《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程教學(xué)改革與實踐

劉美娟，張永康

（蘇州市職業(yè)大學(xué)，江蘇蘇州 215011）

《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程教學(xué)改革與實踐

劉美娟，張永康

（蘇州市職業(yè)大學(xué)，江蘇蘇州 215011）

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，高職教育發(fā)生了深刻的改變，課程體系、教材、教學(xué)內(nèi)容、方法和手段等方面的改變迫在眉睫，文章就以《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程為例，從多個方面提出了改革的思路和方法。

數(shù)控系統(tǒng)；改革；教學(xué)內(nèi)容；方法手段

為了適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)的要求，筆者所在學(xué)校數(shù)控技術(shù)專業(yè)進(jìn)行了課程體系改革，其中，《數(shù)控原理與系統(tǒng)》課程優(yōu)化為《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程。該課程是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，是涉及多學(xué)科領(lǐng)域的綜合性課程。該課程理論性與實踐性都非常強，通過理論知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握機床數(shù)控系統(tǒng)的各組成部分的功能、控制原理。通過實踐操作，使學(xué)生掌握機床數(shù)控系統(tǒng)的安裝與調(diào)試技能，為今后從事數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)等工作打下堅實的專業(yè)基礎(chǔ)。其前期課程有電工學(xué)、數(shù)控機床電器控制與PLC等，后續(xù)課程有數(shù)控機床故障診斷與維修。

一、課程大綱的改革

我校有數(shù)控技術(shù)專業(yè)開始，就開設(shè)了《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》（原來為《數(shù)控原理與系統(tǒng)》）課程，在這十幾年中，數(shù)控技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)方向主要是高技能操作性人才和數(shù)控編程技術(shù)人才，但隨著數(shù)控技術(shù)的普及及數(shù)控設(shè)備的大量使用，數(shù)控維修維護(hù)人員的短缺成了制造業(yè)發(fā)展的一個瓶頸，制造企業(yè)的維修人員遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于未來數(shù)控維修人才需要。根據(jù)這一發(fā)展趨勢，我校對數(shù)控專業(yè)的課程體系作了適時修改，增加了數(shù)控機床維修維護(hù)模塊，同時要求《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程的授課內(nèi)容要為后續(xù)課程《數(shù)控機床維修與診斷》課程服務(wù)，為了能和后續(xù)維修課程很好地對接，要求該課程增加實際應(yīng)用知識，加強學(xué)生的動手能力。為此，我校數(shù)控技術(shù)專業(yè)在優(yōu)化課程體系和教學(xué)大綱時，專門請了企業(yè)高級工程師和有經(jīng)驗的專業(yè)教師共同商討，在原有教學(xué)大綱中刪除了陳舊、理論性太強的模塊，加大了實踐的力度，開設(shè)了綜合實訓(xùn)模塊，以期培養(yǎng)更加適合企業(yè)要求的維修技術(shù)人才。

二、教材的改革

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)更新很快，但數(shù)控方面的教材內(nèi)容大都是一些通用的數(shù)控技術(shù)和原理，相對比較落后，不能反映數(shù)控技術(shù)的最新發(fā)展，所以，教材的改革至關(guān)重要。圍繞高職高專的課程建設(shè)規(guī)劃，教材的改革分理論和實訓(xùn)兩個方面。理論教材要選擇適合高職教育，并相對固定且為最近3年的教材。此外，還要搜索大量新鮮內(nèi)容和實際案例作為教材補充。實訓(xùn)教材自行編制，根據(jù)學(xué)校現(xiàn)有的實驗實訓(xùn)設(shè)備，制定實驗實訓(xùn)大綱，自編《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試實訓(xùn)指導(dǎo)書》、《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試實驗指導(dǎo)書》。通過上兩屆學(xué)生的實踐，我們編寫的實驗實訓(xùn)指導(dǎo)書能滿足實踐教學(xué)要求，使用效果良好，并根據(jù)實際教學(xué)效果不斷更新。

三、教學(xué)內(nèi)容的改革

1.突出實用性的理論內(nèi)容

《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程改革的目標(biāo)要求理論內(nèi)容突出實用性、先進(jìn)性和前沿性。根據(jù)學(xué)校現(xiàn)有的實驗實訓(xùn)設(shè)備，優(yōu)化重組教學(xué)內(nèi)容，有選擇、有重點地進(jìn)行教學(xué)。理論教學(xué)以“必須”和“夠用”為主導(dǎo)，增強理論內(nèi)容的針對性，及時補充，動態(tài)調(diào)整。

