數控技能大賽“三比三試”教學法

劉洋 姜超凡 楊彬 吳勁風

摘 要 近幾年，各級數控類職業技能大賽逐步對接世界技能大賽，競賽標準、競賽水平逐步提高。結合近幾年的競賽要求及各院校實際教學水平，總結出“三比三試”教學方法，將競賽的競爭精神落實于實際教學當中，對于學生掌握多種數控操作技能，形成良好的職業素質具有促進作用。

關鍵詞 職業技能競賽；一體化教學；“三比三試”教學法

中圖分類號 G712 文獻標識碼 A 文章編號 1008-3219（2018）14-0033-05

自2011年我國首次參加第41屆世界技能大賽起，國內的各級職業技能競賽逐步與世界技能大賽接軌，向高精度、高效率、高質量看齊。經過各方組織、院校的努力，我國在世界技能大賽的舞臺上，金牌占有率始終處于穩步提升的狀態。作為吉林省數控技能大賽的指導教師，筆者根據多年參與職業技能競賽及組織、負責賽前培訓的相關經驗，歸納出一套針對職業技能競賽數控項目的教學方法——三比三試法。

一、“三比三試法”的理念

（一）“三比三試法”的主旨

“三比三試法”即“比工藝、比效率、比精度、試參數、試材料、試心理”六個環節，貫穿于人才選拔、基礎培養、提升訓練等整條人才培養路線及深入教學中。其核心是將職業技能競賽“相互競爭、共同進步”的競爭精神落實于日常教學中，培養出專業性極強、具備良好職業素質的競賽選手及掌握前沿加工技能的高技能人才，提高學生的整體技能水平和綜合素質，增強學生的就業競爭力，促進學校教學領域發展。

（二）由“三比三試法”形成的梯隊教學模式

“三比三試法”本著“好中選優，優中選強”的教學理念，形成了三級梯隊的教學模式，即競賽選手為第一梯隊，長期學員為第二梯隊，在校新生為第三梯隊。通過“以老帶新，以優帶良”的模式，提高職業技能的教學效率。三級梯隊模式的另一優點則在于，當日常教學培訓轉變為賽前選手集訓時，第二、三梯隊學生即可馬上轉變為大賽后勤及實驗小組，通過各小組有針對性的實驗及分析，為競賽選手提供專業、實時、有效的技術支持及數據支持，以保證選手在賽場內良好的發揮。

（三）“三比三試法”的教學概念

作為教學核心“三比三試法”中的“三比”，其最根本的作用是通過比拼激發學生的求知欲。有競爭才會有進步，通過學生之間的比拼，記錄學生一點一滴的努力與突破，提高學生的學習積極性，將教學由“老師傳授，學生記錄”轉變為“學生提問，教師講解”，從根本上轉變學生的學習思想，把以往被動學習轉變為主動求知。

“三比三試法”中的“三試”，則是把教材中枯燥的理論知識，以試驗的形式在實際操作課堂中進行。教師為學生提出思考方向，學生通過日常訓練，把大量的加工數據進行總結歸納，而后教師對學生進行引導，使其通過自身的思考“發現”教材中的知識點。把學習變成探索，把訓練變成積累。“三試”的教學精神與教學方向如圖1所示。

（四）“三比三試法”的實施與組建

為具體實施“三比三試法”，特在校內成立了“數控標兵班”，作為第一梯隊及第二梯隊的訓練班組。同時進行第三梯隊學生的基礎性理論教學，“數控標兵班”則進行技能與理論結合的一體化教學模式。在“數控標兵班”內采用三級比賽制度，即每周一比賽、每月一比賽、每階段一比賽，并且不定期與省內其他院校進行“友誼賽”，讓學生熟悉賽場氛圍、適應賽場節奏，同時對學生的心理素質進行磨練，發揚“以賽促教、以賽促學、以賽促訓”的教學功能。為貫徹“三比三試法”的核心理念，“數控標兵班”根據各級比賽的成績及日常教學，對每名學生進行專項評分，培養學生的競爭意識，通過評分排名以6個月為一周期進行階段性淘汰，并以第三梯隊學員為新鮮血液，定期更換“數控標兵班”的部分學員，增強學員之間競爭力，同時激發學生的憂患心理，使學生自發地研究、掌握適合自己的學習方法，提升自身在班級內的成績。具體過程見圖2。

