在任何形式的教育学生的方式中,课堂教学都是不可或缺的教学活动。数控技术需要坚实的理论作为基础,要构建坚实的基础,课堂教学就成为了一种重要的途径。但传统的形式已经没办法满足学生的需要,这就需要在课堂的理论教学中引入新的理念和方法,改变传统的教学观念。活跃课堂气氛、变通讲述方法最重要。数控技术是一门较为枯燥的学科,没有有趣味的理论知识进行讲解,也没有经典故事可供引用。所以,要让课堂的气氛真正地活跃起来,就必须引入新的教学方法。
充分应用多媒体教学就是这里面之一。例如在讲授数控系统的组成时,教材上给的概念很具体,但是缺乏新意,很容易讲述但是初学者很难理解。尤其是初次学习数控技术的学生更是没办法理解数控系统中各组成部分的含义、功能,没办法理解数控装置到底是个什么设备。只采用讲述的办法无法收到很好的效果,而制作成多媒体课件后效果会截然不同。把系统的组成框图制作成图片,使用动画的方式,表示一段输入信号从控制介质经数控装置输入到伺服系统,并将该信号以动画的特点说明其被放大处理后驱动机床的运动部件和驱动机床进行动作,同时在系统的检测装置将检测机床实际运动的检测信号反馈回数控装置和输入信号作比较,并调整机床的运动状态。经过多媒体动画演示后,学生不但理解了系统各组成部分的功能,也了解到机床检测装置对机床的重要性。在讲述数字控制机床的种类及特点时,把很多类型的数字控制机床配以动画过程,演示数控机床的加工、生产的全部过程和普通机床的加工、生产的全部过程相比较,很直观地展现出数字控制机床的性能特点,让学生看后一目了然。
在教学活动中引入多媒体技术,使课堂的气氛也活跃了起来,而这从静态的讲述到动态的演示、从书本上不动的文字到屏幕上的动画,使学生在理解上更深入,也让枯燥的讲述过程变成了互相的交流。这样不仅提高了学生的学习兴趣,还可使学生在轻松的环境中进行思考。
理论来源于实践,实践需要理论进行指导。数控教学更是如此,只有理论和实践很好地结合才能够收到比较好的效果。
系统地讲授数字控制机床的理论知识、培训编程和加工工艺路径的拟定。内容有:讲授数控车床的定义、工作原理、系统代码、编程等,使学生的认识过程达到“面―点―面”,即由对数字控制机床的初步了解再扩大到对整个数控生产线的了解。之后指导教师让学生分组进行现场实践,包括教师讲解数字控制机床的操作面板、数字控制机床的伺服系统,还有一些机床的动作指令,留给学生足够的时间在机床上进行实践操作,培育学生实践操作能力,将理论知识应用于实践。
在讲述编程时,还给学生准备一些图样让学生进行练习,同时还给学生提供一些已加工的零件。因为只用工件的图样不会有很好的效果,毕竟图样不能完全地把零件的所有特点表达的非常清楚,学生也很难理解所编写的程序到底加工出一个什么样的工件,而给学生一个已加工过的工件,效果就比较好。对于初学编程的学生,需要将零件的图样和零件结合起来,让学生明白程序加工后就是这一个样子,这样既省了对零件的特点进行讲述,又把被动的讲述变成学生主动的思考,使学生根据零件的几何图形思考编程过程中存在的问题。例如数控车床(FANUC系统)中零件在工艺流程中粗车循环指令G71、G73的循环起点的设定,螺纹车削过程指令G92、G76的起刀点以及进刀量和退刀量的设定等等。这一转换不但提高了学生学习的效率,而且使学生在学习过程中掌握了正确的学习方法。
学生学习数控技术的目的是应用到生产的全部过程中去。让实践课结合生产,让学生在实际生产的全部过程中进行实践。数控技术是一门先进的机械加工技术,它的最终目的是服务于生产,而教学的要求不同于对产品的要求,在教学实践操作的流程中,学生的零件的某个部分的尺寸不合格的情况时常发生,但这样对他的实习成绩不会有太大的影响,而在生产中如果类似的情况出现,这个零件就成了废品,直接影响到生产的经济效益,这样做才能够使学生在实习过程中的态度发生转变,他自己生产的产品有没有价值一看便知,使学生对自己生产加工的产品有一个价值观念,这样他对待数控技术学习的态度也会自然地发生变化。
摘要:数控技术是一门新兴的技术学科,数控技术课程是数控类专业必修的专业基础课程。通过本课程学生能掌握数控原理、插补原理、伺服系统、检测原理等基本知识,掌握典型的数控系统的应用与操作,以及数字控制机床的编程知识;熟悉相关的仿真软件和CAM软件的应用。本文根据数控技术应用课程的特点,指出当前数控技术课程教学中存在的问题,提出了提高和解决数控技术应用课程教学质量的方法和途径。
目前,随着数控技术教育的普及,职业院校数控技术课程教学面临着种种问题。这种情况严重制约着职业院校中数控专业的发展,有必要予以格外的重视,进行深入研究。
现根据数控技术课程的特点,从数控技术课程存在的问题提出对应的的解决办法和途径。
