但都有一些不尽人意之处。几经比较,最终我们选择了南京宇航公司数控加工仿真系统的教学软件。该软件是基于虚拟现实的仿真软件,是一种富有价值的教学辅助工具。
二、数控加工仿真软件的应用方法
如何运用这套软件进行教学呢,我们在教学中主要从以下几个方面进行探索与实践。
1、灵活应用教学方法,课堂教学中使学生被动学习变为主动学习
现在,由于大部分学习基础好的学生选择上大学,职业技术院校教师教学很困难,传统的教学方式已很难使学生接受,因此,利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力,有较强的数控职业能力即数控编程能力、工艺处理能力、实际动手能力、自动编程能力,能较为娴熟地运用行动导向的教学方法,在课堂教学真正体现学生为主体,突出显示学生动手动脑的活动,变学生被动学习为主动学习。在教学过程中,教师起引导作用,即对学生活动中遇到困难或无法下手的问题进行引导、讲解。课堂教学中每节课的知识点尽可能集中,深入浅出,便于学生掌握编程方法与技巧。
2、恰当运用数控加工仿真软件,充分发挥其教学中的作用
数控加工仿真软件主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程,还可作为数控操作技能训练的辅助工具。教师应十分重视数控加工仿真软件的在教学中的应用方法,摆正数控加工仿真软件在教学中的位置,既不能完全依赖数控加工仿真软件而放弃教师在教学中的引导作用,也不能在教学中教师唱独角戏采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用,应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。
数控编程与操作是理论、实践性均很强的课程,它应该是在已完成其它专业基础理论教学、专业教学(包括普通机床的加工工艺数控机床的加工工艺等)以及完成了约30周普通机床技能训练的基础上进行的,教学中应妥善安排该课程课堂教学与上机仿真教学的课时比例,一般为1:1,总学时约为160-240学时左右(可根据学生层次适当调整课时)。
3、科学安排教学内容,循序渐近掌握数控编程与操作技巧
在教学过程中教学内容的安排分为三个模块。其一为基础模块,主要讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的编程方法、操作及应用,这一模块是教学重点,必须使学生熟练掌握,灵活应用;其二为提高模块,主要讲解与训练SIEMENS数控系统的三种机床的编程与操作,以帮助学生进一步加强不同在数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力;模块三为拓展模块,主要讲解国产数控系统中的华中数控系统和广州数控系统中的数控车床的编程与操作方法,扩大学生的知识面,提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。这三个模块的教学可根据学生不同层次进行安排,中专中技层次难度较低,高技大专层次难度稍大。
4、正确进行教学评价,提高学生的学习意识和自觉性
教学时所进行的教学评价包括学生的自我评价、学生相互之间的评价和教师评价。上机应用数控加工仿真系统进行数控编程与操作练习时以教师评价为主,对每次的练习成绩及时登记。课堂测试应有较强的目的性,不是为难学生,而是通过对学生进行测试,来提高学生的学习意识、学习热情,学习的自觉性和自信心。因此,测试题应与课堂教学、上机应用数控加工仿真系统的练习要求相适应。考前的复习应有较强的目的性,不应超出范围,课程的总评成绩不要过分注重一次期末考试结果,而是更多地、客观地关注学生在整个学习过程中的学习效果。教师在教学中有明确的教学目的,逐个系统、逐个机床进行讲解及安排练习,因人施教,因材施教,恰到好处。
5、模块化教学体系在数控教学中的应用
模块化教学方法就是让不同课程的内容在一个教学模块中体现出来,有时又称为跨专业的教学。为了使学生在问题的解决中习惯于一种完整的方式,教学中提出问题在解答时必须要用到多个学科的知识。我们教师的教学(尤其是专业课教学)不是单纯的通过教学而教学,我们大多选用一定的载体或项目。例如在数控车床编程教学中我们选用了国际象棋作为载体,让学生通过编制一套加工国际象棋32个棋子的车削加工程序,掌握数控车削编程的基本方法、各种指令及代码的使用、数控加工工艺方案的选择等,在学习过程中学生可以自己加工一副国际象棋带回家,提高了学生学习的兴趣,教学的效果自然会很好。如何有效利用实验设备和实训课时,让学生能在职业能力上有显著的提高,是教师们探索的目标和努力的方向。
总之,数控加工仿真软件在教学中的应用尚在起步与研究探索阶段,只要积极思考在应用中产生的问题,主动采取应对措施,我们正确发挥其在教学中的作用,就一定能收到事半功倍的效果。
参考文献
[关键词]技校数控加工基础课程教学
中图分类号:U421 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)10-0222-01
《数控加工基础》是数控机床加工技术的基础课程。课程的主要任务是使数控加工专业的学生具备一定的数控加工基础知识,对数控机床有全面的认识,对数控加工工艺有一定的了解,掌握一定的数控机床编程基础;能对一些简单零件进行工艺分析和编程;引导学生学习自动编程,了解数控加工的新技术,会对数控机床进行简单的操作和日常维护,为今后进一步学习相关专业知识打下良好基础。
由于本课程内容范围广,对于大部分技工学校的学生来说,要全部学好有一定的难度,本人通过运用多样化的教学方法和教学手段,引起学生对本门课程产生浓厚兴趣,使学生更好的掌握知识。以下是本人多年从事该课程教学做出的一些教学探究。
1 合理利用实训车间
本课程的《数控机床基础知识》和《数控机床的操作与维护》两部分内容可以合理利用实训条件,在实训车间进行教学。
首先,学生可以对数控机床的基础知识有感官的认识。以数控车床介绍为例,以车间的数控设备作为教具,介绍数控车床的基本组成,各组成部分的功用,数控车床坐标系的方向确定,数控车床加工的内容(车间的陈列架摆放已加工的零件),学生通过视觉感官认识,对数控车床的基础知识有一个整体的印象。同时可用比较的方法介绍其它数控机床的基础知识,这样可以使学生对各类数控机床有相对全面的认识。
其次,学生可以即时熟悉数控机床的面板操作。以FANUC系统的数控车床为例,可以在车床的面板上进行讲解各功能键的作用。由于该系统带有图形模拟功能,输入程序后,可以调用图形模拟显示功能和操作面板上的空运行及锁住功能,对刀之前,详细地观察主轴转速,刀具的运动轨迹,刀具号的选择,通过位置坐标的显示来检查刀具与工件是否会出现碰撞和模拟出来的图形是否和零件图纸一致。通过现场操作,学生可以进一步熟悉数控车床面板各功能键的作用。
同时,学生可以熟悉数控机床的日常维护。数控机床进行日常维护和保养内容的讲解时,可以对现有的机床维护操作示范给学生看,并对每个日常维护和保养的细节进行详细的讲解。
合理利用实训车间进行教学,提供给学生动手操作的条件,使学生有感官的认识,从而对本门课产生浓厚的学习兴趣。
2 分组讨论课堂教学内容
