數控車床編程與加工課程優化教學探索

鄧自清

摘 要：數控車床集精密機械、計算機、通信、液壓、氣動、光電等多種技術為一體，是機械制造業的主流設備。學好數控車床編程與加工專業課程，在機械加工中顯得尤為重要。隨著科學技術的發展，教學方法也應不斷更新。筆者提出，可通過教材體系、教學內容、教學方法、教學手段、評價體系等對原有的教學進行改革，達到教學效果的最優化。

關鍵詞：數控車床編程與加工 優化教學 典型工作任務

課 題：本文系河南省職業教育教學改革研究項目“中職數控技術應用專業課程改革創新研究”階段性研究成果，項目編號：ZJB14227。

在技工學校數控技術應用專業，數控車床編程與加工是與生產實際聯系緊密的專業課，而目前中職學生普遍基礎文化底子比較薄，之前很少接觸過機床加工生產，理論知識難聽懂，實訓操作時害怕撞刀，從而感覺該課程枯燥無味，缺乏動手操作的勇氣。在教學中，教師要通過精心設計、優化教學，營造一個輕松、愉快的一體化實訓環境，優化課程內容，提高學生的學習興趣，從而提高教學質量。筆者作為該課程的教師，在連續十多年的教學工作中不斷探索總結，從中感悟出一些教學技巧，現談幾點粗淺認識。

一、專業課程體系的改革

隨著機械加工自動化進程的發展，加工企業對數控專業技術技能型人才的需求量越來越大，同時對數控人才的要求也越來越高，尤其是技術技能操作型人才。技工學校數控專業的主要目標就是為企業培養一線技能操作型人才，因此專業課程體系整體設置不僅應適應現階段中職學生的特點，還應結合企業和市場的實際需求。而我們在專業課程體系的設置上沒有充分考慮學生今后就業的需要，專業基礎理論課門數和內容過多，存在著知識理論性過強、技能訓練部分較少等問題。針對這個問題，在專業基礎課程設置時，應優先考慮公差配合與技術測量、鉗工、AutoCAD、普通車工這4門專業基礎課，還應采用以實訓為主的“工學結合、做學教合一”的一體化教材。這4門課程在教學中都要采用“任務驅動、情境教學、項目教學、案例教學”等職業教育的教學方法。將金屬材料、機械基礎、機械制造工藝等作為選修課，增加數控車床的學時總量，提高其在專業課程中的主體地位。為提高學生的學習興趣，學校為學生購買了關于數控車床操作的多種最新參考書籍，訂閱了一些關于機械加工、職業教育方面的期刊;本校教師嘗試編寫數控機床編程與加工方面的校本教材，讓學生多角度認識數控車床，增強學生在數控車床編程與加工中的創新意識。

二、數控車床編程與加工課程教學內容的改革

技工學校目前使用的《數控車床編程與加工》教材，其教學內容大都是參照大學或高職同等專業的數控車床編程與加工課程，過分地強調理論的系統性、完整性，把知識的講授放在第一位，和技工學校學生的培養目標和實際情況相背離。技校絕大多數學生的基礎文化知識比較薄弱，邏輯思維和運算能力較差，對復雜的理論和計算，很難全面透徹地掌握，但他們對動手操作卻具有較高的興趣。因此數控車床編程與加工教學應改變以傳授知識為主的思想，突出一體化實訓教學的特點，把操作能力的培養放在第一位。因此，在教學內容上，采用模塊式課程結構，每個模塊又分為幾個典型工作任務，每個任務結構包括：學習目標、任務描述、任務分析、相關知識技術鏈接、任務實施、任務評價、思考與練習、總結提升等幾個階段。譬如，在講到軸類零件的加工任務實施時，教師為加深學生對整個加工過程的理解，可以讓學生先在計算機上仿真：開機回零→編程輸入→安裝工件→安裝刀具→手動試切對刀→程序模擬→自動加工→測量。編程之前要確定加工工藝方案：加工圖樣分析、先加工哪一端、后加工哪一端、如何裝夾工件、刀具選擇、加工工藝路線擬定、節點坐標、切削用量、編程指令、程序格式、加工過程分析、尺寸和形位精度測量、先仿真演示，后獨自進行練習，遇到難題在老師的引導下分析解決，直到熟練地完成加工的全過程。師生互動、分析總結后，再到數控車床上輸入程序、對刀加工。這樣既提高了學生的自信心，又不會出現撞刀等安全事故。

三、教學方法的改革

數控車床編程與加工課程傳統的教學方法就是課堂講授法和實習演示法，教師以講為主，學生以學和練為輔;理論與實訓脫離，師生缺少互動。隨著職業教育培養目標和教學方法的改革，傳統的“填鴨式”教學方法已不能滿足新的教學要求，教師應在教學實踐中，勇于創新，不斷改革教學方法，從而達到培養出適合于職業教育特點的技術技能型人才的目的。對教學方法的改進可以從以下幾個方面著手。

1.在教學過程中運用類比教學方法

譬如，把數控裝置的組成及工作過程與計算機的組成及工作過程相類比：硬件都有輸入∕輸出接口、運算器、內部存儲器（RAM∕ROM）等組成;軟件都有管理軟件、控制軟件、應用軟件（數控系統的應用軟件是加工程序）。數控機床的鍵盤與計算機鍵盤也很類似。通過類比，讓學生覺得那些復雜的概念、原理不再遙不可及，而是在生活中隨處可見，從而讓學生從心底產生一種想學習的沖動。例如，數控車床加工與普通車床加工相類比，工件幾何精度要求、刀具、切削用量、加工路線、測量等有許多共同之處;加工的適應性、特點、速度、節奏、工序集中程度等有許多不同處。類比能夠使一些復雜的問題簡單化，使數控技術技能教學達到事半功倍的效果。