1、数控技术涉及面广。数控技术涉及到加工工艺方面的知识、机床及机床夹具方面的知识、刀具及刀具材料的知识、金属切削原理、工件材料、机电技术方面的知识、数字控制和计算机技术、CAD/CAM一体化技术、FMS、CIMS软件技术、信息流管理与控制等等。
2、软件技术更新快。目前,数控技术正在发生根本性技术更新,从专用型封闭式开环控制模式,向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在现代集成化基础上,数控系统已经实现了小型化、薄型化,而且综合了计算机、模糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高效控制,工艺流程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理;
3、课程实践性强。数控技术是实践性很强的一门学科,数控技术教学中每一个环节,如数字控制机床伺服系统分析,机械结构分析、加工工艺分析、数字控制机床故障诊断与维修以及数控编程与操作等,都必须用相应的实训教学来加深加强理论教学的效果,通过实操来验证理论教学。离开实践,既不能培育学生的数控编程能力、数字控制机床的操作能力,也不能培养数控系统的维护能力
1、适合的书籍太少。目前,适合职业院校使用的数控技术课程的书籍还是太少,教学上所使用的书籍从内容上还比较肤浅,大都比较重视理论,真正适合实训教学的还比较少,在实训教学操作中碰到的难题和集中问题在教材中基本没有体现。而且深入反映科技前沿技术的教材缺乏,适应高层次人才培养的高质量教材更少。数控技术的特点是更新快,很多教材知识体系还停留在十年前。另外没有与本校实训设备的数控系统配套的教材。市场上相关的教材对每一种数控系统都是泛泛而谈,没有针对性。
2、专业师资技术不过硬。很多职业院校从事数控教学的教师都是高校毕业直接从事数控教学,或者从别的机械基础专业转数控方向。在理论教学上,没有过大的问题。但是这些老师都会存在一个问题,他们自己本身对于机械加工都极其欠缺生产实践经验,在数控技术教学中根本不能很好的把理论和实践结合起来。导致教学过程按照概念照本宣科,枯燥无味,学生学不到线、忽视传统实习项目。很多职业院校不怎么重视传统实训项目,由于师资和场地的原因,传统实训简单走过场。传统的实习项目车工、钳工、铣工、磨工等工种对学生动手能力的培养作用很大,在实训过程中不容忽视。只有通过这一些传统项目的实训,学生才能够真正掌握加工参数的重要性,从而掌握刀具的磨削和使用,才能体会材料与刀具、刀具与加工参数之间的关系,进行数控编程时选择加工参数才会更合理。数控专业学生不通过普通机床实习直接去操作数字控制机床是不合理的。
4、教学内容不太规范。很多职业院校安排课程,数控编程前期安排的课程对于数字控制机床的机械结构、伺服控制管理系统、刀具及数控加工工艺方面的知识相对安排较少。数控技术作为一门专业基础课,许多实质性技术和最新技术讲授得不够深入,往往停留在书本概念上,新功能、新技术的讲授也跟不上技术发展的理论,理论联系实践探讨的深度不够,课程教学内容不够深入和前沿,导致学生只知道是什么,不知道为什么。
5、实训教学环节条件较差。一部分职业院校学生的实训教学远远达不到要求,实训内容还存在着很大的缺陷,实训时间安排不够,实训课题脱离生产实际,没有系统性,学生对数字控制机床的认识还有相当的距离,对于数字控制机床的了解也仅停留在熟练使用操作面板上,对于操作的流程当中出现的具体问题还不能应对。
1、加强数控专业校本教材的开发。针对现在市场上合适的教材少的问题,结合本校实训设备的数控系统,加大校本教材的开发,将学生实训操作中碰到的难题在教材中一一解决,并且邀请生产企业技术岗位的人员参与编写,结合企业产品加工中出现的问题,以企业产品实例为课题,多编写实例。这种方法,在实践中,已经取得了比较好的效果
2、加强数控师资培养。数控技术课程的师资和那些专业基础课教师相比,所需要接受的专业训练和从教资历有很大的不同。他们既需要有扎实的理论,更需要有相当的生产实践经验。在师资培训方面,不仅要邀请不相同的领域的数控技术专家来学校定期讲座培训,了解最先进的前沿技术的发展和应用。更要有计划的选派一部分任课教师深入到生产实训基地参与数控技能培训,也可以深入工厂进行专业技能培训,弥补我们的教学、实验、实训中存在的缺陷。
3、重视传统实训项目。数控专业的学生在操作数控车床之前一定要进行普通车床的实习,掌握切削用量对加工的影响,掌握常规零件加工工艺。在操作数控铣床、加工中心之前一定要进行普通铣床的实习。因为传统普通机床的实训,直接决定着数控水平的高低,所以机加工基础的强化,是数控实习的重点。职业院校根据本校数控技术专业学生人数建设数控实训、实验基地的同时,也要配套建设传统实训基地。