（1）必需掌握的內(nèi)容。理論教學(xué)內(nèi)容突出在重視專業(yè)性較強的應(yīng)用理論、加強與職業(yè)能力密切相關(guān)的使用理論基礎(chǔ)上，對這一部分內(nèi)容要詳細(xì)精解、重點強調(diào)，使學(xué)生易于消化。例如，學(xué)生在工廠做機床的維修工作，就必須掌握數(shù)控系統(tǒng)、進(jìn)給驅(qū)動、主軸驅(qū)動系統(tǒng)的組成及控制原理，這部分的重點知識已經(jīng)在編寫新的教學(xué)大綱中體現(xiàn)出來了。

（2）了解性的內(nèi)容。這部分內(nèi)容主要是理論性較強，實際工作中應(yīng)用很少，或者只是應(yīng)用到它的結(jié)論。例如插補方法，現(xiàn)代數(shù)控機床都是生產(chǎn)廠家固化數(shù)控系統(tǒng)里面通過軟件來實現(xiàn)的，對于職業(yè)學(xué)校的學(xué)生來講，只要了解插補的概念就行了，沒必要進(jìn)行繁瑣的理論推導(dǎo)、證明方面的內(nèi)容。

2.加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》是一門實踐性很強的課程。在課程改革中，我們尤其注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。為了使學(xué)生更好地做到“教、學(xué)、做”合一，我們加強了實踐教學(xué)條件的建設(shè)，建立了數(shù)控原理實訓(xùn)室和數(shù)控維修實訓(xùn)室，購買了多臺不同數(shù)控系統(tǒng)的機床和多套數(shù)控系統(tǒng)綜合試驗臺，多方面滿足了實踐教學(xué)的要求。在加大硬件投入建設(shè)的同時，我們更加注重實踐教學(xué)內(nèi)容，增加了實驗的個數(shù)，開始了綜合實訓(xùn)。

（1）該課程開設(shè)了6個實驗：數(shù)控機床的認(rèn)識、典型數(shù)控系統(tǒng)的組成與連接、坐標(biāo)軸參考點的設(shè)置和調(diào)整、伺服驅(qū)動單元的連接與調(diào)試、主軸變頻單元的連接與調(diào)試；數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給軸的調(diào)試與性能優(yōu)化。通過這些實驗，不僅加強了學(xué)生對課堂理論內(nèi)容的理解，形成了各項基本知識能力，而且提高了學(xué)生的實際操作動手能力。

（2）綜合實訓(xùn)（課程設(shè)計）時間共一周，是《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程教學(xué)的延續(xù)，是該課程的綜合應(yīng)用。實訓(xùn)內(nèi)容主要是數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的連接與調(diào)試。在實訓(xùn)過程中，采用任務(wù)驅(qū)動的方法，給每一組分配不同的任務(wù)，學(xué)生分工合作。首先結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖，包括主電路圖、控制電路圖、信號電路圖，進(jìn)行分析討論，完成數(shù)控電氣部分的主要連接。通過這一環(huán)節(jié)，除了讓學(xué)生掌握該數(shù)控系統(tǒng)的電氣原理圖外，還可以讓學(xué)生進(jìn)一步掌握電氣原理圖中各元器件的功能和接線，為以后的實際工作打下堅實的基礎(chǔ)。然后，把已經(jīng)安裝連接好的電氣實物板安裝到數(shù)控機床電氣柜中，進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)其余部分，包括與數(shù)控裝置、伺服或步進(jìn)電機等的連接，最后進(jìn)行通電調(diào)試。通過實訓(xùn)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們在實訓(xùn)過程中積極性高，在一定程度上提高了學(xué)習(xí)效率。

四、教學(xué)方法和手段的改革

《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生獲得數(shù)控機床控制技術(shù)的基本理論、知識和技能，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。如何使學(xué)生獲得這些知識和技能，培養(yǎng)其分析能力、解決問題的能力，筆者對教學(xué)方法和手段進(jìn)行了創(chuàng)新嘗試。

