“數(shù)控技術(shù)”教學(xué)改革的研究與探索

王志明++李永康??

摘要：本文從分析數(shù)控技術(shù)課程的教學(xué)體系出發(fā)，提出了課程教學(xué)過程產(chǎn)生的矛盾，以上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院（以下簡稱“我院”） 數(shù)控技術(shù)課程的教學(xué)為例，闡述了數(shù)控技術(shù)在理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)行的改革，重點(diǎn)敘述了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的組成及在教學(xué)中的作用。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)；教學(xué)改革；數(shù)控技術(shù)

中圖分類號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-120X（2016）17-0081-02收稿日期：2016-05-11

作者簡介：王志明（1967—），男，上海人，上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院精密機(jī)械工程系副教授，博士，研究方向：數(shù)控技術(shù)。

一、緒論

數(shù)控技術(shù)是一門實(shí)踐性與工程性很強(qiáng)的課程，是前面所學(xué)課程的整合與應(yīng)用。通過對(duì)十幾所高等學(xué)校的調(diào)研，數(shù)控技術(shù)的教學(xué)狀況不容樂觀，教學(xué)模式大致可分為兩種：①由于數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床等設(shè)備價(jià)格昂貴，數(shù)控技術(shù)的教學(xué)基本只限于課堂教學(xué)。即其教學(xué)模式是以理論教學(xué)為主的課堂授課。②由于學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)與數(shù)控模擬器的應(yīng)用，講理論課的同時(shí)適當(dāng)增加了數(shù)控實(shí)踐教學(xué)的比重，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)采用模擬編程器，實(shí)習(xí)可以上機(jī)床實(shí)際操作。這種教學(xué)模式為理論教學(xué)結(jié)合實(shí)踐教學(xué)。上海大學(xué)通過四五年的摸索，將網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)應(yīng)用于數(shù)控理論與實(shí)踐教學(xué)，取得了較好的效果。采用廠校結(jié)合實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合。經(jīng)過兩年的實(shí)踐與調(diào)研，結(jié)果顯示，在增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與工程能力方面均取得了較好的效果。

二、數(shù)控技術(shù)課程的教學(xué)改革

1課程理論的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革

本課程在兩年之前建立了數(shù)控技術(shù)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)為公共網(wǎng)，學(xué)生在家里與學(xué)校均能登錄。在數(shù)控網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上設(shè)立下面幾個(gè)板塊：數(shù)控技術(shù)的課程大綱、數(shù)控技術(shù)的學(xué)習(xí)要求與參考文獻(xiàn)、數(shù)控技術(shù)的前沿課題、數(shù)控技術(shù)的相關(guān)課程、數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)控技術(shù)課件、數(shù)控技術(shù)視頻與圖片，網(wǎng)絡(luò)教室、網(wǎng)上答疑、課程公告、課程作業(yè)、數(shù)控雜志等內(nèi)容。這些內(nèi)容可分為三層結(jié)構(gòu)，它們分別是知識(shí)理解層、知識(shí)應(yīng)用層與研究學(xué)習(xí)層。

數(shù)控技術(shù)大綱主要讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)、內(nèi)容等，將以前只有老師指定的內(nèi)容放到學(xué)生面前，使得學(xué)生一開始就知道本課程該達(dá)到的目的是什么。如課程大綱中提到學(xué)習(xí)本課程要與機(jī)電一體化的工程實(shí)踐相結(jié)合，該內(nèi)容一方面使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中會(huì)將所學(xué)的理論與實(shí)踐結(jié)合去思考，另一方面也督促教師在講課時(shí)采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法去講解。數(shù)控技術(shù)的前沿課題板塊中，介紹一些與數(shù)控技術(shù)相關(guān)的技術(shù)內(nèi)容如無人化工廠（FMF）、計(jì)算機(jī)集成制造（CIMS）、工業(yè)機(jī)器人、納米技術(shù)等，以及這些數(shù)控技術(shù)在國防工業(yè)、機(jī)電工程等方面的典型應(yīng)用，使得學(xué)生大大增加了學(xué)習(xí)興趣和愛國激情，由此產(chǎn)生危機(jī)感與緊迫感。數(shù)控技術(shù)相關(guān)課程板塊主要介紹數(shù)控技術(shù)包含了哪幾門課的內(nèi)容，即要學(xué)好數(shù)控技術(shù)，必須將相關(guān)課程學(xué)好，使得學(xué)生一下就明白了數(shù)控技術(shù)在課程中的地位。網(wǎng)絡(luò)教室板塊是將相關(guān)課程的教學(xué)課件或授課視頻掛于網(wǎng)上，使得學(xué)生能在網(wǎng)上將相關(guān)課程的內(nèi)容再進(jìn)行一次補(bǔ)習(xí)。如講到數(shù)控系統(tǒng)的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)教室板塊上就上傳了微機(jī)原理的講稿，學(xué)生將微機(jī)原理的復(fù)習(xí)與數(shù)控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)有機(jī)地結(jié)合起來，一方面能對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一次復(fù)習(xí)，另一方面理解了原來所學(xué)知識(shí)的工程應(yīng)用。網(wǎng)上答疑是老師與學(xué)生聯(lián)系的橋梁，老師每天上網(wǎng)，將學(xué)生在作業(yè)中、學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的問題作及時(shí)回答，同時(shí)，老師也及時(shí)了解了講課的效果。數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)板塊，是老師讓學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容板塊，在40課時(shí)中沒講到的內(nèi)容，老師在基礎(chǔ)知識(shí)中詳細(xì)地講述，學(xué)生只要根據(jù)老師布置的自學(xué)內(nèi)容，上該板塊就可以網(wǎng)上學(xué)習(xí)。數(shù)控雜志內(nèi)容，主要與外網(wǎng)鏈接，在每期雜志上，能閱讀到數(shù)控技術(shù)的動(dòng)態(tài)、關(guān)鍵技術(shù)的突破狀況、典型數(shù)控系統(tǒng)的培訓(xùn)等相關(guān)內(nèi)容，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。技術(shù)前沿、網(wǎng)絡(luò)教室、數(shù)控基礎(chǔ)知識(shí)、網(wǎng)上答疑等板塊均為互動(dòng)板塊。如在技術(shù)前沿板塊，如學(xué)生發(fā)現(xiàn)最新的內(nèi)容，可以將其摘錄下來，上傳到該板塊，內(nèi)容就可以實(shí)現(xiàn)共享。為了鼓勵(lì)更多的學(xué)生參與到該學(xué)習(xí)活動(dòng)中，將平時(shí)成績的評(píng)定與在網(wǎng)上發(fā)的帖子相結(jié)合，使學(xué)生從不自覺到自覺，潛移默化地影響學(xué)生的學(xué)習(xí)方法與學(xué)習(xí)態(tài)度。