4、改善教学实训环节。因为数控技术课程不但具有理论知识面宽,而且具有很强的实践性和应用性,所以需从系统出发,安排学生更多的实验、实训时间,才可以做到满意的效果。教学安排中要注意实践教学所占比例,并使理论教学与实践教学交叉进行。为使学生对已有知识做到融会贯通,在设计实训课题时要注重循序渐进,能够发挥学生的主观能动性。
5、采用合适的教育学生的方式和教学手段。数控技术课程部分章节的内容很抽象,刚开始有效学习数控技术的学生仅凭文字很难理解数控系统中各组成部分的含义和功能,也没办法理解数控装置到底是个什么设备,很难理解检测信号反馈的意义在哪等等一系列的问题。如果仅仅只采用课堂讲述的方法是无法达到很好的效果的。
采用多媒体辅助教学,制作多媒体课件,比如在编程坐标系的教学中,展示机床坐标系与主轴卡盘关系,加入工件后,描绘出编程坐标系所在位置,用不一样的颜色亮点显示机器零点、换刀点,让主轴卡盘动画闪烁,在视觉上产生一种转动感觉,对于理解直径编程起到重要作用。
采取比较法教学,比如,在介绍数控车床时,采用比较法。采取比较法,使整个教学内容清晰有序,使学生在比较、归纳、总结的过程中,加深对数字控制机床的认识。
采用分组讨论法。在实训后期,能结合学校产品或企业产品,将学生分成几个团队,每个团队针对产品拿出自己的设计的具体方案、工艺方案、加工方案。给定时间让他们自己完成整个零件,老师再比较优劣,引导分析原因。还学生主动思维的空间,避免了教师是主角,大部分学生是听众的教学模式。
采用仿真实训辅助教学,在数控实训中,适当的教学辅助手段是必需的,在编程教学中适当利用仿真软件,能够完全满足学生们检验编程的程序的正确性,也可以部分的代替数字控制机床进行实践操作学习,增加工位。为了弥补仿真软件的不足,可以让学生们通过仿真软件和实际机床轮流实训,这样能充分理解切削用量概念,掌握获得工件加工质量的方法。
6、培养学生兴趣。在进入数控技术课程学习时,组织学生观看有关柔性加工系统、柔性加工单元、柔性自动化装配线和数控机床概述等录像带,到工厂参观数控车、数控铣、数控线切割、加工中心等设备和现场生产,使他们对数控加工有一定的认识。通过直观的了解,学生的学习热情容易被激发起来,才会充满兴趣地投入数控专业学习。如果还是采取老师满堂讲,学生被动听、黑板上板书开机床的教育学生的方式和手段,很难引起学生对数控技术课程的兴趣。
7、合理节省实训材料。部分职业院校为降低实训成本,有意识的减少教学环节、减少实训时间等。其实能够最终靠合理节省实训材料达到降低实训成本的目的。数控实训实习实训材料全部采用钢料加工不太现实。为降低成本,提高安全系数,在实训初期可先不用钢,而用其它材料来加工。初期可以采用石蜡,塑料棒等材料制成的产品,减少实训初期学生对机床操作不熟练造成的失误,但是,在用其它材料代替钢件加工过程中,切削用量是无法体会的,因此,在实习最后采用铝及钢来加工。更换材料的时间安排应视不同学生的情况灵活决定。
数控技术与编程是机械工程专业的一门主干专业课程,是一门综合性、实践性很强的课程,它牵涉到机械制造技术、测量与公差、数控工艺与设备、数控原理、数控编程等专业理论知识,其实践性强,实训设备投资经费大[1]。如何为数控技术与编程课程教学提供切实可行的教学方法和手段,提高学生的理论水平和实践能力,一直是各高校本科课程教学改革研究的主要课题[2]。大连交通大学机械工程学院在数控技术与编程课程的改革中,将先进的教学理念引入课程教学过程,以德国KELLER数控仿真软件为基础,对传统的教学方法、教学内容进行改革与优化,取得了良好的教学效果。
1.理论与实践脱节。在传统教学中,课程的理论教学一般采用的是单一的、以教师为中心的学生被动接受的“灌输式”教育模式[3]。由于数控技术与编程课程实践性强,单纯的理论教学对于缺少实际加工经验的学生而言,内容会显得枯燥,使学生学起来感到抽象、难学,很容易让学生产生厌学情绪,教学效果不理想。
2.数控机床设备不足。数控技术与编程课程,实践性很强,学生要想利用正常课堂授课的短时间内学好这门课,必须将理论与实践相结合,由于数控机床品种繁多且价格大多较高,数量必然有限,教学设备大多会不足,因而造成学生操作实训少、学习效果差。为了解决上述问题,必须寻求一种资金投入少,但是效果明显的数控编程课程新教学培养模式。数控加工仿真系统软件在教学中的合理运用是解决这一问题的有效途径。
二、基于德国KELLER数控仿线.德国KELLER数控仿真软件简介。KELLER SymPlus CNC仿真模拟软件是德国凯勒软件有限公司开发的系列产品[4]。它利用二维、三维模拟仿真的方法和大量的图、加工参数、名词解释和练习题,对CNC数控设备工作过程与原理、PALplus练习模块、CAD/CAM功能模块、车铣钻削加工编程、系统控制理论等,进行教学演示和仿真训练。通过这套仿真模拟软件的使用,可以达到各种CNC设备操作实训目的,大大减少昂贵的设备投入。凯勒CNC软件最主要的特点是易于操作、由浅入深、综合性强。整个软件由若干个系统组成,即:动态虚拟车间与机床设备、PALpuls多媒体模拟与仿真、FANUC与西门子控制系统仿真教学模块、CAD/CAM仿真模块。它涵盖了从基础培训到初级编程再到专业的制造加工编程的CNC和CAD/CAM技术,具备了现代的教学方法的特点。
