數控仿真在中職教育的創新應用

鄧玉倫

【摘 要】數控仿真軟件在中職數控專業教學中運用非常普及，它在激發學生學習興趣、緩解機床數量不足等方面發揮了重要作用。但是，不同的學校在仿真軟件的應用方面還有較大差距，本文以重慶市育才職業教育中心數控技術應用專業為例，從一名長期從事數控專業實訓教學人員的視角闡述中職學校對仿真軟件的應用實踐，為其他中職學校數控專業教學提供參考。

【關鍵詞】中職教育 數控仿真 實訓教學

數控仿真是應用計算機技術對數控加工操作過程進行模擬仿真的一門新技術，該技術是面向實際生產過程的機床仿真操作，加工過程三維動態逼真再現，能使每一位學生，對數控加工建立感性認識，可以反復動手進行數控加工操作，有效地解決了因數控設備昂貴和有一定危險性，很難做到每位學生一人一機的問題。它不但效率高，成本低，可操作性強，而且安全，性能穩定，在數控機床教學領域里發揮著越來越重要的作用。2015年5月19日，國務院印發《中國制造2025》，明確了智能制造是建設制造強國的主攻方向，這不僅需要大量的的研究型人才，同時也需要我們中職學校培養大量的與產業發展相適應的應用型人才。隨著數字化制造技術的廣泛應用與成熟，對技能型人才提出了更高的要求。各個學校都在不斷完善實訓條件，探索有效的教學方法，為學生提供更科學、合理、優質、高效的實訓教學場地，提升教學質量和水平。數控仿真系統作為基于虛擬現實的仿真軟件，廣泛應用于數控加工操作技能培訓和考核。近年來，隨著數控加工技術的進步和普及程度的提高，人們通過不斷完善軟件的功能、提升仿真度、降低應用條件等，充分挖掘仿真軟件的潛力，讓其為我們的教學、培訓、鑒定等發揮更大的作用。

一、輔助進行編程指令教學

數控技術是集數字控制、機械加工、電工等知識于一體的綜合學科，而中職學生普遍理論知識薄弱、自主學習能力差、學習動力不足，學生對數控知識的學習和理解有一定的難度。

如數控車工手動編程指令G71，作為一個非常實用、常用的外（內）圓粗車復合循環指令，學生在學習特別是初學時對各字段的含義、編程格式、走刀路線等，很不容易理解，所以很難運用G71指令編制出科學、合理的零件加工程序。為此，我們利用仿真軟件來對學生編寫的典型零件加工程序（包含G71指令）進行校驗、試車，讓學生學習理解吃刀量△d、退刀量r、X方向精車余量△x/2、Z方向精車余量△z的含義，同時在仿真系統的指導下，完成工件安裝、刀具安裝、對刀、工件試切、零件測量等操作流程，有利于學生更好的理解數控編程指令，弄清各字段含義、編程格式、走刀路線等（如圖）。對G71在車削外圓和內孔、左偏刀和右偏刀、前置刀架和后置刀架等在編程上的不同進行區分。通過這種簡便、生動、直觀的形式將數控知識展現在學生面前，使學生能夠快速理解數控編程知識，從而提高他們對數控知識的掌握程度。

二、助力理實一體化教學改革

當前，很多中職學校都在大力推行理實一體化教學法。該教學法打破理論課和實訓課的界限，將某門課程的理論教學、實踐教學、生產、技術服務融于一體，教學環節相對集中，由同一教師主講，教學場所直接安排在實驗室或實訓車間，來完成某個教學目標和教學任務。師生雙方邊教、邊學、邊做，理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現，沒有固定的先實后理或先理后實，而是理中有實，實中有理，突出學生動手能力和專業技能的培養，充分調動和激發學生學習興趣。它非常適合如控制技術、數控編程加工、測量技術、烹飪等不深入現場無法講授的課程。

有數控專業的中職學校，基本上都建有數控加工仿真實訓室，專門開設數控仿真實訓課程。而在數控機床上實際加工，則安排另外的時間、到另外的數控加工實訓基地進行。仿真和實踐分別、獨立的進行，便于各自的教學、管理，但存在很多不足之處，如學生在進行仿真學習后，沒有及時上機床實踐學習，不利于技能的鞏固，待到下次上機床實踐訓練時容易因操作不熟練而引起安全事故。

我校將數控仿真實訓與數控機床加工科學地融為一體。在數控加工實訓基地，為每臺數控機床配備一臺計算機，并安裝數控加工仿真和繪圖編程軟件，學生在機床實際操作之前，先聽老師講解，再進行計算機仿真操作，通過仿真操作進一步學習機床操作要領、步驟，確定加工程序無誤后才直接將仿真加工后的加工程序傳輸到機床再進行機床實際切削加工操作。這樣既培養了學生的學習興趣，，大大減小了學生因操作錯誤引發的安全事故，增強了學生的自信，讓學生鞏固了機床操作的要領，同時又緩解了學生多機床少的矛盾。

三、培養學生的學習自信心

行業企業對數控專業畢業生的崗位能力需求決定了學生在編程和加工方面應掌握的知識和技能，尤其是加工方面需要積累一定的理論知識及操作技能。數控機床是集數字控制、電氣、機械于一體的綜合設備，對中職學生來說有一定的學習難度，特別是數控加工，存在設備、工件等的高速運動，客觀上存在一定的危險性。以致于一些學生在出現撞刀等現象后產生了恐懼、退縮、害怕等心理，對學生學習數控專業技能的自信心產生嚴重影響。

近年在數控車工、數控銑工實訓教學過程中，教師充分利用數控仿真軟件的特點和優勢，讓學生在機床上對刀之前，首先在仿真軟件上進行相應的對刀操作，確定無誤后再在機床上操作；在機床上進行首件試切前，首先在仿真軟件上進行試切，通過這樣計算機仿真和在真實機床上操作交替進行，通過仿真系統幫助學生及時找出操作過程中存在的問題，并與教師一起及時改正，這就使得在機床上實際加工時最大限度的避免程序錯誤、誤操作等引起的加工錯誤、撞刀、甚至是機床設備損壞，危及人身安全等事件的發生。不僅有利于幫助學生積累實踐經驗、提升動手操作能力，同時最大可能保證不發生安全事故，增強學生的自信心，收到了非常好的教學效果。

四、培養學習興趣，激發學習動力

中職教育面對的學生群體文化基礎比較薄弱，自主學習能力不強，傳統的教學方式效果不好，就需要靈活應用和創新教學方法。現代教育心理學研究表明，教師應從培養學生的學習興趣開始，正視學生的實際，充分發揮學生的主體作用，激發學生的求知欲望和探索問題的熱情，讓其體驗學習成功的喜悅，從而促進學習方式的轉變。“興趣是最好的老師”，數控仿真軟件的教學應用就是一個較好的觸發器。它有別于傳統的數控機床教學的枯燥、復雜、操作性要求高等，它喚醒了學生的好奇心，讓學生對新知識新技術的應用產生了一種急于探究的心情，而且學生可以積極參與，親身體驗，在動手操作的過程中激發動力，體驗學習的成果。培養動手性人才，這一點對于中職教育尤為重要。

我校作為國家中等職業教育改革發展示范學校、國家級高技能人才培訓基地，除了全日制中職學生教學外，還承擔了大量的農民工轉崗培訓、退役士兵就業培訓、數控車工職業技能等級鑒定及培訓等任務。而數控仿真加工的創新運用，對于我們豐富教學內容和手段具有十分重要作用。未來，我們將不斷總結、探索，讓數控仿真技術為中職數控專業的發展發揮更大作用。

參考文獻：

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