对于《数控加工工艺设计》内容的教学时可以分组讨论课堂教学内容。具体教学过程如下:首先,详细讲解零件图的数控加工工艺分析过程,并举例说明;然后给出一组轮廓相似尺寸不一的零件图,将学生分成几个小组,再要求各组分别进行讨论零件图的数控加工工艺过程,每组一张零件图,给定时间讨论工艺内容(包括工序划分,最佳路线选择等等),由每组推荐一位同学进行总陈述,到讲台当小老师进行讲解,最后根据学生讲解的情况进行必要的分析和补充。
此法可以使学生对自己所作答的情况有所了解,发现自己的不足,并及时得到纠正。这样即可以满足学生自我表现的愿望,形成互动学习,引导学生积极投入讨论中,增加学生学习的欲望,同时使学生对所学内容加深了印象,不再犯同样的错误。
3 运用学生间的帮带学习
在《数控车床简单编程》和《数控铣床、加工中心的简单编程》的教学过程中,运用学生之间的帮带学习可以起到良好的作用。
在学习编程的过程中,由于学生的领悟力存在一定的差异,有的学生接受能力较强,对于编程所需的基本指令能够较快的理解,故而能较快的对简单的零件进行编程,有的学生接受能力较差,为了使全班同学都能尽量同步学好,采用同学之间的帮带作用,让学得快的同学尽力帮助学得慢的同学,从而达到较为良好的学习效果,也可以促进同学之间的交流。
4 应用宇龙仿真软件进行教学
为了使学生对所学的编程知识能有更深的印象,编程部分的课程可以借助宇龙仿真软件辅助讲解。应用宇龙仿真软件,学生可以模拟机床编程操作,从而熟悉仿真机床的操作面板,能建立工件坐标系的方法,能选择刀具几何角度、设置刀偏及刀补。同时,通过数控仿真软件进行程序录入,对刀,仿真加工出零件,并检测所加工的工件的各部位尺寸,验证所编的数控程序的正确性,加深学生对编程知识的理解。
由于仿真操作过程与实际操作过程基本一致,如果通过仿真软件的检验得到已经正确程序,到车间实训时就可以大大提高效率,减少设备的占用时间,而且由于所加工零件的程序已在仿真软件模拟加工过,所以可以极大的降低出错率;这样可以做到有限的设备,最大的容纳度,使所有学生都能得到较好的训练效果。
此外,由于本校没有数控铣床和加工中心等机械设备,所以针对数控铣床和加工中心的零件编程加工,也可以在仿真软件上进行。利用仿真软件给学生讲解数控铣床和加工中心机床的操作过程,由学生把写好的程序输入软件进行仿真加工,从而学生对数控铣床和加工中心的操作有一定的认识。
5 利用多媒体技术
由于本校没有电火花线切割和电火花成形加工设备,而宇龙仿真软件也无法实现,为了使学生对电火花加工有一定的了解,此部分的内容可以利用教材所配套的光盘在多媒体教室进行教学。光盘中录有电火花线切割和电火花成形加工的加工过程短片,利用光盘中的短片进行理论知识的讲解,学生对本章内容能有较为深刻的印象。
6 应用CAXA软件
在现代化生产中,自动编程在数控机床的使用中发挥着很大的作用,所以有必要让学生了解自动编程。自动编程所使用的软件主要有、MasterCAM,PRO/E、UG等软件,MasterCAM、PRO/E和UG主要是三维造型及编程,对于中级数控专业的同学来说,学会有一定的困难,CAXA软件主要是二维造型及自动生成程序,相对易于接受,在本课程内主要介绍CAXA数控车自动编程。
应用CAXA软件进行自动编程时,首先应先进行零件造型;接着,进行加工工艺分析,工序划分,选择合适的刀具,设置相应的切削参数,确定加工路线和刀具轨迹;然后就可以自动生成程序,并可以自动进行轨迹仿真,观察刀具走刀路线及是否存在干涉及过切现象,完成模拟加工;最后,为适应本校数控机床的要求,对部分程序适当修改,从而得到满足实际机床加工的程序。
利用CAXA数控车软件自动编程得到的非圆曲线比用手工宏程序编程得到的轮廓表面好,零件加工精度更高,加工质量更好,而且可以避免复杂的数学计算,降低出错率,提高零件的加工效率。
为了学生能及时掌握所学的知识,本课程还配套有一本练习册。每讲完一个章节时,要求学生独立完成练习册作业,并进行讲评,从而达到较为良好的辅助效果,使学生能够及时回顾所学的内容,扎实掌握所学内容。
7 结束语
通过各种教学方法和教学手段的交替应用,充分调动学生学习的积极性和主动性,取得了良好的教学效果。当然,对于数控加工基础课程的教学还有很多方法值得我们去探究,作为技工教育工作者,既要不断的钻研学术,也要在实际教学中灵活应用,从而使理论与实践紧密结合,达到良好的教学效果。
参考文献
关键词:数控编程与操作;课程建设
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2011)05-0107-02
长江工程职业技术学院的《数控编程与操作》课程作为机械工程系机电一体化技术专业精品课程建设。该门课程建设质量的好坏,一方面体现其教学效果,另一方面也会对本系其它课程建设起到带头示范作用。
国家出台《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》《教育部关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知》文件指出:精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材和一流教学管理的特点的示范性课程。因此精品课程的建设应该从这“5个一流”来努力。在此,结合本系的实际情况对《数控编程与操作》精品课程建设作相关内容的探讨。
一、课程定位
《数控编程与操作》是作为机电一体化技术专业的专业核心课程来建设的。在学生学习了机械制图、机械设计基础、工程材料及热加工工艺、金属工艺学等基本理论知识的基础上,要求学生会合理制定数控加工工艺文件;掌握手工编程的基本步骤和方法并能对一般复杂的零件进行数控程序的编制;能熟练使用数控机床对零件进行加工操作。掌握自动编程的基础知识,能利用编程软件对复杂零件进行程序的编制。同时,通过参加数控技能鉴定考试,学生可以取得数控车工、数控铣工职业资格证书。
随着现代社会装备制造业的发展,数控技术被运用到生产、制造各个领域当中。而数控机床的编程与操作技术是数控技术直接在生产中的应用与体现。高职高专教育是以培养学生职业能力为目标,以就业为导向的教育。针对我系机电一体化数控方向的学生而言,很大一部分学生毕业后将从事机床的操作、编程或与之相关的工作。而培养学生的编程与操作能力主要是通过本门课程教学完成的。因此,数控编程与操作课程的学习对培养学生职业能力起到举足轻重的地位。
二、课程的设置
通过对人才市场的调研以及机电行业职业岗位的分析,我们确立了本课程所主要面向的职业岗位:数控车工和数控铣工。根据高职教育的特点并结合这两个岗位工作要求,我们归纳确定出典型工作任务,形成若干工作项目,同时引入职业技能鉴定的标准。整个课程设置以职业能力培养为重点,与行业企业合作进行基于典型工作过程的课程开发与设计,充分体现职业性、实践性和开放性的要求。归纳起来即以下边的流程展开课程的设置。
图1:课程内容设置流程图
在课程内容设置过程中,我们确定了本课程的教学目标,包括能力目标:①能够合理制定数控加工工艺方案的能力;②能够合理确定走刀路线并进行编程中数学处理与计算,选择数控加工刀具的能力;③具有数控加工程序的编制及调试、数控机床参数设置及操作的能力;④能够运用自动编程软件绘制图形并生成数控代码的能力;知识目标:①掌握机械加工工艺基础知识;②掌握数控机床的基本原理和结构;③掌握数控机床的编程和基本操作;④掌握Mastercam自动编程软件的使用和操作;素质目标:①具有一定的自学能力和创新意识,能运用所学知识分析解决实际问题;②具有良好的职业素养和吃苦耐劳及团结协作的精神。
