《數控加工工藝與編程》及《數控技術》課程的教學方法探討

任群生，李 燕，劉 玲

（湖北科技職業學院，湖北 武漢 430073）

《數控加工工藝與編程》及《數控技術》課程的教學方法探討

任群生，李 燕，劉 玲

（湖北科技職業學院，湖北 武漢 430073）

《數控加工工藝與編程》及《數控技術》課程又是一門學生難以掌握、教師難于講授的應用技術型科目。圍繞如何提高教學質量這一核心問題，作者提出：必須以學生為主體，采用互動的教學方法，主動激發學生對數控技術的興趣；采用多種靈活的教學手段引導學生主動思考，從而提高獨立分析的能力。

數控編程及技術；多媒體技術；斯沃仿真；理論與實踐

1 .引言

《數控加工工藝與編程》及《數控技術》課程是數控專業的學生必修的二門專業課程，目前，該課程的教學目標是培養學生具備數控編程和數控加工的能力。高職院校的學生在學習《數控加工工藝與編程》及《數控技術》這些課程時，如何提高學習的質量，具備較好的操作及應用能力？高職院校的教師又如何提高教學的質量，提高學生實際操作數控機床的能力？筆者多年從事《數控加工工藝與編程》及《數控技術》課程的教學任務，總結出一點體會：要較好的解決這一問題，必須以學生為主體，采用互動的教學方法，主動激發學生對數控技術的興趣；采用多種靈活的教學手段，如課堂教學、實訓教學、工學結合等等，引導學生主動思考，從而提高獨立分析的能力。

2 .互動式教學，激發學習興趣

在眾多形式的教學方法中，課堂教學始終是最基礎、最重要的。對于《數控加工工藝與編程》及《數控技術》這二門課來說，必須將理論知識與生產實踐相結合，而要構建堅實的理論基礎，課堂教學必不可少。傳統的填鴨式教學已經無法適應現代的高職講堂，筆者認為：必須轉變教學理念，將學生的被動接受轉變為主動求知。

德國職校教師在給學生講述CNC技術的時候，往往從學生的興趣為切入點，重點解決如何提高學生學習CNC技術的興趣，而后才是講述專業的技術知識。課堂上，看到的是活躍的課堂氣氛，輕松的學習環境，充滿創意的想法。有人認為專業課的課堂教學一定要中規中矩，不能脫離書本，而筆者認為沉悶的課堂氣氛有礙學生的思維，照本宣科的講授方式更會大大降低學生的學習興趣。數控技術本身是一門較為枯燥的新型學科，不能旁征博引，論今說古。所以要真正的活躍課堂的氣氛，就必須引入新的教學方法，寓教娛樂，融洽課堂氛圍，變教師的單項灌輸為教師與學生的雙向互動，使課堂教學生動而有趣。

2.1 多媒體及斯沃仿真軟件的應用

情景一：在講授數控系統的組成時，書本上給的概念有些抽象。教師容易講述，但對于初學者來說，很難理解，沒有接觸過數控技術的高職學生更是難以掌握：數控系統中各組成部分的功能到底是什么？數控裝置到底是個什么設備？檢測信號反饋的意義在哪？等等這一系列的問題，如果只采用單一的文字講授，是無法達到很好的效果。

解決方法一：多媒體技術的應用

把系統的組成框圖制作成圖片，使用動畫的方式，表示一段輸入信號從控制介質經數控裝置輸入到伺服系統，并將該信號以動畫的特點說明其被放大處理后驅動機床的運動部件驅動機床進行動作，同時在系統的檢測裝置將檢測機床實際運動的檢測信號反饋回數控裝置和輸入信號進行比較，并調整機床的運動狀態。經過多媒體動畫演示后，學生不但理解了系統各組成部分的功能，也了解到了有無反饋信號的區別和意義，以及機床檢測裝置對機床的重要性。在教學活動中引入多媒體技術，從靜態的講述到動態的演示、從書本上的框圖到屏幕上的動畫，這一變通不僅活躍了課堂氣氛，而且加深了學生對系統組成的理解，變感性認識為理性認識。

