淺析模擬仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：模擬仿真軟件因其具有生動(dòng)而直觀的特點(diǎn)，在數(shù)控教學(xué)中已得到了廣泛使用。在分析數(shù)控模擬軟件特點(diǎn)及作用的基礎(chǔ)上，分析了數(shù)控教學(xué)存在的不足，并對(duì)如何充分利用數(shù)控模擬軟件進(jìn)行了分析和探討，論文所研究的內(nèi)容對(duì)指導(dǎo)數(shù)控模擬仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)控模擬仿真軟件；數(shù)控教學(xué)；教學(xué)效果；實(shí)際教學(xué)應(yīng)用

1 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)代加工技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，數(shù)控加工工業(yè)在現(xiàn)代化制造業(yè)中也越來(lái)越占據(jù)著重要地位，因此大力開展數(shù)控職業(yè)教育是當(dāng)前面臨的一個(gè)重要課題。在許多職業(yè)教育學(xué)校中，學(xué)習(xí)數(shù)控加工技術(shù)的學(xué)生日益增多，但是由于學(xué)生個(gè)人素質(zhì)不同，加之學(xué)校設(shè)備有限，如何更好地將數(shù)控課程講好，是值得我們思考的一個(gè)重要問題。為了提高教學(xué)質(zhì)量，很多新式教學(xué)方法被應(yīng)用的課堂教學(xué)中，而數(shù)控模擬仿真軟件的使用對(duì)提高教學(xué)效果起到了很大促進(jìn)作用。

數(shù)控模擬仿真軟件的廣泛應(yīng)用解決了數(shù)控設(shè)備緊張的問題，為學(xué)生提供了更多認(rèn)識(shí)數(shù)控操作的機(jī)會(huì)。數(shù)控模擬軟件只需要通過(guò)電腦就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控操作的可視化教學(xué)，數(shù)控模擬仿真軟件很好地解決了課程難以理解、實(shí)驗(yàn)設(shè)備短缺的問題。數(shù)控模擬仿真軟件的使用提高了學(xué)生基本素質(zhì)，降低了使用成本。但是在數(shù)控模擬仿真軟件使用過(guò)程中也會(huì)遇到各種各樣的問題，針對(duì)這些問題，本文就數(shù)控模擬仿真軟件的作用、特點(diǎn)及如何提高使用效率進(jìn)行了分析研究。

2 數(shù)控仿真模擬軟件概述

數(shù)控模擬仿真軟件是指通過(guò)構(gòu)建模型的方式，采用計(jì)算機(jī)仿真語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的三維可視化操作。數(shù)控模擬仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床參數(shù)設(shè)定、毛坯設(shè)計(jì)、刀具準(zhǔn)備、面板操作等功能。數(shù)控模擬仿真軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)數(shù)控實(shí)際操作的模擬，能夠直觀的展示數(shù)控加工手段的具體實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)數(shù)控模擬仿真軟件，學(xué)生可以檢查自己通過(guò)課堂學(xué)習(xí)所掌握的知識(shí)是否能夠應(yīng)用于數(shù)控實(shí)際操作中。此外，課堂上，老師不好講解的內(nèi)容，可以通過(guò)數(shù)控模擬軟件很方便的傳遞給學(xué)生，達(dá)到快速理解的目的。

2.1 數(shù)控模擬仿真軟件的特點(diǎn)

數(shù)控模擬軟件具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）對(duì)數(shù)控加工進(jìn)行全面仿真，例如機(jī)床設(shè)定、毛坯定義、機(jī)床手動(dòng)操作、基準(zhǔn)對(duì)刀、工件裝夾、G代碼處理、安裝刀具、壓板安裝、面板操作等內(nèi)容。（2）數(shù)控模擬仿真軟件需要的配置比較低，其主要通過(guò)仿真軟件及電腦就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控模擬仿真操作，而且，仿真軟件兼容多種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。（3）模擬仿真軟件操作安全性很高，其基本不涉及安全問題，即使學(xué)生誤操作也不會(huì)造成人身傷害、設(shè)備損壞。（4）模擬仿真軟件投入資金少，且能夠節(jié)約資源。（5）模擬仿真軟件可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)交互平臺(tái)，更好的促進(jìn)數(shù)控學(xué)習(xí)效果。