三、教学内容
本课程主要根据数控机床操作岗位和数控编程岗位的职业工作过程和职业能力要求,以及相关国家职业技能鉴定标准,来确定课程培养的技能点、知识点和职业素质能力要点。根据行业企业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求,选取教学内容,并为学生可持续发展奠定良好的基础。
结合专业现有条件,对本专业原有的《数控车铣编程与操作》、《数控加工工艺学》、《Mastercam应用》三门课程进行充分整合,形成目前的《数控编程与操作》,本课程划分为五大项目,每个项目中设置若干典型工作任务,分别为,
项目一:数控仿真软件操作,其典型工作任务有:①华中世纪星/FANUC0I数控系统机床面板的操作;②华中世纪星/FANUC 0I数控系统车床的对刀操作及自动加工;③华中世纪星/FANUC 0I数控系统铣床及加工中心的对刀操作及自动加工;
项目二:数控车床编程及操作,典型工作任务有:①外圆柱、外圆锥面的加工;②螺纹与槽的加工;③台阶轴的加工;④轴套的加工;⑤手柄的加工;⑥典型轴套类综合件的加工;⑦复杂综合类零件的加工;
项目三:数控铣床编程及操作,典型工作任务有:①加工平面;②加工外圆弧面零件;③加工矩形槽;④加工配合件;⑤加工孔类零件;⑥典型铣削类综合零件的加工;
项目四:数控加工中心编程及操作,典型工作任务有:典型加工中心零件的加工;
项目五:自动编程技术,典型工作任务有:①Mastercam基础知识;②常见零件图形的二维建模;③典型零件的三维实体建模;④自动编程基础;⑤典型零件的二维铣削加工编程;⑥典型零件三维铣削加工编程;
将5个项目分别作为5种学习的领域,以项目为载体,以任务驱动教学。其中项目里每个典型工作任务作为一种平常的相关技能的训练,每个任务以2~4课时组织教学为好。项目由简单到复杂,内容由浅入深,任务由单一到综合,技能训练循序渐进,这样安排既符合人认知的规律也符合职业教育特点。整个教学内容的实施按以下流程进行。
图2:任务实施流程图
四、教学方法与手段
(一)教学方法
(1)案例分析法
案例分析法是指把实际工作中出现的问题作为案例,交给学生研究分析,培养学生的分析能力、判断能力、解决问题及执行业务能力的教学方法。由于我们教学内容体系已经形成了若干典型任务,而每个任务来自于生产中典型的工作案例。我们的教学打破了常规灌输式学知识的方式,而是以一种解决生产实际问题来学习的方式教学。这样既可增强学生学习的积极性,又可实现学生的学习与生产实际零距离对接,达到学生一毕业就能上岗的要求。
(2)仿真教学法
在传统的数控教学中,主要依靠一黑板、一粉笔、一张嘴来完成,老师讲授相关知识,更多只能停留在纸上谈兵。尤其是讲授机床操作问题时,仅仅依靠语言来表达,很难让学生理解。我们引入上海宇龙数控仿真软件,它可以在计算机上对机床相关操作作三维仿真模拟,教师在课堂上就可以进行零件编程、加工以及操作方面的模拟演示。这种教学方式改变以往单调枯燥的教学模式,大大提高课堂学习的气氛以及增强学生对知识的理解。学生通过数控仿真操作练习,可以实现在进行真实机床操作前就掌握相关的基本操作技能和方法。这对教学而言,无疑是起到事半功倍的效果。
(3)实操演示法
本课程是一门实践性很强的课程,除了在计算机上进行仿真操作外,我们应该加强学生在真实环境下的学习训练,尤其在讲解一些比较复杂的典型的案例时,我们通过教师在实训车间真实机床上的操作演示,通过学生在机床上实际操作技能训练,使学生对零件的编程、装夹、加工等过程有一个更加直观、深刻的体验,达到提高职业能力的目的。
(4)工厂参观法
在整个教学过程中,我们可以利用周边资源,抽一到两次机会带领学生到一些大型机加工企业去学习与参观,这样一方面可以使学生零距离接触现代企业文化、理念、工作氛围;另一方面可以学习了解到最新的技术与信息。对学生而言,无疑可以增加其眼界,同时对我们的教学也会起到潜移默化的提高与升华作用。
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(5)技能竞赛法
我系自2005年成立以来,就一直很重视学生各种技能竞赛活动的开展。目前,机电一体化技术专业学生主要参加湖北省“华中数控杯”数控技能大赛。在学校,也可推广这种模式,让更多的学生参与校一级的竞赛。通过竞赛,激发学生学习数控编程热情,达到掌握机床操作与编程的目的,同时也可提高学生自我学习、自我探索以及职业综合能力。可以说,这种教学方式是对课堂教学的一个很好补充。
(二)教学手段
本课程在教学过程中,充分运用现代化信息技术,使得教学手段丰富多彩,优化了教学过程,大大提高了教学质量和效率。主要表现在以下几个方面:
(1)运用虚拟现实技术。例如,上面提到的上海宇龙数控仿真软件,就是一种基于计算机为平台的模拟数控机床操作的软件。在软件上我们就可以实现零件的编程与加工操作过程全真模拟。通过软件模拟操作训练,既提高学生的学习兴趣,增强了学生动手能力,同时大大节约了学校资源和成本。一台数控机床,动辄上十万,而一套60个点(能满足60名学生同时练习)的数控仿真软件,花费才相当2台数控铣床价格。在学校现有条件下,很难做到人手一台真实机床进行实操练习,而虚拟现实技术就很好解决了这个问题。
(2)利用多媒体技术。利用多媒体教学具有种种优势,我们在课堂上可以通过各种图片,现场加工的录像视频,精美的课件等途径全方位、立体化向学生传授数控编程与操作知识。比起单一靠粉笔教学而言,这样的手段更能引起学生的兴趣,提高听课的积极性。同时教学内容更易让学生理解、吸收和掌握。
(3)充分利用网络进行教学。我们在学校网站基础上创建一个“数控编程与加工”课程的学习专栏,将教学中的一些精彩动画、课件和视频放在上面,供学生课余学习。同时提供相对应的试题库供学生练习。此外,我们对相关内容进行拓展,将一些开拓视野的资源和信息提供在网站上。授课教师也可通过网络对学生进行答疑辅导,这样可以进一步增强师生间交流的机会。
(4)通过职业资格考证强化学习意识。学生学习完课程之后,除了参加学校组织的期末考试外,鼓励其参加数控车工、铣工及加工中心的技能鉴定考试。通过技能鉴定考试,一方面可以检验出其学习效果,增强学生平日学习的目的和紧迫感;同时通过考试,学生可以取得数控从业资格证书,增加其就业的筹码,这也体现高职教育的理念和特色。
五、结束语
课程的建设是一个系统工程,同时也是一个长期的过程,需要全体教师的共同努力来完成。在本系《数控编程与操作》精品课程建设当中,我有幸成为其中的一员。在本文的撰写中,借鉴了同行和各兄弟院校关于精品课程建设的一些成果和经验,在此表示衷心的感谢。需要指出的是,精品课程建设除了课程设置、教学内容和教学方法与手段等方面的内容外,还有师资队伍、实践实训、教学效果和特色等方方面面的建设内容。只有将每一项内容做好做强才能建设出高质量的课程来。
参考文献
[1]王海春.精品课程的探索与实践[J].成都航空职业技术学院学报,2008(1).