2.應用探究式教學方法，加深每個任務知識的記憶和技能的熟練程度

在營造企業數控加工原型的問題情境中進行探究，教師首先要幫助學生擬訂合理的計劃，選擇恰當的時機，提出一定的問題和給出必要的資料，由學生自己動手去仿真練習或者在互聯網上查閱，來尋求問題的答案。這時，教師起到一個導演的角色，指導、規范學生的探索過程。這個過程可以由單個學生完成，也可以由學生小組（3個人一個小組，每個小組一臺數控車床）來完成。要加強培養學生尋求合作的團隊精神。經過探究過程，學生要把自己的仿真操作過程或者查閱的資料進行總結梳理，得出自己的結論和解釋。不同的學生或者團隊可以就同一問題提出不同的解釋或看法。不要怕出錯，不要怕反復，要讓他們能夠將自己的結論、想法清楚地表達出來，大家共同探討。例如，在學到數控車床坐標系時，教師讓學生探究前置刀架和后置刀架可能出現的各種坐標系，最終讓學生引導到笛卡爾右手坐標系的坐標軸關系上來。標準規定：主軸軸心線為Z軸，刀具遠離工件的方向為Z軸的正方向，然后據笛卡爾右手坐標系的坐標軸關系確定X軸;探究機床坐標系和工件坐標系的關系;查詢笛卡爾坐標的來歷等。讓學生有趣地在互聯網上查找機床坐標系和工件坐標系的知識，觀察坐標系現象，并運用前面所學過的相關知識解釋數控機床坐標系必須統一標準的理由。

3.利用情境教學法，取得優秀教學效果

情境教學法的核心就是激發學生的情感。數控車床編程與加工情境教學，是在對數控車床編程與加工內容、企業加工實例進一步提煉和加工后才影響于學生的。諸如技能競賽上優秀加工案例的作用、生動形象的語言描繪、課內游戲、師生角色互換、工藝分析、程序分析、加工視頻等等，都是寓教學內容于具體形象的情境之中，也就自然存在著潛移默化的暗示作用。情境教學法就是要在教學過程中引起學生積極的、健康的情感體驗，充分利用右腦的直觀體驗，提高學生學習的積極性，使數控車床加工操作成為學生主動進行的、快樂的事情。情感對認知活動的增力效能，給我們解決目前技校學生中普遍存在的學習動力不足等問題以新的啟示。情境教學法要求創設的情境就是要使學生感到輕松愉快、耳目一新。專業技術課教學的實踐使人深深感到：歡快活潑的課堂氣氛是取得優秀教學效果的重要條件，學生情感高漲和歡欣鼓舞之時也是知識技能內化和深化之時。這樣，學生就會走出理論知識難懂、操作怕出事故的困境。

四、教學手段的改革

教學手段是在教學過程中所運用的方法、軟件和硬件資源，是中職師生獲取新知識、新技術、新工藝的有效途徑。現代化教學手段為數控車床編程與加工課程教學增加了便捷性、趣味性。

1.充分發揮典型加工實例在教學中的作用

根據國家、省、市技能大賽，獲取數控車床編程與加工經典實例，反復研討分析，讓師生共同練習，提高技術技能水平。聘請社會上、優秀企業中的能工巧匠做兼職教師，給學生進行加工實例的操作講解，提高學生數控加工練習的趣味性和真實性，豐富感性知識，減少學習中的困難，開拓師生的眼界，發展學生的觀察和思維能力。為就業后職業能力的提升做好鋪墊。

2.提高學生的計算機操作技術，加強對互聯網、校園網上的數控技術技能資源的利用

師生共同制作數控車床編程與加工的PPT、視頻等課件。通過智能手機、iPad、計算機等網絡終端，通過微信、微博、易信、QQ、電子郵件等媒介，師生相互傳遞，更好地理解和掌握教學內容，豐富學生的知識技能范圍。

五、評價體系的改革

根據教學的內容和標準，利用一定的評價方法對教學過程及預期的教學效果給予評判。而現有的評價大都是一學期一次期末考評，這種評價方法太單一，距我們推行的素質教育相去甚遠。因此，傳統的評價體系必須改革，這就要求我們要建立一個較為科學的評價體系，通過評價讓學生認識到自己的收獲和不足。評價也不要過于復雜多樣，要以鼓勵和賞識為主，讓每一位學生都能獲得自信和動力。

1.一體化實訓過程評價

在實訓過程中，布置一些項目或任務，對學生完成項目或任務的過程記錄評價，并讓學生自己總結。

2.典型任務考評

軸類、套類、螺紋類零件編程與加工等每一項任務，對學生加工工件的尺寸、形位精度和表面粗糙度等質量要求進行考評。

3.技能鑒定考評

按照數控車床初級工、中級工分兩個時間節點，用國家技能鑒定題庫中的理論和實操試題對學生進行全面考核鑒定，對少數優秀的學生再進行高級工的技能鑒定。

數控車床編程與加工是職業學校數控技術應用專業的一門重要專業課，其內容廣泛，理論性和實用性都很強，因此在教學過程中我們還要敢于創新、不斷改革，多角度、多方位地優化教學。

（作者單位：駐馬店高級技工學校）