基于“模擬數控車加工車間”平臺下的課程改革與實踐

鄭金輝

(吉林化工學院 航空工程學院，吉林 吉林 132102)

在高職院校數控技術專業的職業技能課程中，《零件的數控車削加工》作為一門綜合性較強的課程，一方面對教師的理論和技能有很高的要求，另一方面對教學環境有很高的要求。模擬數控車削加工車間的環境建設尤為重要。模擬數控車削加工車間，可以將工廠的數控車工生產流程、崗位要求、企業文化等方面引入課程中。

一、“模擬數控車加工車間”的環境內涵

模擬數控車加工車間是指在學院現有的數控車加工實訓區域的基礎上模擬企業的數控車加工車間進行環境建設，在教學模式上將工廠的數控車車間的管理方法、軸套類零件的生產流程、數控車崗位要求引入到實際的教學中來。培養學生應用數控車理論和操作技能、職業素養等[1]。通過行動導向的方法開展教學，以學生為主體，教師為主導。通過“模擬數控加工車間”的建設，根據數控車考證的要求開展教學，結合工廠的實際加工流程，目的是讓學生與數控車崗位零距離的接觸，為學生頂崗實習和就業奠定堅實的基礎。

二、搭建“模擬數控車加工車間”教學平臺主要內容

在硬件建設上，根據當前企業的管理模式，將數控車實訓車間設計成與企業一樣的生產現場。數控車床的布置按照工廠的要求，根據軸套類零件的工藝流程、安全規范、生產規范等進行布置[2]。

(一) 環境

模擬數控車加工車間整體顏色的選擇上，適宜采用純度低明度適中的冷色調，綠色能起到降低噪聲的效果。

(二) 數控車實訓教學車間生產區布局

生產區應該配備滿足學生操作的用于實際加工的數控車床，生產區能保障5～6名同學一臺機床的使用標準。布局原則應該滿足數控車床工作地、數控車床、管線的相互位置。適應工廠內外運輸要求，線路短捷順直。由于數控車實訓多采用小型設備，在布置上可以采用斜向擺放機床，方便上下料。

(三) 配備足夠的教學設施

實訓車間配備教學區和仿真教室。教學區應包括一體化教學桌椅、移動投影幕布、圖書資料、網絡資源(刀具庫、夾具庫、不同車床編程說明書)等。仿真區應包含加工仿真軟件、典型的CAD/CAM軟件。實現“教、學、做”合一。

(四) 環境建設

在軟環境建設上，將企業文化元素、理念、產品技術規范、生產工藝流程、安全規范、質量規范等，以文字、圖標、標語等多種形式布置在實訓車間內[3]，數控實訓車間借鑒企業“6S”管理模式，推行整理(Seiri)、整頓(Seiton)、清掃(Seiso)、清潔(Seiketisu)、素養(Shitsuke)、安全(Security)[4]六個項目進行日常教學及實訓室的管理，從而規范實訓室及設備管理，進一步提高了實訓中心人員工作素質和實訓教學質量。

三、“模擬數控車加工車間”實施流程

運用基于工作過程的六步法(資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價)開展教學[5]。改變了傳統教學方法中學生被動接受知識的現狀。模擬數控車實訓車間的項目教學的流程如下：

(一) 資訊

想要完成如圖1所示任務單里的圓弧軸類零件的加工，必須清楚工作任務，掌握完成該零件所需的任務步驟，完成該零件所需的刀具、夾具和量具，工件材料、完成時間等。這部分在資訊內容完成，資訊單如表1所示。

技能課程零件的數控車削加工學習情境軸向鑄造或鍛造件零件加工學習目標1．學會利用準備功能G73指令進行軸向鍛造或鍛造件零件加工程序編制2．能正確理解仿形加工走刀路線3．能夠了解常用軸類零件材料45鋼的切削性能，正確選用切削用量4．能夠根據軸類零件材料、形狀進行外圓車刀的正確選擇5．學會利用游標卡尺、外徑千分尺、R規對軸類零件外徑尺寸的正確檢測6．學會數控車床的簡單維護7．形成良好的工作習慣，提高生產安全意識任務描述

圖1 任務單

老師事先將學生提前召集起來，由老師提前做培訓。講清楚圓弧軸類零件加工的教學目標和要求，對重點知識進行講解和指導。學生通過引導文的方式讓學生明確每個任務的相關知識。通過查詢課程相關資源庫、教材、網絡、咨詢老師等方式來獲得新知。在資訊環節學生按照老師提供的資訊單進行學習，如圖2所示。把教學班級按照5～6人分成一組，分配原則按照老師掌握的學生平時成績分布，按照學生的性格情況進行分組。在教學過程中學生分組進行角色扮演(工藝員、編程員、操作員、質檢員等)[6]。嚴格按照工廠規定要求各工作人員，每個小組學生在不同項目里輪流扮演不同的角色。各個角色人員的職責如下：

工藝員：工作認真負責，有敬業精神，能根據機械加工圖樣完成相應的加工工作，具有分析問題并解決問題的能力；掌握加工機械的加工特性和加工過程及加工精度；能根據不同的產品加工材料選擇加工刀具，懂得切削原理，熟悉刀具的修磨及確定加工參數；清楚各種量具的測量原理和精度等，并正確使用量檢具[7]。