情景二：在數控編程的講授中，僅僅照搬書本或是陳述理論，是無法達到理論指導實踐，以不變應萬變的。例如，同樣是參數S，為什么有時要定150轉，有的要定1200轉？數控機床中的F為什么有的取100mm以上，而有的F則取0.2mm？不同取值之間會有什么不同？數控機床切削量以多少為好？單靠書本的理論陳述，缺乏大量的感性教育，學生只有被動的接受，無法形成很好的理解，對知識的掌握與記憶也就不深刻，更不用說到應用了。

解決方法二：斯沃仿真軟件的應用

數控仿真系統軟件可以在微機平臺上運行，它不但解決了實訓時學生多機床設備少的問題、而且還為學院節省了大量設備購置經費。其優點在于：（1）系統完全模擬真實CNC機床的控制面板和屏幕顯現，可輕松操作。（2）在虛擬環境下對NC代碼的切削狀態進行檢驗，操作安全。（3）用戶可看到真實的三維加工仿真過程，仔細檢查加工后的工件，可以更迅速的掌握CNC機床的操作過程，過程逼真。（4）采用虛擬機床替代真實機床進行培訓，在降低費用的同時獲得更佳的培訓效果，使用更經濟。（5）模擬演示功能更為真實可靠，圖形大小、顏色、觀察視角以及刀具的形狀等都可由操作者自行設計以滿足不同監控要求。（6）互動教學 教師和學生可以相互觀看對方的操作，進行互動交流。（7）沒有危險性，學生能夠放心大膽地操作仿真機床，把課堂上所學的知識發揮得淋漓盡致，不存在真實機床上刀具與工件的碰撞、工作臺超程等危險操作，消除了學生的人身不安全隱患。

但是，仿真畢竟不代表實際加工，教師一定要把仿真系統與實際加工中的區別給學生明確講清楚，否則也可能在實際操作中會出現問題。例如，有個別學生在對刀時就出現過混淆仿真與實際加工的情況，在機床上也采取自動對刀，結果造成事故。

2.2 學科知識生活化

在數控技術專業知識的講授中，要涉及到大量的理論與專業術語，那么如何提高學生的學習熱情，降低學習的難度？——將高深的策略淺顯化，讓枯燥的知識趣味化，使學科知識生活化。讓課堂生活化、幽默化，從而讓學生每堂客也有意猶未盡的感覺，以此來進一步提升課堂效率。

情景：“刀具的補償”概念是數控編程技術中一個非常重要的概念，而學生對于“刀具補償”概念的理解往往停留在表面上，看似知道了，實則在應用時問題百出。歸根結底，還是對“刀具補償”概念的理解不夠深度，對G41、G42、G43、G44的使用達不到理想效果。

解決方法：學科知識生活化

在講述刀具的半徑補償時，可以利用生活中的例子做比喻，讓學生不但記住指令而且能夠理解。在銑削加工中如果需要刀具對型腔進行加工時，就好像人在運動場上比賽，人就像是刀具，而刀路就是跑道。規定在4號跑道上的人如果在3號跑道跑就變成左補償，同樣的如果跑在5號跑道上就變成右補償。如果銑削內型腔就要第一刀在3號跑道上，第二刀就要在2號跑道上，第三刀就要在1號跑道上。如果銑削外腔就要第一刀在5號跑道上，第二刀就要在6號跑道上，第三刀就要在7號跑道上。這一簡單生動的例子，把刀具的左右補償的概念及其用途解釋的非常清楚，學科知識生活化不但增強了學生的理解能力，而且加強了學生應用知識，舉一反三的應變能力。

2.3 小結

數控系統、數控編程中的較多理論都可以采用計算機動畫的方式進行演示，日常生活中的諸多事例都可以引入到數控教學中，多種教學方法的相輔相成，活躍了課堂氣氛，使得原本枯燥的理論教學在輕松、歡快的節奏中進行。而輕松的課堂氛圍是提高學生興趣的前提，進而增強了學生參與的主動性，活躍了思維。