（五）智能化管理體系的組建

“三比三試法”在實施過程中，由于考試頻率極高，同時要求指導教師對每個學生進行細致的日常總結，導致指導教師的工作量急劇上升。為解決這一問題，組建了學生智能化管理體系。該管理體系的構建是基于一個專業級的培訓、教學數據庫，在其基礎上研發一款針對競賽訓練、培訓的管理系統。該系統分為考試模塊和日常管理模塊。

1.考試模塊

該系統模塊考前可由指導教師發出考試申請，而后系統根據班級數據自動抽選試題并根據相關模版進行試卷的輸出。考后，由指導教師進行學生答題卡的錄入，系統自動評分并向指導教師輸出考試成績。最后，向指導教師輸出一張學生近況表，說明在本次考試中學生的不足與知識盲點，極大簡化了指導教師在考試這一環節的工作任務，提高了教學效率。而試卷的隨機性，充分鍛煉了學生在賽場中的應變能力。

2.日常管理模塊

通過數據庫系統分析，將學生日常訓練中的一點一滴進行可視數據化管理，通過班級內座次的建模和學生個人學習檔案的建立，直觀地展現出學生的成績波動及波動原因，標記班內“問題”區域。同時，該模塊完成對日常學生數據的錄入，將更有效地輔助指導教師完成對班級學習進度、物資采購等問題的處理，更智能化地幫助指導教師管理培訓班組，智能化管理體系如圖3所示。

（六）“三比三試法”與“7S管理制度”

“數控標兵班”是“三比三試法”的實驗班，我們采取“7S管理制度”，即“整理、整頓、清掃、清潔、素養、安全、節約”等。落實在實際操作中，整理主要是“是否對工具、量具、輔助工具進行分類分區整理”，整頓主要是“是否對現場進行合理的安排，操作人員著裝是否規范合理”，清掃主要是“操作現場是否存在臟物、雜物”，清潔主要是“是否對設備、工、量、輔具進行清潔擦拭、每周是否自覺保養”，素養主要是“是否在車間內保持安靜、文明、守秩序”，安全主要是“操作是否符合生產規范、是否于車間打鬧、違規使用工具等”，節約主要是“是否在加工過程中節約材料，并做到走后關燈、設備等”。采用“7S管理制度”不僅使學生在日常訓練中提高了學習效率及操作規范性，還極大地縮短了學生在廠內的磨合期，降低了企業初期培訓成本。

二、“三比三試法”的詳解

（一）比工藝

工藝是指根據零件圖紙對毛坯材料進行加工，最終加工出成品的方法與過程，加工工藝分析及設計是數控專業技能的基礎。學生通過了解、掌握加工工藝，完成對數控加工方法及過程的概念構建，為學生奠定良好的工藝設計能力及數控理論基礎。

“比工藝”階段，學生以2人為一小組，以給定圖紙為對象，根據已有條件或假想條件，進行小組內的討論。討論結束后，每名學生提出一套可行的加工工藝并獨立分析、優化，最終提交一份高效、簡潔的加工工藝作品。由教師對每個人的加工工藝進行評分，通過分析與點評讓學生了解不同情況下加工工藝的區別、加工思路對加工工藝的重要性，使學生取長補短，相得益彰。

“比工藝”是“數控標兵班”初期的比賽項目，在后期實際生產中已不僅存在于紙面設計上。作為生產操作時的基本綱領，加工工藝將嚴重影響學生的實際操作訓練零件作品的加工質量與精度。不同的加工工藝對于同一零件產生不同的影響，高精度、高質量的零件必然需要一種高效、優質的加工工藝，所以加工工藝將直接影響每一個學生的實訓成績。

用競賽的方式推動加工工藝的教學，可極大地增強學生對加工工藝的重視。在企業中，技術革新及生產效率的提高往往通過加工工藝的革新與替換，提高設備的利用率，在降低能耗、節約人力物力的前提下提高材料的利用率，實現企業經濟效益的提高。提高學生對加工工藝的重視性，既能培養我國新一代高技能人才的節約、創新精神，也是從根本上為我國技術革新、技術創新、產能優化打下基礎。