2.KELLER仿真软件应用到数控理论教学中。在进行数控机床的工作过程的理论教学时,对于由数控程序到机床的执行动作过程,一般要有对输入指令进行译码、寄存和运算,向系统的各个坐标轴的伺服系统发出指令信号,经过驱动电路的放大处理,驱动伺服电动机输出位移和速度,实现进给运动的这样一个过程。但是,教学中由于学生对机床本身结构等知识了解较少,单纯的理论教学会显得枯燥,使学生学起来感到抽象、难学。利用KELLER数控仿真软件的Dynamic Virtual Workshop模块,如图1所示,给出了数控机床工作工程中,加工信息流动的方向与方式,形象地给出了机床的工作过程,使学生一目了然地学习到了数控理论知识。
3.利用KELLER软件进行数控关键知识点的教学。在数控车削加工中,刀尖处常带有圆弧过渡刃。一般数控装置都有刀尖圆弧半径补偿功能,为编制程序提供了方便。有刀具半径补偿功能的数控系统,编程时不需要计算刀具中心的运动轨迹,只按零件轮廓编程[5,6]。
为了解释清楚上述的数控编程的关键知识点,利用KELLER软件,如图2(a)(b)所示,当不考虑刀尖圆弧半径补偿时,会产生少切和过切现象,图中黄色线为要求的编程轨迹,再没有考虑半径补偿时,切削后的结果如灰域所示,可以看出产生了较大的误差。然而,在带有补偿功能的数控系统中,使用了G42的补偿指令后,依然按照要求的编程轨迹进行编程,这可以加工出与要求完全一致的实际轮廓,不会产生加工误差,如图2(c)(d)所示。
4.利用KELLER数控仿真软件进行手工编程教学。G71外圆粗车循环指令就是数控车床上经常使用的复合循环指令之一,适用于多次走刀才能完成的内外圆柱面、圆锥面的加工[7,8]。虽然G71指令功能强大,能够简化编程,但是在使用过程中,特别是在教学过程中,对于G71的复杂的走刀路线(和指令参数的含义,学生很难理解。此时,利用KELLER软件的PALpuls模块、控制系统模块,可以在实现G71编程以后进行二维及三维模拟(如图3所示),可以清晰直观地理解G71要指令的格式与使用要求,很好地完成车削加工关键指令的教学工作。
5.利用KELLER数控仿真软件进行CAD/CAM教学。由于交互式图形编程具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查和修改等优点,已成为目前国内外先进的CAD/CAM软件所普遍采用的数控编程方法。交互式图形编程的实现是以CAD技术为前提的。目前,绝大多数的数控编程软件同时具备CAD的功能,因而CAD/CAM编程也是数控编程教学中一个不可或缺的部分。
利用KELLER软件的CAD/CAM模块中的几何\工作计划\模拟器子模块功能,首先利用几何模块中的相关工具建立被加工件的几何图形,建立被加工件的工作计划,如图5(a),工作计划建立以后,可以利用仿真功能模拟演示其工艺流程,如图4(b)所示,最后确认加工无误以后就可以生成满足要求的数控代码如图4(c)。通过以上的工作学生可以直观地学习CAD/CAM数控编程技术,较好地掌握交互图形编程方法。
1.提高了数控编程课程的教学质量。数控仿真教学软件的使用,摒弃了原有的空洞的理论教学,而是将多媒体和仿真软件灵活运用到教学过程中,使教学过程具有互动性。数控仿真模拟了真实机床加工条件与加工过程,在对学生进行演示加工的过程中,把书本中抽象、笼统的理论转化为形象、具体的印象。学生在自己动手进行仿真编程的过程中自然而然地学习到了书本上的相关知识,也加深了对知识要点的理解,主动性与积极性大大提高,取得更好的教学效果。
2.有效降低了教学成本,提高了效率和安全性。利用虚拟机床代替实际机床,弥补了设备和师资的不足,仿真软件的教学方法,纠正了原有的“吃大锅饭”的课堂“填压式”的教学方法的弊端,让学生通过操作训练,达到一对一、手把手的教学效果,既保证了学生用最快的时间学会所要掌握的知识,提高了学习效率,同时又能有效地避免初学者直接上机床进行操作可能出现的各种错误现象,实现了学生对基本数控编程知识的迅速掌握。
由于数控技术的发展,出现了各种创新的数控机床、种类繁多的数控加工刀具、加工工艺与加工方法,而与之相适应的数控技术与编程课程的教学,往往受到了有限的资金投入和设备投入的限制。所以以现有的有限教学资源为基础,在不增加硬件设备的前提下,充分利用Keller仿真软件的进行辅助教学,必将对数控加工与数控编程等课程的教学起到更大的推动作用。
[1]王海根,马剑.仿真软件在数控技术课程教学中的应用[J].实验室研究与探讨,2007,(11).