1.教學(xué)方法的改革

在《數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試》教學(xué)實踐中，筆者體會到教師在做教學(xué)設(shè)計時，對教學(xué)內(nèi)容安排既要源于教材，又要不局限于教材，強化教學(xué)內(nèi)容的延伸性，注重教學(xué)內(nèi)容的信息量，增強教學(xué)內(nèi)容與實踐的聯(lián)系，豐富學(xué)生的直觀感受。改變教學(xué)過程中對陳舊知識點的陳述和繁冗的理論推導(dǎo)，采用理論聯(lián)系實踐、啟發(fā)式的教學(xué)方法。把教學(xué)的重點放在啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生尋找發(fā)現(xiàn)問題并加以探究解決問題的思路、方法上來，變學(xué)生被動接受教材權(quán)威論斷性知識點的繼承性學(xué)習(xí)為學(xué)生主動探索、發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、總結(jié)規(guī)律的開拓性學(xué)習(xí)。比如在教學(xué)中，逐步問學(xué)生：開機之后回參考的目的？如何回參考點？回參考點的方式有哪些？通過這些提問，學(xué)生會結(jié)合機床操作經(jīng)驗，積極思考回答，激發(fā)了學(xué)生的興趣，培養(yǎng)了分析問題的能力。

在綜合實訓(xùn)過程中采用項目教學(xué)方法，以實際項目的分析、設(shè)計、操作等來達(dá)到教學(xué)目的。每個項目采用“模塊化”設(shè)計，即在每個項目內(nèi)部設(shè)置多個模塊，并形成“漸進(jìn)式”教學(xué)實施過程。通過現(xiàn)場教學(xué)，根據(jù)不同的項目分別在數(shù)控原理實訓(xùn)中心和數(shù)控維修實訓(xùn)中心等實訓(xùn)場所進(jìn)行。學(xué)生能夠綜合運用所學(xué)知識，積極參與綜合項目建設(shè)，使學(xué)生綜合分析能力及運用知識能力得到顯著提高，學(xué)生也有成就感。

2.教學(xué)手段的改革

教學(xué)手段是多種多樣的，傳統(tǒng)的教學(xué)手段如掛圖、錄像等曾經(jīng)在課堂教學(xué)中發(fā)揮了很大的作用，但是，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，原有的教學(xué)手段很難適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)發(fā)展的需要，必須進(jìn)行教學(xué)手段的改革。將多媒體教學(xué)引入課堂中,可以提高教學(xué)效率，優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量。教師可以將文本外的各種圖形、動畫和音頻視頻信息有機地組合在一起，還能把專業(yè)發(fā)展前沿技術(shù)和科研成果融入到多媒體課件里，使課本內(nèi)容表達(dá)更加直觀豐富，重點難點更加突出，信息容量更加廣泛。教學(xué)中，在活躍課堂氣氛、引導(dǎo)學(xué)生積極思考、激發(fā)學(xué)生興趣、提高教學(xué)質(zhì)量等方面比傳統(tǒng)教學(xué)手段更有優(yōu)勢。比如，在講檢測元件時，光柵尺的檢測原理很難理解，摩爾條紋的形成和放大作用，學(xué)生很難通過老師的口頭講述搞明白。筆者借助于FLASH軟件，將光柵尺的莫爾條紋的形成和移動用動畫的形式清晰、逼真地表現(xiàn)出來，學(xué)生能很直觀地感受到它的工作原理，加深了學(xué)生對難點知識的掌握。

在講述數(shù)控系統(tǒng)這部分內(nèi)容時，采用在實訓(xùn)室現(xiàn)場教學(xué)的方式，邊講授、邊演示，然后分組,讓學(xué)生自己觀摩、動手操作。通過這種學(xué)習(xí)方式，學(xué)生能將學(xué)過的理論知識輕松地融入到實踐中，做到理論和實踐相結(jié)合，很好地達(dá)到了“學(xué)中做”“做中學(xué)”的教學(xué)目的。

在綜合實訓(xùn)過程中，由于學(xué)生多，實訓(xùn)設(shè)備數(shù)量有限，達(dá)不到人手一臺，再者實訓(xùn)時間短，有些項目無法通過實訓(xùn)完成。為了解決這個問題，今年數(shù)控技術(shù)專業(yè)引入了數(shù)控設(shè)備維修仿真軟件，它可以對數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行安裝連接、調(diào)試的過程進(jìn)行模擬，學(xué)生可以反復(fù)在電腦前身臨其境地模擬練習(xí)，熟練之后，再上機床動手實操。既節(jié)省了實訓(xùn)時間，又避免了接線錯誤帶來的安全隱患，非常受學(xué)生歡迎。

［1］張愛紅.《機床數(shù)控系統(tǒng)》課程建設(shè)的探索與實踐［J］.無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007，（12）.

［2］宋兆沛.高職《數(shù)控原理與系統(tǒng)》教學(xué)探討［J］.中國現(xiàn)代教育設(shè)備，2008，(5).

G718.5

A

1673-0046（2010）11-0041-02

［*基金項目：蘇州市職業(yè)大學(xué)教育教學(xué)資助項目（SZDG4-10028C）階段性成果］