基于工作過程導向立體式教學法在數控加工實訓教學中的應用

摘要根據我國數控模具緊缺專業人才的現狀，職業類院校以就業為導向，以培養應用型人才為目標，本人根據數控實訓教學過程中的經驗及心得，將數控教學分為五個部分展開論述，探討了如何進行數控專業教學改革以及數控專業教學對專業教師的相關能力要求。

關鍵詞教學任務模塊化 項目化教學 立體式教學法

中圖分類號:G420文獻標識碼:A

隨著中國制造業的快速發展，制造業自動化程度的提高，數控編程與操作已成為機電類各專業所必修的一門課，必會的一門技能，那么我們的職業教育該怎樣培養數控人才，教師該怎樣教好數控系列課程，使學生成為理論有一套，操作有一手，真正企業用得上的人才，是擺在我們面前嚴峻的課題。

數控技術是機械制造技術、電子技術與計算機應用技術相結合的技術，培養適應現代制造業需要，具有較扎實的基礎理論知識，熟練掌握各種專業技能，職業素質優良，專業技術適用，實踐能力突出，能在數控技術領域面向數控加工、模具設計與制造、機械CAD/CAM技術等多個不同方向發展，在生產第一線從事數控設備的操作、編程、維護以及生產組織和管理等方面工作的高等技術應用型人才。

以工作過程導向的課程系統化設計，是對職業教育多年來基本沿用學科體系的課程教學的一種否定。學科體系的課程開發，是以知識傳授為主線，按照知識本身的內存邏輯結構(相關性)或認知規律而展開的“平行”體系。是以老師的“教”為中心的行動體系的課程開發，是以培養能力為主線，按工作過程的不同工作任務的相關性來實現知識和實踐技能的整合的“串行”體系。是以學生的“學”為中心的，使學生循序漸進學習各門課程的過程變成符合或接近企業工作過程的過程。

我校結合數控加工教學的實際，運用基于工作過程導向立體式教學法進行了教學改革實踐，在各個老師的共同參與下，從2005年對實訓環節就實施改革，逐步引入項目化教學，從企業引入生產項目，而每個項目都是綜合實力的體現，是項目知識點，生產能力點，市場的融合。對此我們引入先進的教學理念，實行教學任務模塊化，實訓項目產品化、知識能力化，設備生產化。并把這些理念落到實處，在收集各個實訓項目，從企業收集實際加工實例，教師結合企業廣泛應用的產品工件完成項目，各個教師加強實踐能力，利用暑假下企業鍛煉，多次走訪學習兄弟院校，教師主動要求培訓，提高自己的實訓教學水平，經過多年的技術積累，大部分教師都成為了技術上有一套的技師或工程師。因為在整個教學過程中，教師的能力水平直接決定了教學的實施程度，對專業教師的要求特別高，要求教師，站得了講臺，做得了課件，動得了機床，做的出產品，說得出道理。而動得了機床，講得出道理是至關重要，是需要一定的知識廣度、深度和一定的實踐加工經驗累積，才能開拓學生的視野，激發他們的學習興趣，使學生有一種“解渴”的感覺。而講解時需要深入淺出，結合實際來說明問題。下面就我校開展的數控教學改革實踐聯系先進教學理念論述:

1 在組織實施項目化教學，我們對實訓過程實行企業化動態控制

每一個數控加工實訓項目貫穿這樣一個過程，基于這樣一個主線;圖紙分析—毛坯選擇—工藝方案確定—加工方法選擇—工藝參數確定—數控加工程序編制—數控機床操作—零件檢測。

將一系列的專項能力轉化為教學單元(或模塊)，并將專項職業能力目標轉化為教學目標，將相關的知識技能轉化為具體的學習、訓練內容。

生產過程是一個動態過程，必須有效控制加工工藝的編排，工藝方案確定，工藝參數確定。在組織數控加工實訓過程中，結合刀具的知識點，在刀具的選擇上，刀具是高速鋼刀具和硬質合金刀具一起使用，融入市場上最常用的兩種刀具材料的加工性能，包括價格，性能，經濟性進行比較;成型的機夾刀具和需要刃磨焊接刀具一起使用，使學生明白重要的刀具的切削性能，材料的紅熱性，刀具的使用壽命，即一定程度上降低了成本，有控制了實習的成本。國產刀具和進口刀具使用，比較了加工性能。以企業生產實際數控車加工為例，可分為四種類型零件加工軸類零部件加工、盤類零部件加工、套類零部件加工和組合類零部件的加工，那么我們把這四種生產實際項目化，模塊化，以工作過程為導向展開，四個項目統一于數控車加工工藝與實訓的教學內容。

在教學層次決定教學內容的多少和深淺。在軸類零部件加工工藝與實訓項目中，分初、中和高三個技能等級。中級教學的內容所涉及的是中等復雜軸類零部件的加工，高級教學內容較中級教學內容加工精度要求更高、零部件的數學運算更為復雜，一般在教學內容中加入了宏程序的教學內容，和直接下企業用的上的CAD/CAM技術。

圖1課程體系細化圖

在每一項目完成后有一具體的產品作為成果，使學生具有成就感。基于工作過程的課程邏輯使學生在學校可以實現與企業的技術對接，產學環境的真實性得到加強。在該課程的前期實踐中已表明，學生在職業技能鑒定中的平均水平有了教大的提高，學生學習的積極性和獨立性也有了教大提高。

圖2刀具安裝刀盤分解圖

例圖2 在講述刀具種類、型號、刀具的安裝，可以使用三維軟件UG，PRO/E以及CAXA的動畫零件拆裝功能實現。這樣充分利用軟件對學生學習數控機床結構大有增益。同時亦激發了學生對CAD/CAM軟件的興趣，直接和企業接軌，就能用計算機畫圖、造型。