【关键词】数控:教学改革;实训
数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础;是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的技术手段;数控技术是国防现代化的重要战略物质;是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。而《数控编程与操作》课程又数控专业最核心的一门课程。现代制造产生对数控专业的中职生的要求是,从事生产管理、机械产品设计,数控编程与加工操作,数控设备安装、调试与操作,数控设备故障诊断与维修、改造及售后服务等工作。目前,该门课程的教学主要采用的是传统的以讲为、练为辅的教学方法,存在着与生产脱节、学生能力不强、不适应生产实际需要等等问题和缺点,教学方法的改进迫在眉睫。
一、课程的传统教学过程中存在的问题
通过不同的学校,以及与实际的工业生产过程相比较,就能够很轻易的发现出传统的教学模式当中所在的问题:
二、教学理论过多,实操内容过少
从真正的生产过程来说,这门课程应该完全是一门实践类课程,相应的理论教学应该在实操的教学过程中进行适时地补充。然而,实际教学过程中的实际情况是,数控理论和实操教学被切分成了两个学科,有的中职类学校甚至是只学理论,抛开实操教学的过程。这样的教学方法完全地有悖于现代的生产制造的过程。
另外,针对目前中职类学校的生源的学习能力不强和学习兴趣不高的普遍现状,教学内容的灵活安排显得尤为重要,理论如果过多的话,会使得课程的学习难上加难。如果能够安排大量的实操学习的话,会对中职类学生的学习效果的提高起到很好的帮助。
三、课程内容过多,有用的不多
数控专业的教学内容和计划,也应该紧跟现代生产技术的步伐,与时俱进,而不应该停留在解放前的年代。教学内容陈旧,与实际应用严重脱节。很多学校广开课程,从一年级,到二年级,充斥了各种各样的理论课程,有互换性,机械原理与机械设计,液压与气压技术,材料与工程力学,流动力学等课程,与数控专业有直接相关的内容并不是很多,甚至有很多课程学生在学习了之后,一辈子的工作实习过程中可能都不会用到。课程内容的调整也应该马上进行。
四、教学方法陈旧,教学效率低下
现代信息技术的广泛应用使得现今的教学方法也起了翻天覆地的变化。黑加白的传统工具已经正在被社会淘汰,多媒体、CAD/CAM、编程模拟软件等教学工具的应用也应该在数控专业的教学过程中广泛地推广。很多学校的教学设备陈旧,设备更新速度太慢,另外,数控设备的更新速度之快,价格之昂贵,使得很多中职类学校无法满足实操学习的需要。而如果因为这样,使得数控编程的学习仅仅限于课程的理论教学和学习者的手动编程,一行一行地编写NC代码的话,会使得数控编程的学习枯燥无味,教学效率低下。
五、教学方法的改革初探
更新课程内容,与实际应用接轨
课程教材的编写应该与实际的生产应用充分结合,教学内容均应该来自于实际的生产过程。3轴以上的加工设备正在被广泛地采用,而关于4轴、5轴生产设备的教学资料相当稀少,所以,在编程教材的同时,应该充分地考虑实际生产需要,而老教材当中又没有的内容。
六、突出内容的次重点,着重提高实操能力
《数控编程与操作》应该将数控基础知识、制造设备、CAD/CAM技术、手动编程、软件操作与仿真和加工中心的操作等教学内容有机地整合在一起,突出主次,将操作的学习放在首位和安排大量课时进行学习。
七、充分地利用多媒体设备和仿真软件
在进入车间参加实际生产之前,应该已经具备了数控专业相关的基础知识之后,并且很好地掌握了CAD/CAM技术。这些内容的教学应该充分地利用好多媒体设备和仿真软件,这样不仅能够在学习实操之间,将整个的加工生产过程生动地展现在学习者面前。仿真软件不同于实际的生产过程,不会发生撞刀、飞件、断刀等生产事故,学习者可以在仿真软件上无所畏惧地学习和进行实操模拟。其实,数控编程和操作仿真软件有着较多的功能,学习如果能够充分地利用好仿真的话,能够使得专业的学习事半功倍,比如,数控编程和实操软件有程序调试和检测功能,它能够自动发现编程者所编程序当中的语法和工艺错误,并且还能够准确地告诉学习者错误发生在哪一段哪一个地址上。这种软件使得数控课程的学习能够做到一目了然,立竿见影,学习兴趣和效果都会大大提高,也大大提高了教师在教学过程中的乐趣,最主要的是能够大大地降低生产事故的发生率。
八、教学效果反馈
实际的教学实践效果显示,这种改革之后的教学方法能够更好地适用现代生产技术的发展,课程内容及学习顺序的安排也都符合实际的数控生产过程,并且多媒体技术及仿真模拟软件的使用能够大大地调动学生的学习兴趣,很大程度上的提高数控专业的教学和学习效率。
参考文献:
关键词:多媒体;改革;数控编程;教学
Abstract: Some methods are mentioned in this paper in order to reforming the course NC programe, such as adjusting the contents of the course, regarding the construct of the textbook, reforming the ways of teaching, reforming the way of testing on the students and lifelong practal teaching.
Key words: multimedia; reform;NC programe;teaching
《数控编程》是高职高专数控技术应用和其他许多机电类专业的一门主干专业课,它以培养学生熟练掌握数控设备基本编程技能和数控设备的应用能力为目标。根据高职高专学生的培养目标,有必要对《数控编程》这门课程进行教学改革,从教学内容,课程体系,教学方法与手段和实践教学体系进行改革,以提高教学质量,培养掌握数控技术的应用型、技能型人才,满足市场对该类人才的需求。
1.教学内容的调整
根据高职教育的特点,课程教学内容要围绕知识、能力、素质这三方面来进行,同时,必须有基础性、实用性、时效性和新颖性。《数控编程》理论教学内容包括计算机数控系统、数控机床机械机构、数控编程等内容。由于数控技术发展很快,因此,《数控编程》这门课程应紧跟数控技术的发展,将目前有关数控技术应用方面的新知识、新技术及时传授给学生,所以,应对课程内容与教材随时进行更新和调整。教材以讲明基本概念、基本原理为度,应删去一些繁锁的计算过程和一些过时的教学内容。例如,由于自动编程在数控编程中已得到广泛应用,可将教材中一些复杂曲线的数学处理等内容进行了压缩;因穿孔纸带在企业中已很少使用,这部分内容也可以删减;由于高职学生主要是技能的培养,因此,有必要对理论性太强、岗位实用性较低的内容进行删减,突出实践技能性强的教学内容,所以对数控加工的原理也可以只进行简单讲解,还应将教材中内容接近的部分进行合并。同时还应根据不同的专业对《数控编程》课程教学内容按不同要求进行编排。如对于机械制造及计算机辅助设计专业,主要讲授数控机床机械结构、数控车床、铣床、加工中心、计算机辅助编程。对于模具设计与制造专业主要讲授数控车床、铣床、加工中心编程、数控电火花、线切割机床编程。这样,《数控编程》课程教学内容的安排就体现了系统性、完整性、科学性和先进性,同时要注重汲取近期先进制造技术和数控技术的最新研究成果,注重知识的前后连贯,注重基础知识的完整性。
