合理運用數控仿真提高中職學生的操作技能

楊春蘋　張玲

摘 要 本文是根據當前中職數控專業理論性較強、教學較難的現狀，提出以數控仿真教學理念來調動本專業學生學習的積極性，做到理論與實際有機結合，以實際仿真操作為核心，創建多元考核體系，來達到提高中職學生實際操作能力的目的。

關鍵詞 數控仿真 程序指令 中職學生 實際技能

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.03.037

Abstract This article is based on the current NC specializing in vocational theory is strong， difficult teaching situation， offered to NC simulation teaching philosophy to mobilize the professional enthusiasm of students， so the combination of theory and practice， in order to simulate the actual operation of the core， create Multiple evaluation system， to achieve the purpose of improving vocational students practical ability.

Key words NC simulation； program instructions； secondary vocational students； practical skills

數控機床編程與操作是對學生思維和理論基礎要求較強的一門專業實踐課，傳統的、純理論的教學方式，容易使剛步入數控專業學習的中專生感到抽象、難學。這些學生的基礎知識、學習習慣等方面本來就存在弱勢，受各種不利因素的影響，學生會產生厭學情緒，使數控教學工作陷入困境。如何降低數控編程和操作方面的學習難度，激發學生的學習興趣，學習中化難為易，化苦為樂，化被動學為主動學。在數控教學中我運用了上海宇龍公司開發的數控仿真軟件做了一些探索。

1 理論和實踐合理銜接

在中職數控教學中，專業理論課和實踐技能課都是課程設置必不可少的組成部分，傳統的數控教學理論與實踐是分開的，不同的教師授課，會出現知識脫節、銜接不好的現象，從而使數控理論不能用于實踐。我們都知道理論服務于實踐，數控專業理論課包括數控加工工藝和數控編程，實踐技能課則是在數控機床上操作，理論課是實踐課的基礎，而實踐課則要靠理論基礎來引導。數控教學中筆者采用的是理論和實踐相結合的方式，同師授課，在仿真實習教學中，理論學習目的就是在于實踐的應用，仿真實習是理論和數控實操的一個過渡期，為學生最后在數控機床上真正操作打下堅實的基礎。

1.1 數控教學從實踐開始，培養中職學生的學習興趣

中職學生絕大多數學習習慣不好，怎樣在課堂上提高他們的學習興趣成為數控教學中的首要問題。我會把上屆學生加工出的優秀作品（真實零件）來給學生展示，這些零件能突出反映本節課的教學任務要求，而且與工廠中加工的零件相近，精美的外表，光滑的造型，很快會把學生的注意力吸引過來，他們會有想實際操作的欲望，調動其積極性，從而激發學生學習的主動性，這些也會為學好數控專業理論課打基礎、做鋪墊。例如在數控剛開始上課時學的定位G00指令，切削G01指令，我都采用先看真實件，再讓學生進行獨立操作的方式，并在編程和仿真操作前提出一系列相關問題，使學生產生濃厚的興趣。

往屆學生在每個小模塊的操作過程中都會犯的共同錯誤，我都會及時總結，把程序存儲在電腦中，用仿真軟件的授課演示教學模式，針對這些問題讓學生觀察零件加工過程會出現的后果，及時糾正程序中的錯誤，把這些錯誤消滅在萌芽之中。從而使學生能夠真正體會到數控理論知識的重要性，沒有正確的理論來引導數控實踐教學是很難在操作中加工出合格品的。

1.2 在仿真實踐課中獲取數控理論知識

經歷多年數控教學，我逐漸探索理論基礎和實踐一體化教學效果很好，隨著學生學習數控知識的不斷深入，我把真實件展示變為一張能夠反映本課教學內容并與工廠生產相近的零件圖，首先帶著學生讀懂零件圖，提問學生這個零件的加工步驟，選用哪幾種刀具來加工，主動構思該零件的數控程序，正確結論部分教師鼓勵，錯誤部分及時糾正，從而達到學習數控編程理論知識的目的。例如在編程序時，粗車外圓為什么用G71而不用G72指令？粗車循環后為什么還要對工件用G70進行精車？用G92指令加工三角螺紋時每刀進給量怎樣計算？加工圓錐時，錐度的計算方法是什么？X、Y尺寸哪個是軸向尺寸，哪個是徑向尺寸？內圓切削時，內孔刀走刀路線是怎樣選取的？這些問題的提出可以使學生意識到要想學好實踐操作，數控理論基礎還欠缺很多，此時教師要及時講解數控工藝和編程相關知識，使學生學習仿真操作的同時，牢牢地掌握數控的理論知識。

2 以技能操作為核心進行仿真教學，真正提高學生的實際操作能力

中等職業學校的學生文化基礎知識很差，對數控理論基礎教學缺少興趣，但是這些學生動手操作能力強，發現他們這個優點后，我就根據具體情況，把理論和實踐教學相融合，轉化為以技能操作為核心的仿真教學，把數控課設計成以項目化教學為基礎的小模塊，每個項目再細化成幾個任務，每次課一個任務，這些任務會反映不同的理論和實踐內容，達到以技能操作來帶動理論學習，真正提高學生的實操能力。