2 實驗演示與驗證

理論體系的建立需要用實驗來驗證。實訓不能代替實驗，實訓的目的在于掌握技術，實驗在于驗證理論。數控機床加工原理的實驗能夠使學生明白數控機床的機構，組成，各部分的作用及工作原理。結合數控拆裝實驗臺對數控機床各個部分進行拆裝幫助學生建立感性認識。見例圖3數控機床機械結構，使用該數控拆裝實驗臺裝置可以使學生掌握數控機床系統控制原理、電氣設計方法、元器件的選擇、機床電氣安裝及調試、故障診斷維修、零件程序編制及圖形模擬加工過程等多項實驗內容，達到工業生產現場實習效果。

圖3數控機床機械結構

3 數控仿真實訓，CAD/CAM造型環節

數控機床加工零件是靠數控指令程序控制完成的。為確保數控程序的正確性，防止加工過程中干涉和碰撞的發生，在實際操作實訓之前先進行數控仿真實訓。數控仿真實訓是利用軟件模擬實際進行仿真的數控編程與加工訓練，經過數控實習教學，探得數控仿真軟件能在其中顯示橋梁作用，能使理論和實踐有效的銜接，打破了傳統的數控教學模式，增加了學生動手的機會，提高了操作的熟練程度。利用數控仿真軟件的使用能極好的調動學生的學習積極性，培養創新意識。

數控仿真系統基本功能:

(1)機床與控制系統:車床、銑床，立式、臥式加工中心;SIEMENS系統、FANUC系統;華中系統;廣州系統。

(2)豐富的刀具材料庫:采用數據庫統一管理的刀具材料、特性參數庫;含數百種不同材料、類型和形狀的車刀、銑刀;支持用戶自定義刀具及相關特性參數。

(3)機床操作全過程仿真:仿真機床操作的整個過程，如工件裝夾、安裝刀具、對刀確定編程原點、程序的編制及模擬、工件自動加工。

(4)加工運行全環境仿真:數控程序的自動、MDI等運行模式;三維工件的實時切削;三維刀具軌跡的顯示;刀具補償、坐標系設置等系統參數的設定。

學生在基本功能掌握后，教師講解CAD/CAM軟件，運用軟件對工件造型，自動編程生成程序，同樣也可在仿真軟件上進行驗證。通過仿真訓練結合CAD/CAM要求學生具有熟練運用CAD/CAM軟件進行一般機械和模具的設計和制造能力。

4 實際操作實訓教學，控制加工精度

實際操作實訓離不開教師的講解和實際演示，教師控制實訓進度，告誡學生安全操作。授課時將實訓課分成三部分:

(1)實訓課上課初三十分鐘，教師要提出訓練的項目產品，講解涉及的理論知識點，提示注意的細節，告誡學生安全操作，做出必要的演示。

(2)訓練中隨時解決問題或引導學生思考解決問題的方法，實施工作過程控制。

(3)訓練后有總結，對單個學生訓練中的問題在全班同學講解分析講解。對訓練過程、學生產品給予點評。

5 工件質量標準檢測的產品化

在項目訓練中引入了產品質量觀念，也就是說學生所做的每一個項目產品必須通過檢驗為合格，學生該訓練模塊通過，才能進入下一個項目的訓練。在具體實施時，結合公差配合和表面粗糙度的知識，運用合理的量具如千分尺或游標卡尺檢驗，將定量評分和定性評價結合起來，將“產品”分為次品、合格品、優質品等不同等級。用定量打分了解學生對項目所涉及的各項技能掌握情況;用定性等級對學生整個工件加工能力進行評價。

根據生產標準評定等級:一般認為尺寸超差的為次品，尺寸、表面粗糙度和形位公差基本符合要求的為合格品，尺寸、表面粗糙度和形位公差完全符合要求且外形美觀的為優質品。只有兩項均在合格以上，該項課題訓練才算合格，學生才能進入下一個課題的訓練。 (下轉第11頁)(上接第9頁)

這樣學生實現了學校實訓與企業生產的順利接軌。

例如根據實際工件要求的加工精度結合千分尺講解測量的方法，分析造成誤差的因素:例如基準件本身的誤差，測量方法不完善帶來的測量方法誤差，量具本身誤差，測量力引起的誤差，測量時對準工件和讀數引起的對準誤差，溫度、濕度、氣壓、振動等環境條件引起的誤差，測量人員技術水平引起的測量誤差。

圖4千分尺結構圖

6 開展職業技能鑒定

開展職業技能鑒定，推行國家職業資格證書制度，是國家人才資源能力建設的重要組成部分，是實施人才戰略的重要舉措。對職業類學生進行職業技能培養是提高職業學校學生的實踐能力、創新能力和拓寬就業空間的有效途徑，也是職業學校適應新形勢要求的教學改革的重要內容。

學生通過數控知識學習和CAD/CAM訓練，獲得CAD/CAM的一些軟件權威認證;具有編制先進數控機床(數控車床、數控銑床、加工中心、電火花機、線切割機等)加工程序及操作數控機床和特種加工機床的能力，并取得數控機床操作中、高級證書。這樣才能夠在畢業時就能在數控加工，維修，模具制造的相關企業中找到自己的位置，發揮自己的才能。

參考文獻

[1]姚興祿.車工實訓課“三化“模式的構建與實踐.中等職業教育，2007(35).

[2]李剛.數控加工實訓[M].北京航空航天大學出版社.

[3]熊熙.數控加工與計算機輔助制造及實訓指導[M].