2.教材的建设
教材是教学改革的物化成果。在确定了课程基本内容后,教材的编写就成为有效提高课程教学质量的重要方式之一。在《数控编程》课程教材的建设中,应以课程的基本要求为基础。以教材设计的教学目标分类原则为理论指导,进行高职高专《数控编程》教材的编写。根据教学目标分类学理论,笔者认为可将认知领域的教学目标分为知识、理解、应用、分析、综合等5个类别。知识级涉及的主要是心理过程的记忆。本课程知识级主要教学目标是:数控编程基本概念的名称、定义;数控编程中的基本规则以及数控编程中常用代码的意义、用途。“理解” 是能力发展的一个基本层次,是对知识材料的转换、解释、推断。本课程理解级教学目标是理解数控编程的定义、字与字的功能、程序格式;解释坐标系规则、定义,并识别各典型机床坐标系;理解数学处理的基本方法;解释常用代码的定义、使用方法及编写格式,各代码间的区别与联系;理解典型数控机床加工程序编制的基础(机床主要功能、加工工艺范围、工艺装备、编程特点等)。“应用”是将知识和技能运用到实际中解决新问题。本课程应用级主要教学目标:掌握典型数控机床的常规编程方法;进行一般形状零件加工程序的分析及编制。“分析” 是对一项信息,找出其构成的要素或部分,使得观念中相关的层次更为清楚,并且使得观念与观念的关系更为明白。本课程分析级主要教学目标:分析数控机床编程中,各项功能的适用场合,并使用其进行编程;对典型数控机床的对刀调整、工作台调整、程序调整等进行分析,并确定正确方法。综合是将多元素或部分加以组合以形成一个整体。本课程中“综合” 级教学目标主要表现为能对较复杂零件进行数控加 程序的多方案比较,对较复杂零件进行工艺、程序、加工调整分析,并确定加工方案。
教学目标分类理论的基本精神是教学要循序渐进,层层深入,这是教材设计的基本原则,遵循这一原则能有效提高教材的科学性、适用性和针对性。高职教材的编写必须要遵循这一基本理论,才能形成高职教材的特色。
3.教学手段的改革
媒体与手段是现代教育技术的一个重要组成部分, 随着计算机技术的普及, 通讯技术和传媒手段迅猛发展,教学方法、教学手段应随着科学的发展而改变。一张嘴、一本书、一块黑板、一支粉笔的传统教学方法已不适合现代学习的要求,取而代之的将是录音、幻灯、录像、电视,特别是多媒体电脑,以其丰富的信息储备、快速的运行速度、强烈的感染力成为教师首选的教学手段。利用多媒体课件进行《数控编程》课程的教学,可以使教学生动、形象,提高学生学习兴趣 过去学生在学习《数控编程》课程时,普遍感觉这门课枯燥、难学,但如果利用电子教案,采用多媒体形式组织教学,同时利用数控加工的仿真软件,对学生编制出的数控程序进行仿真加工,这样就会使教学直观、形象,也会大大提高学生的学习兴趣,使他们感觉数控编程不但易懂、易学,而且实用,这样就会对《数控编程》产生浓厚的兴趣,学好这门课也就不是难事了。利用多媒体课件进行《数控编程》课程的教学也可以减轻学生负担,提高课堂利用率。传统的教学方式一般是老师在上面讲,学生在下面做笔记。有些同学往往顾了做笔记就顾上听课,常常一堂课下来,笔记做了不少,但脑子却是一片空白。采用多媒体课件授课,学生无需做笔记,只须专心听课,课后将电子教案一COPY就行了,复习时也非常轻松,而且多媒体课件的信息量也非常丰富,还可以解决课时不足的问题。另外,传统的授课方法,不但板书需要花费大量时间,而且课堂气氛比较沉闷,教学效果也较差。但采用多媒体课件授课,就会大大节约课堂的教学时间,提高课堂的利用率
4.考试方法的改革
考试是教师和学生每学期都必须经历的事情。学生可以通过考试,对学期所学课程进行系统的、综合的复习;教师也以通过考试了解学生的学习情况,检查自己的教学教学效果。然而,采用什么样的考试方法,怎样考核学生,是十分重要的。好的考试方法,可以调动学生学习的积极性。培养学生自主学习的能力,改善学生学习的风气,促进教学。为了寻找一种科学的、合理的、有效的考试方法,我认为有必要对目前的考试方法进行改革。考试应该采取多种形式进行,才能反映学生各方面能力水平。考试成绩可以由三项内容组成:笔试(50%)+操作考试(30%)+综合考试(20%)=总成绩(100%)。1)笔试:主要考核学生对本课程基本理论知识的掌握情况(50分);试卷可以采用从试题库中随机抽取的办法,这样真正做到“教考分离”。2)操作考试:主要考核学生操作数控机床基本技能(30分);3)综合考试:每个学生独立加工一个零件,考核学生综合运用知识的能力(20分)。
5.实践教学的改革
高职专业课程的显著特点之一就是实践性强。为此,必须要重点建设好与理论教学体系互相联系、相互融合的实践教学体系,理论教学体系,必须与实践教学体系相结合,才能培养出高素质、高技能的应用型人才。《数控编程》是一门实践性很强的课程。为了达到数控技术和其他机械类专业对本课程的要求,必须建立本课程独立的实践教学体系,即数控机床结构及编程实验──数控机床操作实训──综合实践训练。
1)课程实验 主要开设数控机床结构实验,使学生了解数控机床的机械结构,同时开设数控编程的实验,包括①手工编程:每个学生一台模拟编程器,完成数控车床、铣床编程训练。②计算机辅助编程(自动编程)。每个学生一台计算机及配套CAD/CAM软件,完成复杂形状零件自动编程训练,通过编程训练使学生掌握数控编程的方法和技巧。
2)数控机床操作实训 对学生进行数控车床、铣床和加工中心实际操作训练,使学生掌握数控机床、加工中心的程序输入、刀具参数设置、机床调整、机床维护知识,使学生能够操作数控机床并加工出合格零件,培养学生操作机床的基本技能。
3)综合实践训练 学生自己选择中等复杂程度的零件,分析零件结构、制订工艺过程、工艺路线,选择数控机床、刀具、夹具等,编制加工程序,自己动手操作加工出零件,培养学生综合运用所学理论知识解决实际问题的能力。
参考文献
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[3]田坤等”数控机床及编程”课程教学研究[J].河南机电高等专科学校学报机,2002.1
关键词:数控机床编程课程 教学改革 理论与实践 教学探索
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)06(a)-0130-02
数控机床编程课程是机械制造专业的基础性课程,对于学生未来不论是专业课学习还是数控机床的操作实践以及工作都会产生重要的影响。传统的教学模式只注重对于知识的灌输,而不注重对于学生实践能力以及问题解决能力的思考,这就造成教学质量的每况愈下。该文结合当前的教学改革工作以及社会发展对于技能型人才的要求,对于编程课程这门课程的教学改革工作做了一些探索。
1 传统教学模式的不适应性
随着社会的发展,传统的教学模式已经不再适应社会的发展要求。现代社会的发展对于技能型人才要求既要有一定的理论知识,同时也应该具有很强的动手能力和实践能力,便于在实际工作当中发现问题解决问题。但传统的教学模式更侧重于对知识的灌输以及对考试成绩的要求,而忽略了对于学生理论知识之外的能力培养。比如分析思考问题的能力、解决问题的能力等。这造成学生完成对于理论的知识学习之后仍然对于数控机床的操作与实践不熟悉,不具备实践操作的能力。所以随着当今社会的发展,对于人才提出了新的标准,这也造成传统的教学模式已经不再适用于数控机床的编程课程教学模式。在进行的教学改革工作中,应该在向学生教授理论知识的同时,更侧重于对学生进行实践能力和动手操作能力的培养。