2課程實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革

教學(xué)實(shí)驗(yàn)是對(duì)理論學(xué)習(xí)的有效補(bǔ)充，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力與思考問題能力的重要環(huán)節(jié)。一般的學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)相當(dāng)重視，我們也不例外。在數(shù)控機(jī)床的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有兩個(gè)方面的內(nèi)容，一種為虛擬實(shí)驗(yàn)，另外一種為操作實(shí)驗(yàn)。數(shù)控技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，采用虛擬實(shí)驗(yàn)與操作實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用軟件實(shí)現(xiàn)虛擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手的機(jī)構(gòu)組成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用虛擬實(shí)驗(yàn)的形式，教師主要是制訂實(shí)驗(yàn)的工況、零部件及要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，學(xué)生可以在零件庫中選取零件進(jìn)行組裝，最終形成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)所要求的換刀機(jī)械手形式與功能。

數(shù)控編程有其特殊性，數(shù)控系統(tǒng)多種多樣，雖然系統(tǒng)的性能等方面不同，但其系統(tǒng)指令大同小異，所以，老師在講理論課的時(shí)候一般重點(diǎn)講授編程方法與技巧。在編程時(shí)，學(xué)生編制的程序五花八門，各不相同，當(dāng)然也存在很多的錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)老師如果察看每個(gè)學(xué)生的問題，可能來不及。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)就起到了相當(dāng)大的作用，老師可以將實(shí)驗(yàn)的要求、示范編程等內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送到每臺(tái)學(xué)生機(jī)上，學(xué)生可以通過講解與編程切換的方式，將屏幕切到編程界面，就可以進(jìn)行編程。如果有問題，根據(jù)優(yōu)先原則，可以上傳到教師機(jī)上，老師可以將修改好的內(nèi)容發(fā)送到該臺(tái)學(xué)生機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)中與學(xué)生的實(shí)時(shí)互動(dòng)。

3課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生從課本、實(shí)驗(yàn)室走向工程實(shí)踐的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，到工廠、生產(chǎn)第一線去，了解數(shù)控設(shè)備及加工情況，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容。課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)分為兩個(gè)部分，一為參觀型，另外一種為操作型。由于紀(jì)律及生產(chǎn)任務(wù)等原因，不允許學(xué)生親自動(dòng)手使用工廠的設(shè)備，但通過參觀工人的操作與編程，同樣得到許多知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。如上海柴油機(jī)股份有限公司從國外進(jìn)口的數(shù)控鏜床能實(shí)現(xiàn)上下、左右、前后及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，學(xué)生通過參觀加工與編程，了解了加工過程中指令與動(dòng)作之間的關(guān)系，了解了編程工藝與加工路線之間的關(guān)系，理解了對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)、機(jī)床原點(diǎn)、編程原點(diǎn)、坐標(biāo)平移等內(nèi)容。又如學(xué)生在參觀上海機(jī)電一體工程有限公司的美國辛辛那堤10-VC數(shù)控銑削加工中心時(shí)，機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，了解了機(jī)械手在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，通過現(xiàn)場教學(xué)，學(xué)生掌握了數(shù)控加工工藝的制訂等內(nèi)容，同時(shí)也了解了10-VC銑削加工中心的工作原理、編程與操作方法，理解了直流伺服在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用。

學(xué)生每年的暑期均前往上海市職業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)中心進(jìn)行為期一周的操作實(shí)習(xí)，針對(duì)的是真正的數(shù)控設(shè)備，教師一對(duì)一教學(xué)。學(xué)生通過操作實(shí)習(xí)，不但掌握了數(shù)控系統(tǒng)各部分的功能、數(shù)控系統(tǒng)中的速度環(huán)與位置環(huán)之間的關(guān)系、不同系統(tǒng)的數(shù)控編程，而且體會(huì)了伺服系統(tǒng)的控制的優(yōu)勢(shì)。

三、結(jié)束語

通過對(duì)“數(shù)控技術(shù)”課程的教學(xué)模式的思考，形成了一套較成熟的具有研究型本科特色的適應(yīng)機(jī)電專業(yè)教學(xué)要求的課程理論體系與實(shí)踐體系，使學(xué)生能更好地掌握數(shù)控的理論知識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的工程能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張麗華數(shù)控機(jī)床課程改革遼寧高職學(xué)報(bào)，2002，（2）：34—36.