在數控課的教學過程中，讓學生能夠在教師的引導下主動積極的學習是教學取得良好效果的重要保證，數控能否學好除了對機床熟練操作外，還包括靈活多變的加工程序的編制。學生要真正了解到數控編程在今后工作中的重要性，教師可以從往屆畢業生的典型就業事例來引導他們，比如我校2009屆的市數控大賽冠軍現在已經當上了天津一個外資企業的專職程序員，這個就業崗位往往是大學本科生才能勝任的工作，卻破天荒的讓一個中專生上崗，使學生體會到要想在企業向更高層次發展，不能把眼光只停留在數控機床的操作上，還要熟練靈活地掌握程序的編制，從而促使學生在教師的帶領下，積極學習數控編程。

另外，許多剛入校的學生報名填寫自愿時，總是繞過數控專業去報學校開設的焊接和汽修等專業，學生和家長的心里總是感覺數控機床的自動化程度高，對學生知識能力要求也一定很高，這時怎樣降低數控學習的門檻兒，使學生感覺到數控編程和機床的實際操作同其它專業課學習一樣簡單就顯得尤為重要了。教師在上課時首先要避開單調的、學生自認為很難的數控編程，在電腦面前給學生首先做示范操作，轉動的數控機床夾盤，移動的刀具，都是3D制作的動態效果，很快吸引學生的注意力，提醒學生認真觀察數控仿真操作時的每個細節，機床在程序的控制下，主軸迅速旋轉，刀具接觸工件毛坯時伴隨著模擬切削聲，鐵屑向下紛飛，毛坯隨著加工的不斷進行，逐漸變成了光亮的與實際生產相近的產品，學生想學好數控編程和操作的求知欲望增強，此時教師可以打開數控程序，給學生逐條分析：在指令方面常用的無外乎G00、G01、G02、G03、G71、G70、G92等幾個指令；在加工定位點選定上以工件左端面軸心為原點，Z軸左負右正，X軸尺寸多為正值；在尋找加工坐標點上向小學數學題一樣簡單。然后讓學生編個簡短的程序嘗試，當學生能夠獨立完成程序并在仿真機上自己加工出零件時，會興奮不已很有成就感，這時要及時表揚，好學生也是夸出來的。鼓勵學生獨立編程、操作，遇到故障請教老師或身邊同學，增強學生學習自主性和克服仿真編程中的困難，讓每位學生學習數控的最大潛能體現出來。仿真操作以后學生的反思也很重要，回憶程序編制和工件加工的過程，自動加工零件的每一步是哪個程序指令在起作用呢？是否能進行程序的優化，使加工零件時做到更省時，質量更好。讓學生主動查資料來完善，鍛煉學生自主學習，培養學生學習的獨立性，這能大大提升數控教學質量，因此把數控編程化難為易，逐層深入，學生主動學習并能找出所學不足，優化數控理論知識，應用于實踐操作，達到學以致用，以用促學的目的。

3 把專業理論知識整合到仿真教學的小模塊中去，實現多元化教學理念

每個職業學校辦學是否成功，就是看畢業生走入社會以后是否勝任本職工作，是否能有繼續發展的空間。他們不能只是簡單的操作工，而是能夠綜合運用各科專業知識來解決生產實際問題，因此教師在仿真的教學中，要以學生今后的就業為導向，從崗位的實際需求出發，對數控專業所學教材內容進行選擇性學習，以項目教學法為基礎，達到仿真組合的標準。對課本內容進行多元化整合，不光是單純的數控知識，同時還融合制圖，數控加工工藝和極限配合等知識，強調課本內容的綜合性。以全新的小模塊項目化教學為主導，強調課程內容的實用性。在對數控課本進行多元化整合的同時，也應該注意做到：課程以應用為目的，以必需夠用為度，基本理論做到多而不深，點到為止，在數控仿真課中教師要做到盡量少講、精講，省出更多的時間給學生多做仿真練習。另外所選項目中加工零件設置盡可能地體現生產實際，與數控仿真相關的課本理論都會并到教學模塊的項目中去，教師可以講解這些理論的一部分，未講部分學生在編程或仿真操作中會發現問題，主動向教師請教，讓他們充分發揮學習主動性，自覺地獲取知識，而不是被迫地灌輸，這同樣有利于培養學生獨立學習能力。

4 正確處理好以下關系

（1）課堂上以學生為主，教師起引導作用。在傳統的教學模式中，課堂教學是以教師為主，他們組織整堂課的教學，與學生溝通少 ，每位教師都有自己的教法，教師的教學方法學生不一定喜歡，因此，教師要多多與學生座談、交流，了解他們喜歡什么樣的教學方法。以學生認可為主，教師引導他們學習，精心設計數控教學的每個環節，讓學生有興趣主動思考，加強仿真訓練，將起到事半功倍的效果。