2 教学改革工作内容分析
2.1 理论教学改革工作分析
2.1.1 改变传统的理论教学模式
在编程课程的理论教学改革工作中,应该针对传统的课堂教学模式进行改革,将理论知识的学习与动手实践能力融为一体,让学生在实践中学习理论知识,而在理论知识的学习中获得实践的知识。要在理论教学过程中加强对于学生对知识点的理解,可以通过创建不同教学情境的方式帮助学生提高对于理论知识的掌握和理解。比如在讲解到编程知识中的外圆柱零面加工、以及锥面加工、以及螺纹加工时,可以根据不同的零件加工特点给学生讲解一些有趣的小故事,从而帮助学生提高对不同零件加工特点的理解和掌握。
另外,为了让理论知识更加接近数控机床的操作实践,教学组可以根据多年的教学工作经验自编教材。传统的数控机床教材的编纂过于理论性,而且随着社会技术的发展,很多内容都已经与数控机床技术脱节。自编教材对于教学工作更加具有灵活性,可以随时根据实际的数控机床编程工作进行更改,更有利于学生的学习以及未来的工作。
2.1.2 借助多媒体教学,丰富教学形式
在课堂教学过程中,采用任务驱动的方式驱动学生进行自主学习与操作。同时结合现代化的教学手段,丰富课堂教学内容和形式。数控机床这门课程本身就是实践性课程,通过实践提高学生的操作能力以及对于设备原理的理论知识的学习,效果要好于单纯地进行理论讲解。随着计算机技术的应用,多媒体教学的形式已经在课堂上得到了比较普遍的应用。所以教师可以在课堂教学活动中通过借助这种教学模式将课堂教学内容以一种更加丰富多彩的方式展示出来。一方面可以提高学生的兴趣,让学生主动性的学习;另一方面通过多媒体技术,课堂内容将会变得更加形象,更容易让学生进行学习。
比如可以在多媒体教学中应用视频教学。通过视频,同时将机床设备的操控过程进行展示。这样学生在学习课堂理论知识的同时也会对于机床设备的操作进行进一步了解,更利于后期学生的实践以及工作。可以将常见的、先进的机床设备,比如:多轴联动数控机床、高速切削数控机床以及多功能复合机床等的加工操作方式让学生进行观看和学习。由于条件限制学生可能无法在教学实践中接触到这里先进机床,通过观看视频可以让学生对这类机床设备做一些初步的了解,以备不时之需。
所以,通过对理论教学工作进行改革,弥补了传统的课堂教学的不足和缺陷。尤其是借助计算机技术,通过多媒体教学,借助课件、视频、图片、音频等多种形式以一种更加丰富多彩的形式对课堂内容进行讲解,更有助于学生的理解和学习。而且通过自编教材、教案等,上课形式更加灵活多样,课堂内容也更加与生活实际相联系,可以有效提高学生的学习效果。
2.2 仿真教学模式的应用分析
2.2.1 仿真教学在理论教学中的应用分析
当前,随着教学手段的不断丰富,仿真教学模式正在教学工作中得到普遍的应用。仿真教学是指借助计算机软件对于数控机床的加工进行零件编程进行模拟教学的一种教学方法。通常在教学工作中主要有两种软件可以选用:一种是数控加工的模拟软件;另一种是专业性更强的CAM软件。这种软件的主要功能就是实现对于一些复杂零件的编程。一般对于复杂的零件,通过手工编程的方式很难实现对其操作。所以可以先通过CAM软件进行建模,CAM会根据建的模型设计数控加工程序,然后就可以通过仿真软件对零件进行加工。
在数控机床的编程教学工作中,应用模拟教学软件可以大大提高课堂教学效果。一般教师在讲述某一种教学方法的时候,如果学生理解了之后提出一种更为简便的编程方式,由于无法进行实践操作不能检验这种编程方式的正确性,大家都不知道对不对。通过应用仿真软件则解决了这一问题,教师与学生可以根据模拟系统对编程程序进行验证,如果能通过仿真软件顺利的加工出零件则证明这种编程方法是正确的,如果不能加工出来,那么说明在编程过程中肯定出现了一些错误。这时可以根据当初的图纸设计以及编程设计寻找原因,可以与教师和同学一起交流思考,相互讨论,找出问题的原因所在。通过这一过程,不仅仅是锻炼了学生的专业编程能力,同时对于学生解决问题的能力以及他人沟通表达的能力都有非常大的帮助作用,其效果要远远超出传统的课堂教学模式的效果。
2.2.2 仿真教学对实践教学的帮助
现在的学生在进行专业知识学习之前都没有接触过数控机床,所以,如果直接让他们通过理论学习的编程知识对数控机床进行编程学生难免会有恐惧心理。尤其是当在编程过程中出现某些问题的时候,由于没有经验,学生会非常紧张害怕。通过仿真教学这种模式,可以实现学生在平常的课堂学习过程中的编程操作,进而提高学生对于数控机床的操作实践能力。对于数控机床操作中的基本界面,以及对程序的调用、运行等基本操作进行熟悉。传统的教学模式只侧重于理论知识点的灌输,学生一个学期可能都不会见到数控机床设备,更不会去动手实践操作。通过仿真教学的模拟软件,可以在进行理论知识讲解的同时向学生演示操作方法,更具有实践性。学生也在这一过程中学习到了理论知识和操作方式,而且还可以亲自动手进行操作,对于数控机床的一些程序的调用执行进行熟悉,为以后的工作打下良好的基础。
3 编程教学的实践教学改革
数控机床的编程课程是一门实践课程,学生学习的目的最终是为了能够对数控机床进行操作,走上数控机床的操作岗位进行零件的加工与生产。所以在对学生进行教学的时候应该侧重于对学生实践教学的设计与改革,要让学生将学习到的知识真正地学以致用,在数控机床的实践中加深对知识的理解,并融会贯通对知识点进行创新。所以必须要加强学生在学习过程中进行上级操作,同时也要进行零件加工工作,尤其是对于一些切削等技术的锻炼学习和掌握。通过让学生进行数控机床岗位实践的另一个原因是受现在大环境的影响,学生普遍的都沾染了一些不良的习气,这些习惯对于学生未来的工作非常不利,通过提前让学生进行岗位实践锻炼,可以让学生提前适应未来的岗位生活,有利于培养学生认真工作的态度以及提高对数控机床的操控能力。
而且为了提高实践效果,有条件的学校应该在学生的实践教学过程中与企业进行合作,让学生进行项目实训。这样学生就会以一种更加积极的态度投入到实践项目中,对于在实践过程中经常遇到的问题会主动进行探索与学习,直至解决问题。这样既提高了学生的动手实践能力,同时也拓展了学生的知识应用能力以及独立思考解决问题的能力,教学效果会得到极大改善。
4 结语
随着当今社会的发展,对于数控机床的教学工作提出了更高的要求。所以为了提高教学质量,针对数控机床的编程课程进行教学改革是一种必然趋势。在教学改革工作中,应该讲理论知识与实践能力相并重,将理论教学、仿真教学和实践教学这三种教学模式结合起来,既要提高学生对于理论知识的掌握理解,同时也要提高学生的实践操作能力,培养学生对数控机床的操作技能,让学生提前体验数控机床岗位工作,不断在学习中完善自己,为将来的就业工作打下良好的基础。
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关键词: 数控仿真软件 数控教学 应用
随着计算机信息技术、自动化技术在制造业中的广泛应用,所形成的先进制造技术日益引起各国的重视,而先进制造技术又是以数控技术为主要标志的。数控技术的广泛应用和高度发展掀起了制造业领域一场重大的变革。社会对数控技术的大量需求推动了广大职业学校对数控应用技术的高度关注,越来越多的职业学校纷纷开办数控技术专业,并不断扩大招生规模。与此同时,伴随而来的是数控设备昂贵与资金短缺的矛盾日益凸显。为缓解这个矛盾,各职业学校必须探索出一套适合现状的教学方法和教学模式。经过多年的实践探索和教学经验,人们发现数控加工仿真软件能在数控教学中显示出桥梁作用,既能缓解教学实训与资金短缺的矛盾,使理论和实践有效的衔接,又能提高学生的感官认识,刺激其学习的主动性和自觉性,增加学生的动手机会,提高操作的熟练程度。事实证明,数控仿真教学是一种节约成本,安全有效的教学模式和教学途径。
