數控技術課改的項目設計與項目教學實踐

丁國龍　蘇旭武

摘 要 在普通本科院校針對機械設計、制造及自動化大類專業進行數控課改，實施項目教學法，項目設計是數控教學課改的核心。和一般職業院校的數控實訓課改不同，本科數控課改推行項目教學法有其特殊性。本文從項目教學法適用對象出發，重點進行了項目的設計，并對項目教學法實施過程以及實施效果進行了分析和研究，通過教學實踐，證明數控技術課改的項目設計是行之有效的。

關鍵詞 項目設計 項目教學法 數控 理實一體化

0 前言

類似于項目課程的教學實踐活動可以追溯到16世紀末意大利羅馬的藝術建筑學校開展的建筑設計比賽，此后，這一形式被法、德等國所借鑒，并傳入歐洲其他國家和美國，但這種具有項目特征的活動在當時主要作為職業技術學院學生畢業考試的組成部分。任魏娟[1]研究了職業教育中的項目教學法，將項目教學法定義為以源于企業真實任務需求的項目產品或服務為基本的教學材料，將學習者引入工作情境中，通過師生、生生間對真實、復雜問題的合作探討，在任務完成過程中實現知識的意義建構，最終形成完整職業能力的教學方法。華麗娟[2]以“數控加工技術”課程中的數控加工實訓為例，分析項目教學法在實訓中的實施方法，通過實施過程中學生應掌握的數控工藝編程及操作能力分析，研究其教學效果。劉峻等[3]研究如何在數控教學中有效地利用“項目教學法”進行創造性技能的培養，闡述了“項目教學法”實施流程，并通過螺紋軸的數控加工，說明了項目教學法在數控教學中的應用。綜上所述，項目教學法在職業教育中的應用實踐證明，該方法在培養學生創新意識，學生學習的主動性、思考的積極性、實踐操作能力、創新能力和創新意識等多方面都展現出來巨大的優勢，行之有效。這些優勢也可直接借鑒到本科數控課改。

然而和職業教育不同，普通本科院校針對機械設計制造及其自動化專業四年制本科生實行數控課改，推行項目教學法有其特殊性，主要體現在以下幾個方面：（1）課程性質；（2）項目設計；（3）教師角色。因此，本文將結合我們自己的實踐經驗，分別從這幾個方面闡述項目教學法在我們數控課改的應用。

1 課程性質

我們數控課改是將“數控技術”、“數控自動編程”以及“數控加工工藝”三門課資源整合成“數字化制造技術”這門課，共4個學分，學時為四周。前期課程為“工程圖學”、“機械設計”、“機械制造基礎”、“機械制造技術”、“電工電子學”、“互換性與技術測量”。課程以項目方式進行理實一體化的教學，使學生了解數控機床的組成與工作原理，掌握數控加工工藝編程及操作，理解數控系統與伺服系統的原理與組成，具備一定的數控系統開發能力。主要學習內容有數控機床概論、數控加工工藝、數控車削與銑削編程、數控自動編程、數控插補原理、位置檢測裝置、伺服系統組成等。與職業院校的數控課改相比，課程的內容更多、更復雜。

2 能力培養要求

課程的目標是使學生掌握機床的數控技術的基本原理，數控指令系統，數控加工工藝及程序編制，數控裝置的結構與原理，伺服驅動系統原理以及數控裝備的一般開發方法。主要任務是培養學生如下幾方面的能力：

掌握數控技術的基本理論和所涉及的基本技術，具有分析、選用和設計機械設備、數控系統的能力；掌握常用數控機床的基本操作以及數控加工工藝的制定，具有編制、分析和調試數控加工程序的能力；掌握數控編程中的數學處理方法和數控自動編程方法；掌握數控系統與伺服系統的原理與組成，具有初步開發數控裝備的能力；了解數控技術發展的新理論、新技術和最新發展趨勢。

3 項目設計

將數字化制造技術的3門課程資源整合后，我們把課程教學內容分為四個部分組成：數控機床概論，數控加工工藝編程與操作，數控機床電氣原理（含數控系統與伺服系統組成與原理），數控實習。項目設計以此為大綱為依據，設計了12個項目，以理實一體化的方式完成教學。各項目設計如表1：

