高職數控理實一體化教學的實踐與思考

許忠美

摘 要： 近幾年來，進入中高等職業學校學習的學生基礎普遍較差，大部分學生的認知特點是形象思維長于邏輯思維，實踐學習長于理論學習，動手能力長于動腦能力。如果在專業課教學中沿用傳統的理論和實習教學各自獨立進行的方法，則很難實現“以服務為宗旨，以就業為導向，以能力為本位”的職業教育教學目標。尤其是技術性強，不進行訓練難以掌握的課程，如數控編程加工。數控設備種類多樣、價格昂貴，由于教學中人機比過大，資金有限，這些給數控實踐教學帶來了極大困難，數控仿真軟件的引入有效解決了這個難題。

關鍵詞： 數控教學 高職理實一體化教學 數控仿真軟件

一、常用數控仿真軟件

數控仿真軟件是通過計算機的編程和建模，將加工過程用三維圖形或二維圖形以動態形式演示出來的軟件。目前比較常見的有上海宇龍、北京斐克、南京宇航、斯沃等數控加工仿真軟件。它們都具備以下功能：能全面仿真數控加工的整個過程；配置要求低，只需仿真軟件和要求不是很高的微機，并能與多種計算機操作系統兼容；操作的安全性很高，不會因學生的錯誤操作而造成人身傷害，更不會損壞機床；不需要原材料，投入資金少，占地小，不會造成資源的浪費；利用網絡可以搭建交流平臺，為師生提供良好的交互空間等。

二、數控仿真軟件在數控教學中的作用

利用數控仿真軟件可以彌補數控設備不足，充分利用現有資源，為學校節約大量的教學經費和設備投資費用；教師運用數控仿真軟件進行教學，能有效地結合理論學習，實現同步教學；課堂上通過數控仿真軟件對生產過程生動形象的動畫表達，能很好地調動學生的學習積極性，培養創新意識；利用教控仿真軟件教學中允許出錯的特點，可以使學生得到崗位技能的全面訓練。比如實際工作中可能發生的變化，包括事故、故障和生產中極少出現的突發情況，讓學生全面把握加工方法和技巧。學生可以在不發生實際加工事故的情況下，通過仿真看到直線插補切削與快速運行對工件造成的影響，從而加深認識，達到傳統理論教學無法達到的效果。

三、數控仿真軟件在教學中的應用方法

如何利用數控仿真軟件進行教學，以達到最佳教學效果很？結合教學實踐，我從以下幾個方面進行了探索。

1.靈活運用教學方法，課堂教學中變學生被動為學生主動學習。

當前，職業技術學校的學生普遍知識基礎較差，對學習不感興趣。因此，利用先進的教學方法、教學手段提高學生的學習興趣顯得尤為重要。數控專業教師應有較高的教學水平和教學能力，有較強的數控職業能力，能嫻熟地運用行動導向的教學方法，在課堂教學中真正體現以學生為主體，突出顯示學生動手用腦的活動，變學生被動學習為主動學習。在教學過程中，教師起主導作用，對學生活動中遇到困難或無從下手的問題進行引導、講解、示范操作。課堂教學中每節課的知識點盡可能集中，深入淺出，便于學生掌握編程方法和技巧。

2.恰當運用數控加工仿真，充分發揮其在課堂教學中的作用。

教師不能完全依賴數控加仿真，又不能忽視數控加工仿真的應用，應該科學、充分地發揮數控加工仿真系統在教學中的作用。教師在數控編程與操作課堂教學中應重點解決編程方法，并著重強調編程工藝問題的處理，學生上機利用數控仿真系統解決程序校驗，以及不同系統、不同機床的操作問題。每次上機均應有明確的課題，在上機前教師利用數控加工仿真系統進行操作演示，并在學生上機時進行巡回指導。學生在計算機上應用數控加工仿真軟件進行編程與操作，既可更快更好地掌握數控專業技能，又可提高學習能力、解決實際問題的能力、獨立工作能力和團隊協作能力。