（二）比精度

“比精度”是在“比工藝”的基礎上，學生使用不同的加工材料進行加工訓練。“比精度”是以給定圖紙為加工對象，對毛坯進行實際加工的比拼項目，要求學生在安全生產的前提下，保證零件的尺寸精度、形位精度和加工質量，使成品件的每一項細節都符合零件圖紙的描述與要求。這在考驗學生測量技術的同時，也考驗學生對設備和材料的掌握。數控類職業技能競賽，需要競賽選手在有限的時間內完成調試機床、零件加工、質量檢測等多個環節，并且易受到現場環境因素、加工因素、人為因素等多方面的影響。在賽場中，測量-精加工的環境與實際生產的環境相比較為惡劣，如細微的溫度變化會導致零件變形、加工應力釋放會導致零件變形等，從而導致零件精度超差。在賽場中，要求選手在精加工這一環節，對人為操作誤差、刀具精度誤差、機床自身誤差和工藝系統等眾多因素進行全方位的把控，這對選手的技能水平和基礎能力是一個嚴峻的考驗。

近幾年，國內數控類職業技能競賽難度不斷提高，對于零件的測量已不滿足于以往的外徑千分尺、內徑百分表等普通量具。為適應多變的測量環境和復雜的零件結構、提高測量效率，賽場中逐漸出現了各類高精密數顯量具，如三點內測千分尺、葉片千分尺、公法線千分尺、花鍵千分尺等。隨著近幾年數控職業技能競賽的推進與發展，各種測量方法噴涌而出。如何在賽場中選擇合適的量具和正確的測量方法成為選手所需鍛煉的重點。為此，在“比精度”環節開展測量模擬訓練，使學生突破機內測量的界限，參與到機外測量，通過使用三坐標測量儀、高度儀、表面粗糙度儀等高精密量具，使學生了解成品件的檢測過程，而后將成品件再次夾持于機床內，通過調整自身的測量方法，消除自身測量結果與標準結果之間的誤差，提高學生的加工精度。

（三）比效率

“比效率”即比拼學生的加工效率。加工效率在企業的生產中直接影響著企業的經濟效益，如何提高企業的生產效率往往是企業管理者最重視的問題。加工效率常受到加工工藝、加工參數、設備參數和人員操作等因素的影響，而對同種加工方式來講，加工效率可直觀的反映出操作者的技能水平。

“比效率”是“三比法”的最后一項，也是培養職業技能競賽選手最重要的一步。“數控標兵班”中，每當完成一階段的學習與訓練演練，都會開展常規限時訓練，即對學生的每一項步驟、操作進行限時，通過每2名學生組成一個加工小組，采取組內互評機制來提高學生的加工效率。學生在加工過程中力求做到操作簡潔、迅速、精準。在班級內競賽中，采用全程模擬大型競賽環境，參照國賽標準和流程，即從學生進入考場開始，身份由學生轉變為競賽選手，從入場節奏、賽前準備、圖紙分析、程序編輯、零件加工、物品擺放等所有細節及操作，要求學生全部做到標準化、統一化，糾正學生的多余動作和違規動作，提高自身對不良習慣的約束能力，使學生做到高效、準確的同時提升加工效率。

（四）試參數

“試參數”指學生在訓練中能根據技術要求、加工材料、工藝要求等綜合條件下，選擇刀具參數、設定與調整切削參數的過程，消除在切削過程中的讓刀、變形、震紋等情況，使學生掌握一套針對適用于不同加工環境和技術要求的參數體系，提高零件的加工量。數控加工技術是運用計算機數字信號控制機床進行加工生產的一種制造技術，而設定、調整加工參數和程序參數是操作人員最基礎的技能。

如何根據不同材料及加工環境選擇刀具參數和牌號是“試參數”的第一項。在學生的日常加工訓練中，對學生進行引導，通過長期觀察不同的加工現象，總結歸納出刀具材質和刀具參數的相關加工經驗，理解不同的刀具（刀片）型號對于實際加工所造成的影響。如何在刀具、機床、毛坯材料允許的范圍內下平衡切削三要素是學生在“試參數”這一環節所需掌握的技能。

（五）試材料

“試材料”指對不同類型的加工材料進行加工試驗，使學生在加工過程中，了解材料的材質及熱處理對切削的影響。學生通過試驗，掌握如何針對不同的材料參數，選擇合適的刀具和加工參數，即是“試材料”。如何通過調整參數、選擇合適的刀具、進行適當的熱處理，提高材料的加工性能是對此類難切削材料的重點。