編程員：掌握數控車工的編程知識，包括數控車床基本結構，數控車床加工基本原理、機械加工工藝及必要的計算機輔助設計基礎等。深入的理解和掌握數控車床編程的基本過程、關鍵技術。會使用CAD/CAM軟件。有實際的加工經驗，編程人員應該滿足所編程序保質保量，編程效率高，編程規范化程度和可靠性高。在編程過程中應仔細核對每個參數，刀具軌跡生成之后，必須進行檢查校驗[8]。將各個操作環節中具有共性的部分(如加工工藝、刀具等)模塊化和規范化，對重要的加工程序應進行試切檢驗。

操作員：負責數控車床的日常保養，操作與維護，熟悉數控車床的結構和性能；能夠進行產品試車、批量生產，保證圖紙要求；能根據圖紙和相關工藝技術文件,協助分析、解決產品不合格的問題，進而提出改進方案；會校對量具；主動處理技術難題，提出解決方案，現場問題處理得當；按要求填寫數控車床和產品的工藝文件，做好實訓記錄、填寫設備維護保養手冊。

質檢員：具有符合數控車質檢要求的專業知識及豐富的實際工作經驗；有較強的工作責任感和事業心，服從分配，聽從指揮，并嚴格遵守各項規章制度和有關規定；熟悉軸套類零件的檢驗標準，并嚴格執行；對不合格的工件制定改正措施。

通過設定小組成員分工，學生進行角色扮演，順利的過渡到頂崗實習及就業崗位。

(二) 計劃

計劃以資訊為基礎。要完成圖1任務單的內容，需要制定詳細的計劃[9]。在教師的引導下，學生分組經討論、找資料、教師講授、信息資料整理，進行刀具的確定、工藝路線的制定、程序的編制、仿真加工的實施等。

(三) 決策

每組由一名學生匯報，學生互相討論。只要是可以實施的，教師對于每組學生的方案不做優劣判斷。方案中有明顯錯誤的，教師要指導學生修改加工方案[10]。

(四) 實施

方案確定之后就可以轉為實施階段。實施階段就是按照計劃環節完成的工作任務。在該任務中涉及到具體實施的內容為數控車床的操作，要求學生在電腦上運用宇龍仿真軟件模擬仿真。涉及到的知識為面板操作、對刀、加工過程中的問題處理等。學生學習的方式為教師的示范演示、學生在資源庫學習等方式進行。隨后在數控車床上進行實際加工。學生獨立操作，有問題相互討論，但操作只能是一個同學進行。從機床安全檢查、工具量具的選擇、裝夾、編程、加工必須由學生獨立完成。教師現場監督檢查，及時糾正學生不規范的操作，學生需要按照要求完成該零件的加工。

(五) 檢查

檢查為了更好的評價。由學生自查、互查、教師檢查組成。填寫零件檢查評分表，見表2。

表2 零件檢查評分表

(六) 評價

在評價環節不僅要評價學生的工件質量，還要評價學生在各個環節里的表現[11]。工件質量采用百分制，其他環節評價采用等級制。

在教學的六個環節中設計基于工作過程的工藝卡片、決策單、任務反饋單等，使整個教學環節和工作過程緊密的聯系起來。

四、“模擬數控車加工車間”的實際效果

通過“模擬數控車加工車間”的實踐過程，每個學生根據角色扮演和個人的性格特點，找到了自己的定位。采用基于工作過程的六步法，將以前的被動學習為主動學習，同學們主動查閱資源庫、上網或者到圖書館查閱資料解決問題。

在整個項目的合作中，同學們互相學習，團結一致，培養了集體責任感和合作意識[12]。在項目的實施過程中，需要教師處理很多隨機發生的問題，提高了數控車老師在教學過程中發現問題、解決問題的能力。

“模擬數控車加工車間”的教學實踐不僅鍛煉了學生，也鍛煉了老師。為學生職業生涯規劃明確了方向。為學生頂崗實習和就業奠定了堅實的基礎。

[1] 張新香.基于工作過程的學習任務導學法在數控車教學中的應用研究[J].時代教育,2014(24):146-147.

[2] 徐敬東,陳德航.以模擬工廠為平臺探索數控技術實訓教學[J].四川職業技術學院學報,2015(3):144-146.

[3] 于萬成,王桂蓮,劉瀟敏.基于模擬工廠教學模式的探討[J].中國職業技術教育,2012(8):45-48.

[4] 陸人華.在金工實習課程中滲透職業素養教育的研究——以浙江機電職業技術學院金工實習為例[J].教育觀察月刊,2016,5(2).

[5] 彭飛.工作過程的六步教學法數控教學設計[J].現代經濟信息,2015(15).

[6] 文政.初探角色扮演在教學中的應用[J].世界最新醫學信息文摘:連續型電子期刊,2016,16(14):293-295.

[7] 熊軍權,袁宗杰.數控工藝員考試指南(數控車分冊)[M].北京：清華大學出版社,2012.

[8] 姚屏,徐偉.數控車削編程與加工[M].北京：電子工業出版社,2011.

[9] 何燕,譚香玲.基于工作過程的《使用普通機床的零件加工》學習情境設計與實施[J].考試周刊,2013(87):166-167.

[10] 王國鋒,陳志祥.基于工作過程的《零件的數控車削加工》項目課程開發[J].職業教育研究,2011(6):100-101.

[11] 陳曉文,卓樹峰,程智賓.基于工作過程導向的行動導向課程模式實踐初探——以“電子技術綜合實訓”課程為例[J].工業和信息化教育,2016(2):58-61.

[12] 姚珊珊.項目教學法促進學生合作能力培養的應用研究[D].新鄉：河南師范大學,2015.