数控车床编程与加工课程优化教学探索

文/邓自清

摘要：数控车床集精密机械、计算机、通信、液压、气动、光电等多种技术为一体，是机械制造业的主流设备。学好数控车床编程与加工专业课程，在机械加工中显得尤为重要。随着科学技术的发展，教学方法也应不断更新。笔者提出，可通过教材体系、教学内容、教学方法、教学手段、评价体系等对原有的教学进行改革，达到教学效果的最优化。

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关键词 ：数控车床编程与加工 优化教学 典型工作任务

课题：本文系河南省职业教育教学改革研究项目“中职数控技术应用专业课程改革创新研究”阶段性研究成果，项目编号：ZJB14227。

在技工学校数控技术应用专业，数控车床编程与加工是与生产实际联系紧密的专业课，而目前中职学生普遍基础文化底子比较薄，之前很少接触过机床加工生产，理论知识难听懂，实训操作时害怕撞刀，从而感觉该课程枯燥无味，缺乏动手操作的勇气。在教学中，教师要通过精心设计、优化教学，营造一个轻松、愉快的一体化实训环境，优化课程内容，提高学生的学习兴趣，从而提高教学质量。笔者作为该课程的教师，在连续十多年的教学工作中不断探索总结，从中感悟出一些教学技巧，现谈几点粗浅认识。

一、专业课程体系的改革

随着机械加工自动化进程的发展，加工企业对数控专业技术技能型人才的需求量越来越大，同时对数控人才的要求也越来越高，尤其是技术技能操作型人才。技工学校数控专业的主要目标就是为企业培养一线技能操作型人才，因此专业课程体系整体设置不仅应适应现阶段中职学生的特点，还应结合企业和市场的实际需求。而我们在专业课程体系的设置上没有充分考虑学生今后就业的需要，专业基础理论课门数和内容过多，存在着知识理论性过强、技能训练部分较少等问题。针对这个问题，在专业基础课程设置时，应优先考虑公差配合与技术测量、钳工、AutoCAD、普通车工这4门专业基础课，还应采用以实训为主的“工学结合、做学教合一”的一体化教材。这4门课程在教学中都要采用“任务驱动、情境教学、项目教学、案例教学”等职业教育的教学方法。将金属材料、机械基础、机械制造工艺等作为选修课，增加数控车床的学时总量，提高其在专业课程中的主体地位。为提高学生的学习兴趣，学校为学生购买了关于数控车床操作的多种最新参考书籍，订阅了一些关于机械加工、职业教育方面的期刊；本校教师尝试编写数控机床编程与加工方面的校本教材，让学生多角度认识数控车床，增强学生在数控车床编程与加工中的创新意识。

二、数控车床编程与加工课程教学内容的改革

技工学校目前使用的《数控车床编程与加工》教材，其教学内容大都是参照大学或高职同等专业的数控车床编程与加工课程，过分地强调理论的系统性、完整性，把知识的讲授放在第一位，和技工学校学生的培养目标和实际情况相背离。技校绝大多数学生的基础文化知识比较薄弱，逻辑思维和运算能力较差，对复杂的理论和计算，很难全面透彻地掌握，但他们对动手操作却具有较高的兴趣。因此数控车床编程与加工教学应改变以传授知识为主的思想，突出一体化实训教学的特点，把操作能力的培养放在第一位。因此，在教学内容上，采用模块式课程结构，每个模块又分为几个典型工作任务，每个任务结构包括：学习目标、任务描述、任务分析、相关知识技术链接、任务实施、任务评价、思考与练习、总结提升等几个阶段。譬如，在讲到轴类零件的加工任务实施时，教师为加深学生对整个加工过程的理解，可以让学生先在计算机上仿真：开机回零→编程输入→安装工件→安装刀具→手动试切对刀→程序模拟→自动加工→测量。编程之前要确定加工工艺方案：加工图样分析、先加工哪一端、后加工哪一端、如何装夹工件、刀具选择、加工工艺路线拟定、节点坐标、切削用量、编程指令、程序格式、加工过程分析、尺寸和形位精度测量、先仿真演示，后独自进行练习，遇到难题在老师的引导下分析解决，直到熟练地完成加工的全过程。师生互动、分析总结后，再到数控车床上输入程序、对刀加工。这样既提高了学生的自信心，又不会出现撞刀等安全事故。

三、教学方法的改革

数控车床编程与加工课程传统的教学方法就是课堂讲授法和实习演示法，教师以讲为主，学生以学和练为辅；理论与实训脱离，师生缺少互动。随着职业教育培养目标和教学方法的改革，传统的“填鸭式”教学方法已不能满足新的教学要求，教师应在教学实践中，勇于创新，不断改革教学方法，从而达到培养出适合于职业教育特点的技术技能型人才的目的。对教学方法的改进可以从以下几个方面着手。

1.在教学过程中运用类比教学方法

譬如，把数控装置的组成及工作过程与计算机的组成及工作过程相类比：硬件都有输入∕输出接口、运算器、内部存储器（RAM∕ROM）等组成；软件都有管理软件、控制软件、应用软件（数控系统的应用软件是加工程序）。数控机床的键盘与计算机键盘也很类似。通过类比，让学生觉得那些复杂的概念、原理不再遥不可及，而是在生活中随处可见，从而让学生从心底产生一种想学习的冲动。例如，数控车床加工与普通车床加工相类比，工件几何精度要求、刀具、切削用量、加工路线、测量等有许多共同之处；加工的适应性、特点、速度、节奏、工序集中程度等有许多不同处。类比能够使一些复杂的问题简单化，使数控技术技能教学达到事半功倍的效果。