在“試材料”這一環節中，先由教師講解材料參數對加工的影響，而后為學生提供中碳鋼及調質中碳鋼、有色金屬、鑄鐵、尼龍、POM等具有代表性的毛坯，根據實際情況，讓學生切身體驗材料性質對加工現象的影響，而后學生通過自身掌握的技能和理論基礎，對加工參數進行調整，提高成品件的質量和加工效率，并根據加工圖紙了解不同材料的使用環境和零件特征，最終使學生掌握材料材質對零件加工及使用的影響。

（六）試心理

“試心理”是通過日常訓練及比賽，對學生心理素質的一種綜合鍛煉。技術好的選手不一定競賽成績優異，而競賽成績優異的選手卻一定具有過硬的心理素質。所以職業技能競賽選手不單單要有極高的技能水平以完成賽件的加工，還需要有過硬的心理素質以應對賽場中各類突發情況及精神壓力。

在“試心理”這一環節，重點是培養學生的自信心。由于在職業技能競賽時在操作上的容錯率極低，一旦出現猶豫或復查等重復操作，將會嚴重影響后續環節的加工時間。選手只有充滿自信心才能在賽場中完美地發揮出自身的技能水平。

在“試心理”環節，采用日常教學訓練、模擬競賽和教師引導等方式，幫學生樹立強大的自信心。在學生入學培訓初期，通過教師的引導與授課，為學生樹立一個可實現的奮斗目標，幫助學生了解自身所具備的優勢和良好的學習環境，使學生感受到參加職業技能競賽的榮譽感和處于“數控標兵班”之中學習的優越感，促使學生迸發出一股自強不息的精神。自強是培養學生自信的第一步。而后在訓練、學習過程中，當學生遇到問題，及時進行一對一的分析和講解，使學生充分了解問題發生的原因，掌握解決辦法，在提高學生技能水平的同時，消除學生對未知的恐懼感。提高學生技能水平，增加學生知識底蘊，胸有成竹是培養學生自信的第二步。第三步則是為學生提供雄厚的師資力量和技術指導人員，為學生進行一對一的技術指導和操作示范，使學生了解培訓隊伍教學實力和底蘊，讓學生有信心和勇氣去嘗試、去發現、去探索，通過探索與研究迸發思想的火花。堅定的后方保障是培養學生自信的第三步。

“試心理”的最后一環是對學生進行心理疏導。在數控加工教學中，學生常因參數、工藝、人為等多方面因素導致的加工事故而產生心理陰影，對加工產生恐懼心理，還經常會因長期訓練產生機械疲勞而出現逆反、怠慢心理等。在預防、疏導學生負面心理方面，“數控標兵班”采取的第一個方法是：通過組建學生家長群，定期為群內家長展示學生近期的學習成果及作品，使學生家長了解學生進步的同時，自發的為學生提供來自家庭的鼓勵與支持。第二個方法是：由教師定期組織學生進行課內興趣活動，通過極具美感的工藝類零件或展件的加工，使學生了解工業之美，打破學生對數控加工的錯誤印象，形成“數控加工的零件是棱角分明、機械感十足的產品零件”的看法。在增強學生工藝設計、零件加工等技術水平的同時，提高學生對數控加工的興趣。在此類活動中，學生往往抱有極高的操作積極性，對于一些未掌握的技術會爆發數倍于以往的熱情，使操作技能在短時間內有一個橫向爆發性的擴展。第三個方法是：定期舉辦課外活動，如集體性的聚餐、郊游等。此類課外活動不僅能增強學生之間的友誼，還能促進班內團結和諧，消除學生由于班內競爭而產生的誤會與摩擦，使學生始終處于一個團結互助、和諧友愛的學習氛圍。在學生參加大型比賽前夕，則會聘請專業的心理咨詢師對學生進行一對一的心理輔導和情緒調節，以達到情緒穩定、賽中正常發揮的目的。

經過“三比三試法”的培養后，“數控標兵班”學生能掌握多種數控操作技能、CAD/CAM繪圖及自動化加工知識，并最終形成良好的職業素質。

參 考 文 獻

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