3 .理論與實踐并舉，圖紙與零件結合

我們目前所面對的學生，絕大多數是從高中升入高職院校的，他們對數控專業是陌生的，對數控技術和工藝是懵懂的，雖然在前期學習過一些工藝知識，但僅僅是一些停留在書本上的膚淺的認識，沒有形成系統的知識。因此，在學習這門課程之前，有必要先讓學生進行普通機床金加工的實訓，增加學生對機械加工的感性認識，從而提高學習機械加工的興趣，為后面數控學習打下堅實的基礎。

理論來源于實踐，實踐需要理論的指導。數控教學更是如此，只有理論和實踐很好地結合才能夠達到比較好的效果。德國職校教育的成功，關鍵原因就在于其實訓教學中，學生可以接觸生產式的技術培訓。由于理論和實踐的緊密結合，學生在實訓中對學習和掌握新的專業知識充滿了好奇和興趣。綜觀我國的傳統的教學，只注重了理論方面的能力培養，而忽略了實踐操作的決定性作用。所以，筆者認為在講述數控技術這樣的專業性較強的課程和技術的時候，必須改變傳統的教學模式，大膽更新。凡是學生不需要的，就是應該考慮放棄的，凡是學生感興趣的，就是應該考慮要加強的。

在講述數控編程時，筆者都會給學生提供一些圖紙和零件讓學生進行練習。如果只用圖紙，就不會有很好的效果，因為圖紙畢竟不能完全地把零件的所有特點表達的非常的清楚，學生也很難想象所編寫的程序加工結果到底是個什么零件。因此，筆者在提供給學生圖紙的同時，也提供一個已加工的零件。對于初學編程的學生，需要將零件的圖紙和零件結合起來，讓學生了解到程序運行的結果就是這個零件，既省了很多時間對零件的特點進行講述，又將被動的講述變成讓學生主動的思考。使學生學會能夠根據零件的實際特點確定加工方式，能根據工件的最后幾何形狀主動思考編程過程中存在的問題，并提出問題進行解決。雖然在這個過程中，只提供了一個完整的零件，看似簡單的一個過程，卻將學生從被動轉為主動。這一轉換不但提高了學生學習的效率，而且使學生在學習中逐漸掌握了正確的學習方法，后面這一點才是最重要的。

4 .結語

綜上所述，數控技術是一門應用性很強的實用技術，如何讓學生扎實的掌握這門技術，并能夠使用這門技術為生產制造服務，成為一名合格的現代高技能人才，是每一位數控專業教師的忠實的愿望。數控技術同時也是一門新興的技術學科，沒有很多的經驗借鑒。所能做的就是在教學中學會教學，在與學生的溝通互動中啟發學生。德國人認為所謂的教學活動，實際上是指在進行教學時學生和老師的之間的一種相互合作，相互承認的一種關系和活動，這種觀念和我國原認為的教學就有很大的差異和不同，困則思變，只有在不斷的變化和嘗試中才能真正的做到傳道、授業、解惑。隨著機械制造業的發展和更多的新技術的出現，職業學校的教師必然面臨著更多的考驗，如何讓學生掌握實用技術、技能，更高效的提高教學效率，將是永恒的探討主題。

Studies on Teaching Method of Technology and Programming of Digital-controlled Processing and Digital-controlled Technology Courses

REN Qun-sheng，LI Yan，LIU Ling

The technology-applied courses Technology and Programming of Digital-controlled Processing and Digital-controlled Technology are hard to teach and learn. Focusing on how to improve teaching quality, the author proposes that the course should: apply interactive teaching methods and be centered on students by stimulating students’ interest in digital-controlled technology; adopt flexible teaching tools to guide students to think creatively, thus increase their independent analyzing abilities.

Technology and Programming of Digital-controlled Processing; multimedia technology; SIWO simulation; theory and practice

G72

A

1008-7427（2011）07-0023-02

2011-04-08