《數(shù)控機床》課程教學(xué)與虛擬仿真技術(shù)對接策略研究

《數(shù)控機床》是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的一門專業(yè)課，通過介紹典型數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)和功能，全面介紹數(shù)控機床的選擇、使用、安裝、調(diào)試及保養(yǎng)和維修方面的常識，使學(xué)生熟悉數(shù)控機床的原理、結(jié)構(gòu)，會數(shù)控機床的維護與保養(yǎng)。

一、《數(shù)控機床》課程中實施虛擬仿真教學(xué)的意義

1.課程特點必須實施虛擬仿真

《數(shù)控機床》課程涉及知識面較廣，它的教學(xué)內(nèi)容包含有識圖能力、金屬材料、力學(xué)、機械傳動、公差、電氣控制、液壓控制、數(shù)控原理等專業(yè)知識，其專業(yè)性很強，離開了實踐環(huán)境，課程的教學(xué)達(dá)不到教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)效果，更談不上專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。本課程完全實施實踐是不能滿足教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化和基礎(chǔ)理論夠用的需求，根據(jù)本課程的特殊性，課程的教學(xué)應(yīng)在虛擬仿真的環(huán)境中實施，完成數(shù)控結(jié)構(gòu)、調(diào)試及保養(yǎng)等核心教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

2.實踐需求必須實施虛擬仿真

很多職業(yè)學(xué)校的數(shù)控機床課程教學(xué)缺少實習(xí)場所，目前添置的數(shù)控維修裝置一般采用實驗臺，對本門課程的教學(xué)不能完全適用。

3.教學(xué)改革必須實施虛擬仿真

很多學(xué)校的數(shù)控機床實驗室建設(shè)跟不上數(shù)控機床市場發(fā)展的步伐，仿真系統(tǒng)要做到數(shù)控機床硬件為較前沿狀態(tài)，能展現(xiàn)數(shù)控前沿技術(shù)。

二、《數(shù)控機床》課程與虛擬仿真的對接策略

1.數(shù)控機床虛擬仿真的特點

數(shù)控機床虛擬仿真的優(yōu)勢有投資小、直觀、安全、耐用無損耗，學(xué)生可以自由地操作演練，實現(xiàn)反復(fù)訓(xùn)練及多種層次的實訓(xùn)教學(xué)。直觀的數(shù)控仿真運行過程，采用三維動畫的方式能真實地反映數(shù)控機床各系統(tǒng)的工作原理，把抽象的、難以表達(dá)的原理內(nèi)容變得生動、形象、逼真，教師可以控制原理的演示進(jìn)程。

2.數(shù)控機床仿真制作的要求

（1）數(shù)控機床仿真必須實現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)設(shè)計

數(shù)控機床虛擬仿真軟件及課件必須能提供數(shù)控機床中各個組成部分零部件的三維實體造型，虛擬仿真中實現(xiàn)零件的360度的回旋查看，實現(xiàn)移動及縮放，充分反映各個零部件的真實結(jié)構(gòu)，通過零部件的透明、隱藏和剖面屬性設(shè)置，使學(xué)生能深入清楚地觀察數(shù)控機床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最終實施交互式教學(xué)。

（2）數(shù)控機床仿真必須實施虛擬拆裝

虛擬拆裝是理實一體化的直接體現(xiàn)，通過數(shù)控機床的虛擬零部件的拆裝，讓學(xué)生了解數(shù)控機床裝配的基本知識、工藝要求及拆裝順序，既可以實現(xiàn)Z向、Y向、X向伺服拆裝，也可以實現(xiàn)整機的機械拆裝。仿真拆卸中列出本實驗所需要用的設(shè)備、儀器、儀表、工具等，所有設(shè)備等均制作三維模型，并可跟真機一樣操作使用。根據(jù)仿真中提供設(shè)備、儀器、儀表、工具等的操作使用方法或使用說明書，學(xué)生可以方便地找到故障現(xiàn)象、故障設(shè)置點，總結(jié)出故障原因，設(shè)定故障排除過程。

（3）數(shù)控仿真中應(yīng)包含保養(yǎng)與維護

按照數(shù)控機床保養(yǎng)的內(nèi)容及規(guī)定，讓學(xué)生進(jìn)行了仿真保養(yǎng)及日常維護的操作，實現(xiàn)理論與實訓(xùn)一體化的教學(xué)目的。

（4）數(shù)控仿真應(yīng)加強資源庫建設(shè)

通過豐富的多媒體素材、三維模型，交互操作的課例不斷充實，形成專業(yè)教學(xué)的資源庫；編制大量的試題，運用練習(xí)程序?qū)崿F(xiàn)交互式練習(xí)，實現(xiàn)自學(xué)與訓(xùn)練結(jié)合，實現(xiàn)自動評分與教學(xué)進(jìn)度管理，最終實現(xiàn)學(xué)生的鑒定與考核。

仿真是一種教學(xué)手段，實施仿真后再實施真實的實踐體驗，既是對知識的體驗和再認(rèn)識，也是對學(xué)生安全保護的一種方法。目前，學(xué)生安全問題放到一個很重要的位置上，實施仿真教學(xué)在多個環(huán)節(jié)上具有較明顯的優(yōu)勢特征，我們有理由相信：數(shù)控機床虛擬仿真教學(xué)是教學(xué)手段中不可缺少的一環(huán)。

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（作者單位 江蘇省高郵中等專業(yè)學(xué)校）