一、数控仿真软件介绍
数控仿真软件是通过计算机的编程和建模,将加工过程用三维图形或二维图形以动态形式演示出来的软件。目前比较常见的有上海宇龙、北京斐克、南京宇航、广州超软、武汉金银花等不同的数控加工仿真软件。它们都有以下几个优点。
1.能全面仿真数控加工的整个过程:机床设定(支持多种数控系统)、毛坯定义、工件装夹、压板安装、基准对刀、安装刀具、机床手动操作、G代码处理、面板操作等。
2.配置要求低,只需仿真软件和要求不是很高的微机,并能与多种计算机操作系统兼容。
3.操作的安全性很高,不会因为学生的错误操作而造成人身伤害,更不会损坏机床。
4.不需要原材料,投入资金少,占地小,不会造成资源的浪费。
5.利用网络可以搭建交流平台,为师生提供良好的交互空间等。
二、数控仿真软件在数控教学中的作用
1.利用数控仿真软件可以弥补数控设备不足,充分利用现有资源,为学校节约大量的教学经费和设备投资费。
数控机床教学与实习不比钳工或电工实习,它的设备投入量是很大的,如果要使每个学生有充足的实习时间,可能要投入上百万甚至上千万元资金,这对一般的职业学校而言显然是难以承受的。如建立一个满足60人实习的数控车床实习场地,每实习岗位安排2名学生,就需要30台数控车床。每台数控车床以8万元计算就得需要240万元设备投资费。而若采用数控仿真进行该工种实习教学,每一个岗位则需要60台计算机,每台以4000元计算(含软件费),则只需24万元即可,同样满足教学需要。且由于是一人一机,可以保证每个学生有充足的时间来动手,提高实训效果。
2.利用数控仿真软件能有效地结合理论学习,实现同步教学。
和其它专业课一样,数控课程也是非常抽象的学科,它注重的是实践性。比如对刀过程,其实是很容易的事情,但如果用传统的教学方法,仅在课堂上纸上谈兵,大多数学生将难以理解。如果利用仿真软件一边演示一边教学,通过车刀工件的运动学生就很容易理解,而且能自己亲手操作来加深认识,理论和实践相互渗透交叉,实现同步教学,使抽象内容形象化,提高教学质量
3.利用数控仿真软件地使用能极好地调动学生的学习积极性,培养创新意识。
对于职业学校学生来讲,由于知识素质普遍较差,而数控专业课又要求有极高的抽象性,加上教学过程的枯燥乏味,很容易让学生产生厌学情绪,教学效果不理想,而数控仿真软件以其和实际机床相同的用户界面和可操作性,可在很大程度上激发学生的学习积极性。如果再根据学生技能的形成规律设计训练过程,学生就可以得到及时强化和实际产生中不能得到的直观感受,从而较快地提高训练成绩,激发学习的信心,在一定程度上培养刻苦钻研和创新精神,形成好学氛围。
4.利用数控仿真软件教学中允许出错,使学生得到岗位技能的全面训练。
在模拟仿真中,可设计出实际工作中可能发生的变化,包括事故、故障和生产中极少出现的突然情况,让学生全面把握加工方法和技巧。如在讲解直线插补指令G01和快速插补指令G00的应用与区别时,可在运行中的第一个G01后面加F与不加F,学生就可以在仿真时看到切削进给与快速插补对工件造成的影响,从而加深认识,达到课堂教学中无法达到的效果。
三、数控仿真软件教学的应用方法
如何利用数控仿真软件进行教学,以达到最佳教学效果?这是一个数控教育工作者,应永恒追求的课题。结合教学实践,我从以下几个方面进行了探索。
1.灵活运用教学方法,课堂教学中变学生被动为学生主动学习。
现在,职业技术学校的学生普遍知识基础较差,对学习不感兴趣。因此,利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力,有较强的数控职业能力,能较为娴熟地运用行动导向的教学方法,在课堂教学中真正体现以学生为主体,突出显示学生动手用脑的活动,化学生被动学习为主动学习。在教学过程中,教师起引导作用,即对学生活动中遇到困难或无从下手的问题进行引导、讲解、示范操作。课堂教学中每节课的知识点尽可能集中,深入浅出,便于学生掌握编程方法和技巧。
2.恰当运用数控加工仿真,充分发挥其在课堂教学中的作用。
教师应十分重视数控加工仿真在教学中的应用方法,摆正数控加工仿真在教学中的位置,既不能完全依赖数控加工仿真而放弃教师在教学中的引导作用,又不能在教学中教师唱独角戏采用常规教学模式而忽视数控加工仿真的作用,应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。
教师在数控编程与操作课堂教学中应重点解决编程方法,并着重强调编程工艺问题的处理,学生上机利用数控仿真系统解决程序校验,以及不同系统不同机床的操作问题。每次上机学生均应有明确的课题,在上机前教师应利用数控加工仿真系统的教学模式进行操作演示,并在学生上机时进行巡回指导。学生在计算机上应用数控加工仿真软件进行编程与操作,既可使学生更快更好地掌握数控专业技能,又可培养学生的学习能力、解决实际问题的能力和独立工作能力、团队协作能力。
3.科学安排教学内容,循序渐进掌握数控编程与操作技巧。
在数控教学中,根据教学需要和“以就业为导向”的思想,可将数控编程教学内容安排为两大模块:其一为基础模块,主要讲解与训练最常用的数控机床的编程方法、操作和应用,这一模块是教学重点,必须使学生熟练掌握、灵活应用,为学生上机床操作奠定基础;其二为提高和拓展模块,利用仿真软件集合了各种数控系统截面与操作的优点,可在基础模块训练的基础上,主要讲解除主训机床以外的机床编程与操作方法,扩大学生知识面,提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。这样,学生在就业时能够信心十足地面对所操作的数控机床就,较快适应所从事的工作,提高就业竞争力。
4.构建多元评价体系,提高学生的学习意识和自觉性。
教学评价直接影响学生学习的主动性和积极性,所以评价要做到:第一,合理且有一定的弹性,答案不能限制得太死,只要合理就行,如一些仿真操作中学生实施方案的可行性讨论,实操过程中加工线路,等等;第二,既要评价技能操作结果,又要评价技能操作的过程。对在技能操作中学生的积极参与表现出来的良好个性品质要给予充分的鼓励、肯定、嘉奖;第三,转换评价的主客体关系。对学生在课堂上的技能操作情况及结果不仅仅由教师来评,还可以让学生自评或互评。如加工线路的制定、某些图样的理解、坐标点的计算,可采用学生讨论评价的方式,在研讨中发现问题,得出正确结果,学习的主动性、积极性也就调动出来了。
综上所述,从我校使用后的效果看,数控仿真系统的引入,使学生在学习数控编程理论时,课堂的教学变得更加生动、具体,提高学生的学习兴趣,教学效果明显提高。对学生机床操作能力的培养,也起到了极大的提高和加强作用。同时该系统还减轻了教师的工作强度,减少了工件材料和能源的消耗,节约了实践环节的培训成本。但它和真实车床实践操作之间始终还有差距存在,二者不能混为一谈,相互替代,只有在教学中科学、合理、有效地利用,仿真软件才能为教学服务。在教学过程中积极思考其在应用中产生的问题,主动应对措施,并将仿真训练与实践操作训练有机结合,就一定能发挥仿真教学的最佳效果,收到事半功倍的效果。
参考文献:
[1]数控加工仿真系统使用手册.南京宇航软件工程有限公司.
[2]数控加工编程与操作.中国劳动社会保障出版社.