2.2 數(shù)控模擬仿真軟件在教學(xué)中的作用

2.2.1 實(shí)現(xiàn)了仿真軟件與實(shí)際操作的有機(jī)結(jié)合。數(shù)控模擬仿真軟件為學(xué)生提供了生動(dòng)、直接、可視化的操作模擬界面，通過(guò)模擬操作，學(xué)生能更加細(xì)致的掌握數(shù)控操作步驟、要領(lǐng)，并掌握相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置方法，為下一步實(shí)際動(dòng)手操作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2.2 提高了數(shù)控課程教學(xué)質(zhì)量。數(shù)控模擬仿真軟件的引入課堂教學(xué)，使得數(shù)控理論變得更加生動(dòng)、具體，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得教學(xué)效果明顯提高。

2.2.3 提高了安全性和學(xué)生的創(chuàng)新能力。如果讓學(xué)生課程學(xué)習(xí)過(guò)后直接進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手操作。可能會(huì)造成損壞數(shù)控機(jī)床設(shè)備、造成材料浪費(fèi)，而且容易出現(xiàn)操作不符合操作規(guī)程而引起的重大安全事故發(fā)生。引入數(shù)控模擬仿真軟件使得學(xué)生能夠熟練掌握機(jī)床操作規(guī)程、減少操作不當(dāng)而造成的損失。由于模擬仿真軟件基本不涉及安全問題，因此學(xué)生能夠大膽的進(jìn)行仿真器件設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)新能力。由于模擬仿真實(shí)驗(yàn)由學(xué)生個(gè)人獨(dú)自完成，充分培養(yǎng)了學(xué)生自身動(dòng)手操作能力，提高了學(xué)生主動(dòng)性，克服了依賴心理。

2.2.4 節(jié)約了教學(xué)成本。數(shù)控模擬仿真軟件的引入，使得傳統(tǒng)的教學(xué)方式發(fā)生了很大的變化，學(xué)生通過(guò)仿真模擬軟件進(jìn)行器件設(shè)計(jì)、加工，減少了實(shí)際材料的消耗、能源消耗，而且降低了教師的工作強(qiáng)度，使得教師能有更多的精力去指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。

2.2.5 方便驗(yàn)證程序編制的正確性。傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)模式，學(xué)生只能從教師的講課內(nèi)容學(xué)到相關(guān)的程序編制方法，教師也只能審查學(xué)生編制的程序，才能確定其正確性，導(dǎo)致內(nèi)容繁瑣、工作量極大。通過(guò)引入數(shù)控模擬仿真軟件，學(xué)生編制的程序可以直接通過(guò)模擬仿真來(lái)驗(yàn)證程序編寫的正確性，而且，通過(guò)數(shù)控模擬仿真軟件，對(duì)學(xué)生了解、掌握不同型號(hào)的數(shù)控加工設(shè)備帶來(lái)了很大的方便。

3 數(shù)控模擬仿真軟件使用中常見問題

3.1 模擬操作與實(shí)際操作差距較大

雖然模擬仿真軟件能夠提供可視化、精細(xì)的數(shù)控模擬操作，但是與實(shí)際操作還有很大的差距，甚至在現(xiàn)實(shí)中不可能操作的內(nèi)容，模擬仿真軟件卻能夠?qū)崿F(xiàn)，這給學(xué)生造成了不必要的誤區(qū)。

3.2 數(shù)控模擬仿真軟件利用率不高，教師重視程度不夠

雖然很多學(xué)校開設(shè)了數(shù)控模擬仿真操作課程，但是在實(shí)際模擬操作過(guò)程中，由于教師重視程度不夠，學(xué)校管理不完善等原因?qū)е履M仿真軟件利用率不高，甚至很多學(xué)生利用模擬操作的時(shí)間進(jìn)行娛樂游戲。