（2）學習新內容、帶動舊知識的復習。在數控仿真教學中，每節課的教學任務只有很少一部分用到當天所學新內容，大部分是靠原有知識的累積完成的，因此教師要充分意識到每節課對舊知識的復習是必不可少的環節， “逆水行舟，不進則退”，數控仿真教學中加工零件步驟大致是固定的，但由于機床生產廠家不同，機床所用仿真軟件系統不同，當學生走出學校參加工作時，環境、機床或系統發生了變化，會顯得手忙腳亂，歸根結底是知識掌握不牢固。要想達到操作安全無誤，必須在數控仿真機上反復編程操作。因此教師不要把每節課的新內容安排太多，必須留出部分時間用于復習。

（3）編制程序化難為易。在數控仿真中，一個中等難度零件的加工程序往往需要幾十個程序段，教師給學生示范仿真時，學生會感覺編程很難，這時教師可以把一個完整的程序按加工先后順序，分成幾個小程序。例如在講解帶螺紋的外圓零件加工時，教師可以分五步進行講解、練習： 第一步，外圓刀快速定位平左端面；第二步，外圓刀粗、精車外圓；第三步，切槽刀切削螺紋退刀槽；第四步，粗、精車螺紋；第五步，保證總長切斷工件。在數控仿真中復雜的程序進行分解，學生就感覺很容易了。再比如學生在對數控課程的深入學習中，缺少在數控機床上操作經驗，在教學過程中，發現對刀具的刀尖半徑補償方向的選取總是搞錯，覺得是很難掌握的知識點。此時教師可以準備一些經常使用的刀具實物，再結合機械制圖畫圖，仿真操作來講授G41 和G42指令，教學直觀，使學生對這個知識點理解起來很容易。

5 培養學生勇于戰勝困難

現在的中職學生獨生子女較多，在父母和其他多位長輩的呵護下成長起來，未經過任何挫折，一遇到問題就會退縮。中職學生大多數是初中剛畢業的學生，年齡在16歲上下，經過職業三年的教育，將步入社會就業，成為真正意義上的成年人，工作崗位受挫是很正常的事。為了能夠讓畢業生更好地適應社會，在職業教育教學中，創設“困難”考驗環節，鍛煉學生使其勇敢面對并能戰勝困難，意識到艱苦的付出，必然會得到成功的回報。因此，教學仿真教師演示環節，我會主動“出錯”，例如在編程時我會缺少精車循環使工件加工得格外粗糙，加工定位起點選擇不合理而出現撞刀等問題，讓學生自己找出錯誤原因，排除故障后的成就感會在他們心中油然而生。讓他們感覺到數控學習“我能行”，教師可以對其及時鼓勵，對中職學生進行專業能力教育的同時，培養他們勇于戰勝困難，在困難和挫折中才能更穩步地成長，有利于學生畢業后能更快更好地適應社會。

6 建立教師評價和學生評價相結合的方式

每位學生都很注重教師和其他同學對自己的評價，這些評價的結果直接影響學生積極性，在對學生的評價體系中教師是專業教學的主導，對專業教學情況最為了解，教師評價是對專業教學進行全面總結中必不可少的部分，學生是專業教學的主體，是受益者和效果的檢驗者，應有充分的發言權。所以教學評價要包括教師和學生評價兩個組成部分，在數控仿真教學中，首先教師給學生的評價要做到程序編制和工件加工路線選擇合理即可。對于同一零件，每位程序員編制的程序也不會完全相同，工件精度保證較高時，會使加工時間延長，但工時短，會降低工件的質量，二者是相互制約的。學生編制程序和加工零件時會有自己的獨特想法，要有讓學生發揮能力的空間，不能強加限制，總之，從不同角度思考問題，會得到不同的結果。

另外，不僅要看程序還要看學生對數控機床的操作過程，熟練的仿真操作會為學生在數控實體機床上實習打下基礎，學生評價也很重要，數控班級即使是小班型也有三四十人，教師在有限的課堂時間不能顧及到每位學生，這時可以把學生分為五到六組，小組成員集中坐在鄰近的仿真機旁，討論工件的加工方案和程序編制過程，在自己練習時，也能看到同組其他同學的作品，相互對比，對自己作品加以評價完成教學中的自評環節，同時對其他學生評價完成學生互評環節，把三者的評價結合起來，很快會發現問題，在數控仿真操作時避免錯誤的發生，學習的主動性、積極性自然就調動起來了。

合理運用數控仿真軟件，在電腦上進行仿真操作教學，不僅可以解決部分學校數控機床不足及操作安全等問題，而且能大大提高學生程序編制能力，一定程度上提高了學生對數控機床的實際操作能力，激發學生主動學習，獨立思考，適當創新，克服困難，勇于實踐的熱情，從而全面提高學生整體素質。

參考文獻

[1] 朱曉春.數控技術（第2版）.北京：機械工業出版社，2008.

[2] 數控機床編程與操作.中國勞動社會保障出版社，2011.

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