4 項目的實施

（1）采用理實一體化的方式講授本課程，項目在實訓車間、機房、實驗室完成。

（2）項目的完成包括以下環節：項目介紹、相關知識的講授、現場演示講解、學生計劃實施、仿真及上機實踐、項目完成評價等。

（3）數控車削編程以手工編程為主，數控銑削編程以自動編程為主。項目講授的實例并不一定是學生練習的題目，要求每人采用不同的題目，允許自主設計滿足項目要求的零件。

（4）數控實習不單獨安排2周時間，而是根據項目學習進度穿插進行，有利于項目的完成，不利之處由于數控設備輪換使用，給實訓中心教學安排增加了難度，需要合理優化各班進度。

（5）項目的選用和時間安排允許有一定的彈性，尤其是針對不同的專業方向，可以有所取舍，并相應的調整時間，如模具專業方向增加曲面加工、線切割、電火花機床、逆向工程的項目和時間，取消項目10-12。

（6）數控實操考核單獨安排一天，以抽題方式，完成編程與加工任務。

（7）數控編程與操作宜將虛擬仿真軟件的操作訓練和實際上機床的真實訓練結合起來。這種方法目前被職教院校廣泛采用，教學效果良好，可以減輕數控機床數量不能滿足一人一機的情況。

（8）項目10-12提供8臺固高GT400運動開發數控實驗臺，學生分為8組，每組4～5人進行運動控制的二次開發，完成項目任務要求。

5 教師的角色

通常教師習慣了學科式理論課加實驗課、實訓課的教學模式，而采用項目教學法，對教師的要求更高，教師的角色不僅是理論課老師，要完成理論知識的教學，而且是操作師傅，要具備實踐動手能力，邊講邊做，進行實物演示。在我們教學團隊中普遍具有博碩士學位和高中級職稱，但理論研究的能力并不等同于教學能力和實踐動手能力。理實一體化要求教師的知識面更廣，原理、結構、工藝、編程、操作需面面俱到，而且要熟練操作，要達到這樣的要求，需要教師深入車間，加強培訓。

6 結論

采用項目教學法，項目安排有層次，循序漸進，不僅增加了學生學習知識的興趣，而且激發了學生的潛能。比如運動控制開發，我們給了三個選擇：（1）開發人機界面輸入G代碼，解釋G代碼，實現三軸運動；（2）在源程序中寫入G代碼，解釋并實現運動；（3）開發人機界面，輸入運動坐標，不解釋G代碼，實現運動控制，增加選擇性后效果很顯著，少數同學選擇任務一，愿意挑戰難度大的任務。

通過項目教學將知識點串聯起來，以一種所學即所得的方式展現給學生，不僅使學生掌握了基本的知識，而且培養了學生的自信、自覺，通過學生當時就取得的成果培養了學生的成就感。比如車銑零件，學生設計各種形狀的零件，編程加工得到實物很得意；逐點比較發插補仿真，看到自己的軌跡正確心中充滿了自豪；故障診斷排除故障后特別興奮等等。

課改教學采用小組工作法，特別注重培養學生社會能力。包括溝通、觀察、學習、動手、展示。采取分組法，小組之間討論激烈、各種意見碰撞，最后有統一，這個過程中，學生如何正確表達自己的觀點，如何聽取別人的意見，如何融合都是很好的鍛煉。

課改的實踐性很強，老師講的少，對學生的硬性要求少，給予學生充分的思考、動手時間和空間，效果好。學生喜歡。課改采用時間集中教學，時間上連續，使得學生的時間更集中，專注度更高，有利于學生掌握知識。

因此，我們經常掛在嘴邊的“以學生為中心”，項目教學法正在逐步實現這個理想目標，相信越來越近。

參考文獻

[1] 任魏娟.職業教育項目法研究[D].上海：華東師范大學，2011.

[2] 華麗娟.項目教學法在數控加工實訓中的應用[J].上海電機學院學報，2006（8）.

[3] 劉峻，朱敏紅.數控教學中應用“項目教學法”的實踐與研究[J].工業技術與職業教育，2010（4）.