[2]孙业荣.应用型本科人才培养模式下的数控技术课程教改与探索[J].装备制造技术,2011,(1).
[3]丛娟,丛树林.基于数控仿真软件的数控加工工艺与编程课程改革[J].辽宁高职学报,2011,(3).
[4]李文杰,杨承涛.德国Keller数控仿真软件在职业教育中的应用研究[J].价值工程,2011,(5).
[5]丁静,杨春燕.刀尖圆弧半径补偿在数控车削中的应用[J].组合机床与自动化加工技术,2009,(12).
[6]徐卫东.刀尖圆弧半径补偿在数控车削加工中的正确应用[J].现代制造,2008,(7):92-94.
[7]陈艳巧,肖国涛,戴曰梅.复合循环G71指令在数控车削中的应用[J].硅谷,2012,(1).
随着计算机及控制技术的发展,数控加工设备在机械加工领域已广泛应用,其对复杂形状零件的加工能力、高加工精度及生产效率是普通机床无法比拟的,为让学生掌握数控加工设备,我校在机电工程学院全部专业金工实习中开设了数控车床加工实习,既为后续课程《数控技术》的学习打下良好的基础,同时也为学生学习其他数控设备操作起到入门的作用。数控车床实习研究的比较多的是中专、高职高专的教师,一般是从学生如何掌握操作车床的角度研究,一些高校也进行了这方面的研究,大多是从某一具体的问题进行研究探讨。本文就实习教学中出现的问题进行分析,提出改进措施,可提高本科生数控车床实习效果。
数控车床实习是在学生操作过3天普通车床的基础上进行实习的,其实习内容主要有:正确开机、面板操作、试切对刀、简单指令、自动切削。设备为沈阳机床集团生产的CAK3665数控车床,控制系统为广州数控设备有限公司生产的GSK980TDb车床数控系统。
数控车床实习作为金工实习中车工实习的一部分,时间短,内容多,学生以前从没接触过数控设备,操作起来比普通设备难度大,另外在参加金工实习的所有专业中只有机械设计制造及自动化专业有《数控技术》后续课程,因此,学生学习兴趣不高,处于被动学习状态。
学生在试切对刀过程中,对所用卡尺不能正确读数,出现问题主要是单位搞错,往往读出的数据以厘米为单位,在刀补界面输数值时出错;有的学生根本不懂游标卡尺读数原理的,读数读错,由于学生们爱面子,不会读数也不问,导致数控车床实习失败。
设备越复杂,学习操作时越困难,数控车床的操作学习远没有普通车床容易学习,尤其在学生学习对刀时,由于对对刀要求及原理的不理解,总是不能正确进行对刀,这时明显指导教师不够用。
对于农业院校的工科本科生来说,金工实习因种种原因,重视程度不够,尤其随着科学技术的发展及社会的需要,现代制造设备如数控设备及特种加工设备添加到了金工实习中来,由于该设备的动手实习操作需要一定的理论知识,加之学生在校学习往往就是以获得该课程的学分而学习,学生们学习兴趣不高,仅仅混个学分而已,不能像其它传统的金工实习工种那么认真。针对这种现象,借助于现代网络技术,以视频的形式介绍数控设备在现代机械制造业中的应用,以及学生在数控制造行业的就业前景;把数控车床实习内容按模块做成集声音、图像、动画及、文字为一体的多媒体课件,放到微信群中供学生学习使用。以此来弥补学生在数控车床实习操作前补充的理论知识不能完全掌握的现状,并解决了学生不爱向教师、其他同学请教的现实,给足学生面子,提高其学习兴趣。
(5)以普通车床上加工零件的零件为例,进行编程并进行指令的讲解,指令主要包括T、M03、S、G00、G01、F、M30这7个基本指令,学的快的学生可增加G02、G03、G32这3个指令,要求学生在听完教师讲解、演示之后,能对普通车上加工的零件进行编程、输入和自动切削加工,并能按教师的要求进行同类零件的加工。每一模块都做成多媒体课件,供学生听完讲解后能对着课件进行独立操作。
实习教材与理论教材有很大的不同,实习教材必须根据自己学校的实习设备、教学大纲进行编写,这样才能在实习过程中发挥作用,起到按步骤指导能够自学的作用。往往所购买的实习教材所依据的设备与本校所用设备不一样,只能起到参考的作用,而不能起到指导的作用,为此,在参阅设备说明书、依据教学大纲及指导教师多年指导学生的经验基础上编写了一本《数控车床实习教材―GSK980TDb系统操作与编程》指导书,来满足不同层次学生在实习过程中的需求。