3.3 數(shù)控模擬軟件的可視化操作使得學(xué)生降低了對(duì)數(shù)控實(shí)際操作的重視程度，認(rèn)為實(shí)際操作是很簡(jiǎn)單的事情，從而產(chǎn)生了驕傲自滿的情緒，因此增加了實(shí)際操作的安全隱患，甚至?xí)斐芍卮蟀踩鹿实陌l(fā)生。

3.4 模擬操作課時(shí)不足，教師資源短缺

在實(shí)際數(shù)控課程中，大部分學(xué)校對(duì)模擬操作僅安排少量的課時(shí)時(shí)間，影響了學(xué)生理解消化模擬仿真軟件的操作，而且，能夠掌握模擬仿真軟件操作的教師資源嚴(yán)重不足，大部分教師只懂得課程理論教學(xué)，而不能熟練掌握模擬仿真軟件操作要領(lǐng)，更不要說(shuō)去指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模擬仿真軟件操作。

4 提高數(shù)控仿真軟件使用效果措施

4.1 合理分配模擬操作和實(shí)際操作時(shí)間，雖然數(shù)控模擬仿真軟件具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是，其不可能取代實(shí)際動(dòng)手操作，應(yīng)該安排學(xué)生更多的進(jìn)行動(dòng)手實(shí)際操作，并通過(guò)實(shí)際操作，了解模擬仿真軟件與實(shí)際操作的不同。

4.2 合理分配任務(wù)，提高模擬操作效率

教師要根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)及教學(xué)任務(wù)，合理分配模擬操作任務(wù)工作，做到充分、合理的利用模擬操作時(shí)間，并能夠做到對(duì)學(xué)生隨時(shí)指導(dǎo)、及時(shí)檢查學(xué)生完成質(zhì)量。

4.3 適當(dāng)提高認(rèn)知學(xué)習(xí)時(shí)間

通過(guò)安排學(xué)生進(jìn)工廠實(shí)地參觀、實(shí)習(xí)，增加學(xué)生對(duì)課程的重視程度。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

4.4 教師要努力提高自己的業(yè)務(wù)水平

只有教師水平提高了，才能將模擬仿真軟件演示的透徹，才能充分發(fā)揮數(shù)控模擬軟件的功能，才能幫助學(xué)生解決實(shí)際中遇到的各種問題。

4.5 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化模擬仿真，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生和教師之間能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)，學(xué)生不懂的地方能夠及時(shí)請(qǐng)教教師，教師也能夠指出學(xué)生操作錯(cuò)誤，并指導(dǎo)改正錯(cuò)誤，網(wǎng)絡(luò)化不僅解決了學(xué)校機(jī)房設(shè)備短缺的問題，而且能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。

4.6 構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系

由于教學(xué)評(píng)價(jià)的結(jié)果直接影響到學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)要做到評(píng)價(jià)合理，而且要具有一定的彈性，給學(xué)生的答案不能過(guò)于固定和限制太死，例如對(duì)于學(xué)生在仿真操作中的操作探討、加工路線，只要其合理可行及可以，沒有必要制定太多的限定。在進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)中，不僅要評(píng)價(jià)學(xué)生的操作結(jié)果，更要評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)際操作過(guò)程的操作技能，要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，要表?yè)P(yáng)多于批評(píng)，對(duì)于操作表現(xiàn)良好的學(xué)生要給予充分的肯定和鼓勵(lì)，并給予適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)。在教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程中，要轉(zhuǎn)變?cè)u(píng)價(jià)的主客體關(guān)系，改變傳統(tǒng)的完全由教師進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)的模式，在對(duì)學(xué)生在課堂上的技能操作情況及結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，不僅由教師評(píng)定，而且要讓學(xué)生自我點(diǎn)評(píng)和請(qǐng)其他學(xué)生相互評(píng)價(jià)。對(duì)于一些設(shè)計(jì)內(nèi)容如加工線路的制定、圖樣的理解、坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算，都可以采取學(xué)生進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)的方式，使得學(xué)生在評(píng)定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問題，并能夠真正理解正確結(jié)果，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。