3.科學安排教學內容，循序漸進掌握數控編程與操作技巧。

在數控教學中，根據教學需要和“以就業為導向”的思想，可將數控編程教學內容分為兩大模塊：一是基礎模塊，主要講解與訓練最常用的數控機床的編程方法、操作和應用。這一模塊是教學重點，必須使學生熟練掌握、靈活應用，為學生上機床操作奠定基礎；二是為提高和拓展模塊，利用仿真軟件集合各種數控系統界面與操作的優點，可在基礎模塊訓練的基礎上，主要講解除主訓機床以外的機床編程與操作方法，擴大學生知識面，提高學生對不同操作系統、不同操作面板的編程與操作能力。

4.構建多元評價體系，培養學生的自主學習意識。

教學評價直接影響學生學習的主動性和積極性，所以評價要做到：第一，合理且有一定的彈性，答案應靈活，不能限制得太死，只要合理就行，如一些仿真操作中學生實施方案的可行性討論，實操過程中加工線路，等等；第二，既要評價技能操作結果，又要評價技能操作的過程。對在技能操作中學生的積極參與及表現出來的良好個性品質要給予充分肯定與表揚；第三，調整評價的主客體關系。對學生在課堂上的技能操作情況及結果不僅僅由教師來評，還應結合學生的自評或互評，調動學生學習的主動性和積極性。

四、數控仿真軟件存在的缺陷和彌補辦法

1.數控仿真軟件的缺陷。

（1）加工參敲設置隨意，無法保證產品質量。仿真環境是一個虛擬的完美的過程，一旦程序正確就不會出現加工問題。這樣就培養了學生在使用數控仿真軟件時，對加工的相關參散隨意設定的習慣。同時應用仿真軟件也無法判斷工件的表面租糙度、進行尺寸測量，矯正尺寸精度等。而學生一旦養成這種壞習慣，在機床上實際加工時就會不自覺地忽略這些對數控加工十分重要的部分，從而導致加工出的工件無法達到尺寸精度要求，更有甚者發生碰撞等安全事故。

（2）加工工藝性差。由于模擬仿真軟件的虛擬性，許多需要實際親身操作的才可進行的步驟無法體現，如對工件的加工工序進行排序整理、使用光電對刀儀和z向對刀器進行準確的對刀校準、演示一些專用央具的裝夾過程和分析其設計原理等，而這些正是實踐加工中必不可少且難于掌握的部分。

（3）缺乏現場的親身感知，安全意識淡薄。數控機床的實際加工中，操作人員必須具備相應的聽辨能力，根據機床不同狀態下發出的聲音及時調整參數，減少機床發生故障和停機的概率。在仿真軟件的學習中，無法掌握真正的聽辨技能。實際加工中的很多偶然事故的發生是不定性的，如在事故發生當時要及時按下急停按鈕，加工過程中不要把頭和手隨意伸進機床中、加工前關閉機床安全門等。但在仿真軟件中，這些環節都被忽略不計，導致學生安全意識淡薄。

2.彌補辦法。

（1）強調加工工藝安排的重要性，并加強練習。加工工藝的安排，在任何機械加工中都是十分重要且必不可少的環節。它需要操作者綜合考慮較多的因素，比如先加工哪部分，后加工哪部分。如何以最少的裝夾次數完成工件的整體加工，怎樣裝夾才能保證加工精度，等等。應在教學過程中對此多加練習、多舉實例。

（2）強調仿真軟件與機床的區別。一般的仿真軟件都是針對主流機型和系統研發的，而學校購進的設備多種多樣，不一定與仿真軟件完全匹配，相同的系統，兩者之間可能也會有細小的差別。有些差別可能無關緊要，有些差別則可能會引發重大事故。所以在教學中一定多加強調，讓學生明白真正的實體機床加工操作才是主體，也是教學的最終目的。

（3）加強安全意識培養。告知學生實際加工與仿真環境的區別，實際加工時任何一個小小的疏忽都可能釀成重大的安全事故，決不能馬虎，加強安全教育。

五、結語

數控仿真系統的引入，使學生在學習數控編程理論時學習興趣明顯得到提高，課堂教學變得更加生動、具體，從而增強教學效果。對學生機床操作能力的培養，也收到了事半功倍的效果。同時該系統還削弱了教師的工作強度，減少了工件材料和能源的消耗，節約了實踐環節的培訓成本。但它和真實車床實踐操作之間始終存在差距，不可完全替代，只有在教學中科學、合理、有效地利用，將二者有機結合起來，將仿真訓練與真實場景的實踐操作訓練合理搭配，才能取得仿真教學的最佳效果。

參考文獻：

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