数控车床实习指导的特点就是学生开始入门时很难,每一步都得指导教师现场指导,教师不够用,为此数控车床实习中应发挥学生的团队精神一部分先学会然后再教其他学生,在教其他学生的过程中提高自己。其具体做法是先重点指导5名学生,让他们先学会数控车床操作所需要的基本技能,然后让他们每人负责指导一台数控车床上的实习学生,指导老师腾出时间巡视每台车床,发现问题及时解决,这样明显提高了指导效果,并培养了学生领导能力及团队协作能力。
前期数控车床实习一直没有特别强调考核,本着以学生为本,以不给学生压力、快乐学习的宗旨,本想让学生自由学习,掌握更多的知识,实践证明没有考核就没有认真学习的学生,包括理论课学习好的学生,为此增加考核,来提高学生掌握数控车床的操作能力,其具体做法是:出勤率(40%)+编程操作(30%)+答辩,也就是随机询问(30%),这样做首先是保证学生实习操作的时间,通过答辩,询问一些问题看学生理解的程度,不以最后结果即编程操作为唯一考核标准,目的是使学生真正掌握数控车床操作的基本要求。
数控车床实习是为学生了解现代制造技术,适应我国提升制造水平的要求而开设的金工实习的一个实习项目,只要坚持以学生为本,对学生进行全面严格的训练,必将对学生今后的学习、就业及工作产生积极的作用,同时也为我院实施的农业工程卓越工程师计划起到积极的推动作用,也符合中国2025制造计划的要求。
[2] 陈硕.在数控车床实习教学中激发学习的兴趣[J].中国机械,2014(23):172-173.
《数控机床编程与操作》课程是高职院校数控专业的一门核心课程,也是一门实践性较强的课程。该课程要求学生通过学习,掌握一定的编程知识及操作数控机床的能力。因高职学生对理论学习的兴趣一般都不高,先理论后实践的教学模式往往会造成学生在实践的时候什么也不会,使教学陷入困难的境地。《数控机床编程与操作》课程主要内容包括:数控机床基本知识、数控车床编程与操作、数控铣床编程与操作、加工中心编程与操作、数控线切割机床的编程与操作、自动编程软件的应用等。这些内容实践性强,需要将理论上所学的各种数控机床的编程及加工知识运用到实际的机床上去。这样才能让学生真正掌握正确合理的编程方法和机床的操作技能。
理实一体化教学法即理论实践一体化教学法。突破以往理论与实践相脱节的现象,教学环节相对集中。它强调充分发挥教师的主导作用,通过设定教学任务和教学目标,让师生双方边教、边学、边做,全程构建素质和技能培养框架,丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。在整个教学环节中,理论和实践交替进行,直观和抽象交错出现,没有固定的先实后理或先理后实,而理中有实,实中有理。突出学生动手能力和专业技能的培养,充分调动和激发学生学习兴趣的一种教学方法。
理实一体化教学要有与专业相配套的教材。传统的教材一般都强调理论的全面性和系统性,不能适应理实一体化教学的需要。理实一体化教材要摒弃传统的专业教学课程方案,根据教学目标和任务,将各个知识点分解实践训练任务,有计划地开展技能训练。在训练中让学生知其然。教师将学生实践中出现的问题,用专业理论知识来加以解释,使学生知其所以然,从而实现理论与实践的有机结合。《数控机床编程与操作》课程教材应根据高职院校对技术应用型人才的专业技术能力培养要求编写。在内容组织上,注意以社会需求为目标,以技术应用能力为主线,注重理论联系实际,并以够用为度;编程与应用部分应注重实用性、先进性和可操作性。