一年即将过去,这即将过去的一年是国家发展的关键一年,也是职业教育中的关键一年,在这一年中本人担任了数控专业《数控编程与操作》和《数控加工基础》这两门专业主干课。回首望去,这一年的教学工作有进步之处也有不足之处。结合自身的教学情况,对一年的教学工作进行一下总结。
《数控编程与操作》和《数控加工基础》课程是专业理论与实践相结合的课程,结合就显得尤为重要,如何结合也是本人教学的工作重点。
在理论知识方面,应充分了解学生的现状,以培养学生的学习兴趣为重点,先有学习兴趣,后续的教学也会进展的更为顺利。从数控技术的发展和应用为切入点,着重介绍数控技术应用在现代制造业中的重要性。另外进入中等职业院校的学生存在着基础知识薄弱、整体学习素质较低的情况,在备课过程中,教师不光对课程知识进行全面的备课,还应对课程知识涉及的其它知识进行充分的准备,以便让学生能充分了解和掌握。
《数控编程与操作》和《数控加工基础》课程理论知识性强,学习知识专业性向,较为枯燥,教师应在课程教学上创新,不光使用板书的方式进行教学,还应在其它硬件和软件上进行准备。在授课过程中,可以通过播放录制的实际加工视频来对授课的理论知识进行诠释,也可以通过加工的实物展示,来具体讲解理论知识中涉及到的内容,加工的实物就是理论知识学习的结果,结果的展示也是对理论知识教学的诠释。在加工实物的展示过程中,应贯穿理论知识,将理论知识在实物中进行讲解,使学生能更加容易理解,也会使得课堂教学丰富多彩,使学生的学习积极性得到提高。
针对《数控编程与操作》和《数控加工基础》课程中的重点、难点,做好充分的教学准备工作,可采用理论知识加实际操作相结合的方式进行教学,在操作现场进行授课。在实操现场,对本节课程的重点,进行实际操作,以教师先进行演示,在演示过程中,穿插讲解理论知识涉及到的关键点,并与学生进行交流,询问学生是否掌握,未掌握的应进行再次演示。然后指导学生进行实际操作,在学生进行实际操作的过程中,教师应将涉及的理论知识进行再次讲解,教师边讲解,学生边操作,因学生在理论知识的实际运用过程中存在不易直接理解的情况,教师应注意学生操作的正确性,应及时做好再次详细讲解的准备。在指导实操完成后,应召集学生进行总结、讨论,自己进行分析,然后让学生再次进行一次独立操作,独立操作中应提醒学生按照理论知识的要求进行,完成后对再按照理论知识内容进行检查,最后进行总结、讨论。通过这样以学生为主体的教学比以教师为主体的教学能更加发挥学生的主观能动性,充分调动学生的学习、操作积极性,对理论知识的内容和实际的运用掌握的更加深刻。
在教学过程中,对《数控编程与操作》和《数控加工基础》课程涉及到的其它拓展知识,也应放入到教学工作中来,因学生多为初中毕业生,对课程涉及到的数学、物理、计算机等内容掌握都不够牢固,在这方面教师备课也要有所关注,对本课程涉及到的其它知识,应在教学过程中,讲透彻讲明白,如在数控设备运行原理上,涉及机械能、电能、电气工作等物理及电工学方面的知识,这些知识都涉及正确操作数控设备和日常数控设备维护的工作,教师在教学过程中应讲解各种能量转换、电机正反转的原理,使学生能充分了解数控设备的运行原理和工作过程,对后续学生正确操作和维护也有着巨大的帮助。
关键词:数控专业 理实一体化 课程体系构建
现代制造技术不断发展进步,各种数控机床的应用也日趋普及,传统教学模式中的课程体系已经不能满足现代社会的需求。
一、目前数控专业课程体系存在的问题
1.专业基础课的课程系统性不够
基础课课程内容交叉多,如《数控加工工艺》与《数控机床的编程与操作》有很多的内容是重复讲解,整个课程体系不能够适应现在的教学。这导致学生不愿意学、教师不愿意教,学生的学习效率直线下降。
2.专业基础课教学与实训教学不能完全结合
实习指导教师与专业理论课教师分开。如数控车的实习教师专业理论课教学时可能教的是普车的工艺课,而普车实习的教师专业理论课教学时教的是数控铣床的编程。这造成学生的专业理论课与实习课的学习内容不一致,理论与实训严重脱节。
3.有强调操作而忽视基础课的倾向
相关数控专业基础课的内容不能充分地展现给学生,学生不能完全接受基础知识。这造成学生专业基础知识不够扎实,只是学习了一些皮毛,最终结果是职业院校只能培养出机床操作工。
4.实践教学与工厂生产脱节
现在实习教学的设备与工厂中用到的实际加工生产的设备不一致,导致学生不能学以致用。现在的教师多数是从大学毕业来到学校,缺乏工厂实践操作的相关技能。
二、对课程体系构建的改进思路
1.突出专业基础课的应用性
将《刀具》《机械基础》《夹具》等专业基础课整合到一起,把《数控加工工艺》以及《数控加工技术应用》《数控编程》三门专业理论基础课与实习课融合到一起,编制成适应笔者所在学校实际教学的校本教材《数控车编程与加工工艺应用教程》,实现了专业课程体系与生产实践所需综合性知识相统一。
2.重点培养学生动手操作的实践能力
学生平时见习参观的多,实际加工操作的时候少,单个的操作训练多,多元的技术实践少。这造成了在一体化的专业课程进行中,只是单独强调操作技能的培养,而忽略了特殊技术实践能力的培养,不能满足当前社会对应用型人才的迫切需求。
3.校企联合办学
改变实训设备及实验器材的投资方式,与工厂联合办学,可以将实验室搬到工厂中去,让学校与工厂完全接轨,充分发挥出学校与工厂一起培养学生技术实践能力的作用。
4.以“理论基础+模块”的模式构建一体化专业理论课程体系
专业理论课以课堂理论教学加车间实验教学的形式授课。实际训练模块以工作任务为导向,教师根据实际工厂岗位的要求设计训练项目,从而能够按社会的实际需要设计教学。
三、理论实践一体化教学具体实施方法
1.将学生分成若干个小组
我们采用分散的管理方法,对学生进行分组管理。比如数控车操作实训工作任务中,共有机床五台,我们开展了五个针对数控车操作的兴趣小组,将对数车编程和操作特别有兴趣的学生分在这些小组中,让他们一起编程序,一起制定工艺,一起查阅资料。
2.对教学内容进行重组
按照本课程教学培养目标,我们将实习任务进行详细分解,按其所包含的基本操作技能划分为三大主要项目:车床实习工作项目,数控车实习工作项目、数控车实习仿真工作项目。以数控车床实习项目为基础内容,模拟数控车实习项目任务,然后将数控车实习任务在实践中进行。
普通车床实习工作项目主要突出以中级车工为重点进行讲解,让所用到的基本实践操作知识让学生必须掌握,为后期学生数控车的学习打好基础。
数控的实践操作是所有实习内容的重中之重。对于高级班的学生来说,数控机床一类的学习要求基本是相同的,就是要求学生按照国家职业技能鉴定规定的要求完成零件的加工。
仿真实训内容重点包括数控车、数控铣、数控加工中心等的基本实践操作过程、数控模拟仿真加工过程等。 在学生进行实际操作之前,首先通过讲述专业理论知识,让学生进行仿真操作。在仿真通过的情况下,再进行实际的操作,可减少学生实践加工中程序的修改次数,提高学生的自信心。
3.数控教学一体化
要求教师与学生一致,即教师的教与学生的学一致,学生在学习的过程中完成教师安排的各种项目的具体任务,并最终达成按照教学计划要求的教学目标。
4.及时评价反馈