5 模擬仿真軟件在教學(xué)方面的應(yīng)用展望

5.1 彌補(bǔ)教學(xué)資源的不足

模擬仿真軟件可以彌補(bǔ)教學(xué)資源的不足，通過(guò)脫離車間和教室模式，其對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)和電腦配置的低要求，使得仿真軟件能夠適應(yīng)多媒體教室的使用。在條件不允許的學(xué)校，仿真實(shí)習(xí)給學(xué)生提供了實(shí)習(xí)空間和時(shí)間。在使用時(shí)，通過(guò)DNC與電腦相連，使得學(xué)生在仿真軟件的編程直接傳到機(jī)床進(jìn)行加工及檢驗(yàn)。

5.2 合理逼真的仿真過(guò)程激發(fā)學(xué)生興趣

由于龐大的軟件資源，其內(nèi)部含有各種型號(hào)和品牌的數(shù)控機(jī)床，學(xué)生可以自行選擇材料進(jìn)行數(shù)控操作的學(xué)習(xí)。在逼真的仿真過(guò)程中，學(xué)生可以自行選擇刀具，并且可以自行對(duì)特殊刀具進(jìn)行改造。加工金屬和機(jī)床工作時(shí)，完全真實(shí)的模擬了現(xiàn)實(shí)生活中的情況，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生一種身臨其境的感覺，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。切割參數(shù)或者工藝不合要求時(shí)，機(jī)床也會(huì)進(jìn)行提示，請(qǐng)求改正。整個(gè)模擬過(guò)程安全快速，學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中，可以完整的看到整個(gè)操作程序，并且輕松的完成作業(yè)。模擬軟件的采用，讓學(xué)生輕松完成數(shù)控模擬的同時(shí)，也獲得實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和成就感。

5.3 逐步與現(xiàn)實(shí)結(jié)合并加入職業(yè)大賽

數(shù)控模擬仿真軟件正逐步改進(jìn)并且不斷更新和完善，它的每一步變化都是與現(xiàn)實(shí)相聯(lián)系，為了提高工作效率并與現(xiàn)實(shí)緊密結(jié)合，現(xiàn)在的仿真軟件已經(jīng)做的非常不錯(cuò)了。模擬軟件是先將需要加工的工件利用軟件高校的仿真出來(lái)，再測(cè)試其可行度。這一完整過(guò)程都是以計(jì)算機(jī)以載體，通過(guò)DNC、儲(chǔ)存卡、數(shù)據(jù)線等相關(guān)設(shè)備，輕松的由仿真軟件來(lái)操控?cái)?shù)控車床。軟件與車床連接之后，確保了可行性、安全性和先進(jìn)性的實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在的職業(yè)大賽越來(lái)越關(guān)注仿真軟件的先進(jìn)性和實(shí)用性，并且促進(jìn)了機(jī)械專業(yè)的人才不斷凸顯。

不過(guò)數(shù)控模擬軟件也有其不足之處，電腦操作和實(shí)際操作還是存在一定區(qū)別的。學(xué)生在現(xiàn)實(shí)中操作時(shí)會(huì)出現(xiàn)加工質(zhì)量和崩刀的問題，在軟件操作中都無(wú)法感受到這些真實(shí)效果。在模擬軟件的使用中，我們也不要忽略去現(xiàn)實(shí)工廠中實(shí)踐。

6 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)數(shù)控模擬仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究，介紹了數(shù)控模擬仿真軟件的特點(diǎn)、作用，分析了模擬仿真軟件在教學(xué)過(guò)程中常見的問題，在此基礎(chǔ)上，給出了提高數(shù)控模擬仿真軟件使用效率的有效措施。通過(guò)研究分析，我們可以看出，只要有充分合理利用好數(shù)控仿真軟件，才能提高學(xué)生的編程能力、創(chuàng)新能力，才能增強(qiáng)學(xué)生數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作能力，才能全面提高學(xué)生的素質(zhì)及綜合職業(yè)能力，才能激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)和勇于實(shí)踐的能力。由于數(shù)控模擬仿真軟件在數(shù)控教學(xué)和職業(yè)技能鑒定中還處在起步階段，相關(guān)理論及注意事項(xiàng)還需要我們積極的去思考及科學(xué)合理的使用。論文的研究?jī)?nèi)容對(duì)合理使用數(shù)控模擬仿真軟件具有一定的指導(dǎo)意義。

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