1.课堂讲授加仿真演示相结合。课堂上讲授数控机床的编程与操作,首先通过仿真软件将一台仿真机床展示在学生面前,让他们认识数控机床的基本结构和操作方法。在接下来的授课过程中会接触数控机床的编程,数控机床的程序由各种功能指令组成,一次讲解很难让学生理解指令的用法及编程规则,所以老师在讲授过程中可以通过数控机床仿真软件演示每一个指令的用法,这样不仅加深学生对编程指令的理解,同时也熟悉数控机床的基本操作。例如,数控车床的编程与操作这部分内容的学习,首先通过仿真软件让学生对数控车床的基本结构,操作方法及注意事项有感性的认识。接下来是数控车床编程的基本指令的学习,每个指令的学习又可以通过仿真软件进行演示,让学生真正理解每个指令的用法。最后,对车削加工零件进行编程及仿真加工,为实际操作数控车床加工做好准备。传统课堂讲授模式一般是先介绍编程指令的功能、编程格式等,很难让学生学会指令的实际用法,课堂讲授的同时加入仿真演示很好的解决了这一问题。
2.实训车间操作示范。经过课堂上的理论学习及仿真演示,学生还没有达到可以独自操作数控机床的程度,因为操作仿真软件和操作实际机床还有很大的区别,学生即使对数控机床的编程很熟悉,对仿真机床的操作也很熟练,但面对实际机床也会存在畏惧心理,这时要求授课教师进行操作示范。操作示范场所安排在实训车间,操作示范的内容包括:机床的操作流程、数控加工程序的输入、加工工件装夹、刀具的安装、工件的加工过程、加工结果的分析。操作示范完成后,学生对数控机床加工的整个过程有了基本的了解,对课堂上所学理论知识有了更深刻的理解,为下一步的实践打下了基础。操作示范要求示范教师要一边示范,一边将理论知识应用在操作示范过程中,让学生不仅学习了数控机床的操作,也理解了课堂上所讲的理论知识。
3.学生练习加教师指导。有了前期学习的基础,学生可以开始实际加工练习。加工练习场所是实训车间,教师进行现场指导。这一阶段的主要内容是学生练习数控机床操作加工的基本技能,教师在旁边观察学生的操作方法,发现问题及时给予帮助,让学生能真正学会、学好数控机床的操作技能。练习结束后,教师总结学生练习过程中存在的问题,结合课堂讲授的内容,找到解决问题的方法,让学生能用理论知识去指导实践。例如数控车床加工练习,先给学生零件图纸,首先是对零件图纸进行分析,制定合理的加工方案。然后是进行数控程序的编制,程序编好后输入数控系统,检查校验,最后安装毛坯来加工。
实施理实一体化教学不同于理论教学,也不同于实习实训课。不同于理论课是因为在上课的同时要求学生动手,不同于实习实训课是因为在学生动手的同时随时要停下来讲授理论。所以对教师的要求非常高,因为在学生做项目的过程中随时都可能遇到问题,这就要求老师能够及时处理。这些问题包括动手方面的,也包括用理论知识去解释动手过程中的问题,所以理实一体化教学的老师不但对自己的学生有多少能力了如指掌,同时对实施理实一体化教学的设备要运用自如,运用自如不但要会,还要会调,更会简单的维修。针对这些要求,学校应组建一支业务能力比较高、肯钻研、要求上进的师资队伍,这样才能正常的开展理实一体化教学。
理实一体化教学模式旨在使理论教学与实践教学交互进行,融为一体。一方面,提高了理论教师的实践能力,实训教师的理论水平,培养了一支高素质的师资队伍。另一方面,教师将理论知识融于实践教学中,让学生在学中干、干中学,在学练中理解理论知识、掌握技能,打破教师和学生的界限,教师就在学生中间,就在学生身边,这种方式可大大激发学生学习的热忱,增强学生的学习兴趣,学生边学边练边积极总结,能达到事半功倍的教学效果。但班级人数较多会在一定程度上影响理实一体化教学的效果,合理的班级人数应该在20人左右。
理实一体化教学不仅仅是理论教学与实践教学内容的一体化,也是教师在知识、技能、教学能力上的一体化,同时,还包含教学场所的一体化。因此,“理实一体化”绝不是理论教学和实习教学在形式上的简单组合,而是从学生技能技巧形成的认知规律出发,实现理论与实践的有机结合。开展理实一体化教学一定要认真分析课程性质,充分利用教学设施,调动学生学习积极性,真正通过理实一体化教学提高教学效果。
[1]杜家熙.数控机床编程与操作[M].北京:机械工业出版社.2011.
[2]赵华.数控机床编程与操作模块化教程[M].北京:清华大学出版社.2011.