2.应用探究式教学方法，加深每个任务知识的记忆和技能的熟练程度

在营造企业数控加工原型的问题情境中进行探究，教师首先要帮助学生拟订合理的计划，选择恰当的时机，提出一定的问题和给出必要的资料，由学生自己动手去仿真练习或者在互联网上查阅，来寻求问题的答案。这时，教师起到一个导演的角色，指导、规范学生的探索过程。这个过程可以由单个学生完成，也可以由学生小组（3个人一个小组，每个小组一台数控车床）来完成。要加强培养学生寻求合作的团队精神。经过探究过程，学生要把自己的仿真操作过程或者查阅的资料进行总结梳理，得出自己的结论和解释。不同的学生或者团队可以就同一问题提出不同的解释或看法。不要怕出错，不要怕反复，要让他们能够将自己的结论、想法清楚地表达出来，大家共同探讨。例如，在学到数控车床坐标系时，教师让学生探究前置刀架和后置刀架可能出现的各种坐标系，最终让学生引导到笛卡尔右手坐标系的坐标轴关系上来。标准规定：主轴轴心线为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向，然后据笛卡尔右手坐标系的坐标轴关系确定X轴；探究机床坐标系和工件坐标系的关系；查询笛卡尔坐标的来历等。让学生有趣地在互联网上查找机床坐标系和工件坐标系的知识，观察坐标系现象，并运用前面所学过的相关知识解释数控机床坐标系必须统一标准的理由。

3.利用情境教学法，取得优秀教学效果

情境教学法的核心就是激发学生的情感。数控车床编程与加工情境教学，是在对数控车床编程与加工内容、企业加工实例进一步提炼和加工后才影响于学生的。诸如技能竞赛上优秀加工案例的作用、生动形象的语言描绘、课内游戏、师生角色互换、工艺分析、程序分析、加工视频等等，都是寓教学内容于具体形象的情境之中，也就自然存在着潜移默化的暗示作用。情境教学法就是要在教学过程中引起学生积极的、健康的情感体验，充分利用右脑的直观体验，提高学生学习的积极性，使数控车床加工操作成为学生主动进行的、快乐的事情。情感对认知活动的增力效能，给我们解决目前技校学生中普遍存在的学习动力不足等问题以新的启示。情境教学法要求创设的情境就是要使学生感到轻松愉快、耳目一新。专业技术课教学的实践使人深深感到：欢快活泼的课堂气氛是取得优秀教学效果的重要条件，学生情感高涨和欢欣鼓舞之时也是知识技能内化和深化之时。这样，学生就会走出理论知识难懂、操作怕出事故的困境。

四、教学手段的改革

教学手段是在教学过程中所运用的方法、软件和硬件资源，是中职师生获取新知识、新技术、新工艺的有效途径。现代化教学手段为数控车床编程与加工课程教学增加了便捷性、趣味性。

1.充分发挥典型加工实例在教学中的作用

根据国家、省、市技能大赛，获取数控车床编程与加工经典实例，反复研讨分析，让师生共同练习，提高技术技能水平。聘请社会上、优秀企业中的能工巧匠做兼职教师，给学生进行加工实例的操作讲解，提高学生数控加工练习的趣味性和真实性，丰富感性知识，减少学习中的困难，开拓师生的眼界，发展学生的观察和思维能力。为就业后职业能力的提升做好铺垫。

2.提高学生的计算机操作技术，加强对互联网、校园网上的数控技术技能资源的利用

师生共同制作数控车床编程与加工的PPT、视频等课件。通过智能手机、iPad、计算机等网络终端，通过微信、微博、易信、QQ、电子邮件等媒介，师生相互传递，更好地理解和掌握教学内容，丰富学生的知识技能范围。

五、评价体系的改革

根据教学的内容和标准，利用一定的评价方法对教学过程及预期的教学效果给予评判。而现有的评价大都是一学期一次期末考评，这种评价方法太单一，距我们推行的素质教育相去甚远。因此，传统的评价体系必须改革，这就要求我们要建立一个较为科学的评价体系，通过评价让学生认识到自己的收获和不足。评价也不要过于复杂多样，要以鼓励和赏识为主，让每一位学生都能获得自信和动力。

1.一体化实训过程评价

在实训过程中，布置一些项目或任务，对学生完成项目或任务的过程记录评价，并让学生自己总结。

2.典型任务考评

轴类、套类、螺纹类零件编程与加工等每一项任务，对学生加工工件的尺寸、形位精度和表面粗糙度等质量要求进行考评。

3.技能鉴定考评

按照数控车床初级工、中级工分两个时间节点，用国家技能鉴定题库中的理论和实操试题对学生进行全面考核鉴定，对少数优秀的学生再进行高级工的技能鉴定。

数控车床编程与加工是职业学校数控技术应用专业的一门重要专业课，其内容广泛，理论性和实用性都很强，因此在教学过程中我们还要敢于创新、不断改革，多角度、多方位地优化教学。

（作者单位：驻马店高级技工学校）