随着现代技术的迅猛发展,数控技术在机械制造业已迅速地被广泛应用,目前,在经济发达的珠江三角洲地区的各类企业中,已普遍使用了数控设备进行生产。因此,数控技术的应用在很大程度上决定了地区的发展速度和企业的竞争力,可以说,21世纪机械制造行业的竞争主要就是数控技术应用能力的竟争。为了能培养出既懂现代技术,又具有实践生产力的新型人才,笔者进行了很多探索和研究,在几年的教学实践中,既遇到教学的难题,也尝到了解决难题的乐趣,积累了一定的教学经验,现将数控编程课程教学的一些问题进行探讨。
教学对象素质较低,主要表现在文化理论基础差,自控能力弱,思想上不求上进等几方面。而生源的这些问题给教学自然地带来了很大的影响:主要是给正常教学带来了很难克服的困难。
数控专业是一门实践性很强的专业,需要学生在讲解理论的同时及时地进行实践操作以加深理论理解。如果不能及时地理论联系实际地教学,那就很难有好的教学效果,而众多的学生实习需要有数量较多的昂贵的数控设备,这使许多学校力所不及。
目前大多数学校的老师都是由其它课老师转型而来,不但在实践操作能力上不行,在理论上也边学边教,任课老师需要学习的知识很多,理论与实践提高的空间还很大。虽然教师学习的热情很高,花的气力也很大,但由于教学任务重,培训机会少,知识更新慢,跟不上技术发展的需要,很难适应教学方面的要求。
以上教学中存在的问题是目前各校的共性问题,是大环境造成的,一时难以改变,也非一校所有,为了在现有基础上搞好教学,我针对上述存在的问题,进行了大胆探索,得到了一定的经验与体会。
首先,在学生学习能力,素质差的方面,我采用由浅入深,分阶段教学的方法进行,具体做法是:针对学校学生综合素质差,理解能力有限,选择合适的例题,分阶段,有步骤进行教学,我改变了教材一开始就讲如何编程,用较难形状编程的例子的方法,先举了一个只有单一动作的例题进行编程,给学生示范,并在机床上操作演示给学生看,学生看到了操作成功后,对单一的程序有了初步认识之后,进一步给他们讲解有关程序的格式、内容及国家标准规定的指定数控代码,让学生记、背熟练。接下来我就讲几种常见轮廓形状的加工程序的设计,再根据教科书上的几何形面结合的例题讲给学生听,这样由浅入深,层层深入的处理后,学生就能接受了。这样分步骤教学也不是一开始就想到的,是在实践中发现学生不能接受这个新事物时才发现的,这使笔者体会到,作为教师应该了解和熟悉教学对象,然后,根据对象的不同,认真把握和处理好教学内容,找出适合学生的教育学生的方式,是十分重要的,有了合适的方法,不但能按完成教学计划,在教学上还能做到不能做到的事半功倍。2、如何解决教学条件差,实习设备不足的问题
在教育学生的方式上,理论与实践分段进行,构建“实践―理论―再实践”的教学方法,做到早实践、多实践、实践教学不断线)理论教学环节
②教学内容以“必须,够用”为度,少一点公式推导,多一点应用实践,删繁就简,确保重点,突出针对性和应用性。例如:在讲“数控编程与操作”的内容时,理论方面应着重从编程思想与方法出发,将涉及到的工艺分析、程序的代码、结构、格式及数值计算进行详细讲解,多一些编程操作实例,突出实用、实践,而无需对数控系统或数字控制机床的维护维护保养等知识讲解。在教学中要充分与实践相结合,采用精讲多练,边讲边练,讲练结合的形式。
数控专业是一门工程实践很强的学科,课程中的内容较多都要涉及至各种机械的结构及机构的传动,运动原理。随着计算机、多媒体和网络技术的迅速发展和广泛应用,数控专业的课堂教学应进入数字化时代,可以购买相应的多媒体教学光盘或教师自己制作多媒体课件来授课,以到达良好的教学效果。
实习教学是数控专业的一个重要环节,由于数控加工牵涉到机床、夹具、刀具、工艺路线、切削参数及编程方面的知识,由于数控设备少,我们可先在普通设备上培训有关知识,避免一开始就就让大批学生涌向数量不多的数控机床,等到相关知识准备好了,需要进行程序运行时才上数控机床,这就大幅度减少了数控机床的工作量,从而缓解了设备不足的压力。因此,我建议实习应按普通机床加工(如普车、普铣)仿真模拟训练数控机床操作三步进行,其中,普车普铣旨在让学生掌握主要的机械加工工艺与装夹方法。训练其对不同材料,不同零件,采用何种工艺路线,及在不同的工艺路线、不同的主轴转速、进给速度及切削深度条件对工件的形位精度产生的影响。培养学生对切削加工参数和工艺路线制定的感性认识。仿真模拟训练主要是培养学生对编程指令和机床面板的熟练程度,为在数控机床上的操作打下坚实的基础。避免因指令不熟而损坏数控设备。
教师是课程建设与组织教学实施的主体,其素质高低直接影响课堂教学目标的实现,而数控专业又是一门工程实践性的学科,且发展很快,对从事数控专业的教师而言,应既是知识的传播者,也是实践的示范者。目前,中等职业教育学校的专业教师,大多是从学校到学校,缺乏实践这一环节的训练,在动手能力的培养上还有待提高,同时,由于该专业的特点,在理论上还需加强专业学习,把教材钻深钻透。因此,作为数控专业的教师必须加强“双师型”能力的培养。作到台上能讲,台下能做,理论联系实际,才能真正地把这一门课上好。而要做到这些,任课老师积极主动地投入学习,是十分重要的,但光有老师一方面的积极性是远远不够的,为了让老师尽快向双师型过渡,学校对教师的关心和培养,更为重要。学校应尽量为教师的理论提高创造必要条件,争取多让老师参加社会或高校的理论培训和学术交流,让教师能熟悉和了解数控技术的发展、动态和方向。及时掌握最新理论,在实践上,学校也应鼓励和支持教师积极参加实践操作,参加实习指导,为教师提高动手能力提供更多更方便的条件。
综上所述,针对目前的学习对象,教什么?怎么教?对教学内容的处理,教育学生的方式的改进,实习设备的投入,双师型教师的培养这几个方面都将直接影响到数控人才的培养。