提升應用型本科院校學生數控加工編程能力的教學初探

胡雪 夏博 曾海峰 葛云 張立新 趙慶展

摘 要：數控技術專業課程是高等工科院校機械類專業的重要專業課程，其中加工零件的程序設計與編程能力是教學與實踐環節中的關鍵內容。目前，數控技術教學過程中，因學生思路僵化且專業基礎不牢，以及存在對數控編程的畏難情緒，導致學生難以靈活運用指令，無法形成數控加工程序的整體編程思路。基于上述教學問題，可通過夯實專業基礎和運用案例教學方法，促進學生重新搭建學習支助體系，幫助教師優化教學評價體系，最終提升數控加工編程的教學效果。

關鍵詞：數控技術；編程能力；教學探索

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）01-0076-03

Abstract： Abstract： The digital control technology is one of the important professional courses in college of engineering， of which the capability of program design is the key to both theoretical and practical steps. At present， there are some problems during the process of the instruction such as students' rigid thinking， unsubstantial base or lack of confidence so that parts of students can't use instructions flexible and entire conceptions to those digital control programs. As a result， we try to consolidate students' basic knowledges and utilize case teaching method in order to rebuild a learning support system to affiliate students， and associate teachers optimize the teaching evaluation system， which aims at update the whole quality of teaching.

Keywords： digital control technology； the ability of programming； teaching probe

一、數控技術課程概述

數控技術是高等工科院校機械制造及相關專業的重要專業課程，是涉及機械工程、自動化和機械電子工程方向的一門交叉學科，同時也是現代制造業中的關鍵技術之一[1]。然而，數控程序設計及編程能力則是數控技術課程教學與實踐培養中的一項關鍵內容。一般地，數控編程是指把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數、機床的運動等內容有機結合，按照數控機床的編程格式和能識別的語言進行編程的全過程。由此編制的程序必須按照規定把程序單轉換成控制介質，然后，轉變成數控系統能讀取的信息后，最終送入數控系統。此外，也可以將程序通過手動輸入方式輸入數控系統。

程序編制的優劣將直接影響數控機床操作的正確性，同時還關系到零件的加工精度與加工效率，甚至還會影響到機床和操作者的安全。因此加工程序的編制是數控機床操作中最重要的工作，這就要求編程人員具有較高的編程能力和專業素養。

二、數控技術課程教學中的編程能力問題現狀

當前，學生在學習數控技術這門課程中的最大問題就是很難自如地完成數控加工的程序設計。結合本教學團隊近幾年的教學經驗，這些問題可以歸納為以下三個方面：

（一）學生思路僵化，難于靈活運用指令

以S學校為例，當前的數控加工課程教學從考查方式上，通常被劃分為平時成績和期末考試成績。這就容易造成學生在理論課堂上為了通過考試，獲得學分而不能將精力傾注到對程序的整體設計和實現上，以至于在實踐能力方面就表現出只記憶了獨立的指令，而無法解決教師布置的綜合編程任務；同時，在期末考試的紙質試卷上，大部分學生能夠正確作答指令格式的相關題目，并獲得高分，而對于具有實踐背景的應用題則無可奈何。這充分說明，學生在整個的學習中缺乏訓練，無法靈活應用編程指令的現實情況。

（二）學生專業基礎不牢，缺乏加工程序的整體思路

學生通過課程學習，已經基本掌握機械零件的工藝設計方法，以及零件加工工藝參數的制定。但是學生很難將這些理論知識與零件的程序編制之間建立緊密的聯系。本課程組在教學實踐中發現，學生們通常不能構建出零件的加工程序，從而無法實現快速高效地完成編程作業練習。實際上，數控加工的程序設計不完全等同于計算機類C語言等純軟件設計過程，而是對機械專業背景有較強的相關性。換言之，如果學生的機械專業基本功不扎實，尤其是零件圖樣分析，工藝處理和數學處理能力偏低的話，那么就會很明顯地反映在數控加工程序的設計上。

（三）部分學生對于編程代碼具有畏難情緒

與機械制圖等課程相比較，數控技術課程中的數控加工程序設計比較抽象，難以理解。且機械零件的數控加工程序編制與計算機編程不同，除了需要正確掌握數控系統的指令以外，學生還要熟悉數控機床的坐標系（機床坐標系和工件坐標系），以及機械零件的圖形尺寸、工藝過程及參數、機床及刀具運動等重要內容。但是，上述理論知識相互交織在一起，對于數控加工的程序設計來說就更加復雜了。心理學的一般知識告訴我們，視覺信息是最容易引起關注的，文本信息則是最容易引起厭倦的[2]。因此，學生在學習數控編程內容時普遍存在的厭學甚至畏難情緒。這種負面情緒也是學生學習數控加工編程中存在的主要難題，最終嚴重影響學生的學習效果和學習感受。

三、提升數控加工編程能力的對策

鑒于對當前數控技術中數控加工編程的教學現狀分析，本教學團隊在教學實踐中不斷總結，歸納出四點對策，全面提升學生的數控加工編程能力。

（一）夯實學生專業基礎，逐步提升

教學設計理論十分強調學生學習新舊知識過程中的認知轉換，特別是對于舊知識的熟練掌握與靈活運用。同樣道理，在我國先賢論著《論語》中也有“學而時習之，不亦說乎”的論證與表達。因此，學生的基本功就顯得尤為重要了。數控加工的程序設計涉及計算機軟件技術、機械制圖等學科內容，是機電一體化的綜合體現。只有全面提升學生的專業基礎，讓他們扎扎實實地掌握基礎內容，才能有效地完成數控加工的程序設計。同時，設置相應的編程練習與實踐環節，幫助學生熟練掌握各類編程指令，進一步夯實數控技術程序編制的堅實基礎，提高學生的專業素養和創新能力。

（二）運用案例引導思路，啟發誘導

除了強化學生的基本功以外，還要注意在教學策略上的調整。實踐證明，案例教學對于引導學生有效學習和掌握數控編程方法與思路具有很好的作用。教學案例不僅可以為學生全面熟悉數控加工程序的結構，還能從編程思路和方法方面給出很好的示范[3]。特別是對于不同機床的類型，案例教學能夠對于學生掌握數控車床和數控銑床的程序編制分別給出詳細介紹與說明。這樣，不僅可以幫助他們區分不同類型機床的加工工藝特點，還能建立起完善的知識網，有利于更加適應生產實踐的需求。在實際工程案例中，學生能夠根據工程情景構建數控加工程序編制的主體思維，并能夠深入思考編程過程中指令的正確性和適用性，促進學生綜合考慮機械零件數控加工過程中的圖形尺寸、工藝過程及參數、機床及刀具運動的情況，可有效引導學生形成系統思維，全面提升學生的編程能力。

（三）搭建學習支助體系，激發動機

學習支助體系，原本是教育學中遠程教育的專業術語。由于遠程教育的教育模式中的師生雙方在時空上處于相對分離的狀態，學生的學習心理很容易受到沖擊。為了更好的提振學生的學習動機，建立起了不同層面的學習支持服務系統。

雖然本科院校的在校生都以面授方式接受學習。但是，他們也容易在課后處于某種狀態的學習孤獨現象。這就有必要借鑒遠程教育的處理方式，給學生搭建特定的學習支助體系。具體來說，利用校園網構建網絡教學平臺，彌補課上教學的局限性。此外，運用社交通訊軟件騰訊QQ或微信，建立學習群，實時關注學生的學習狀態，為他們提供課外學習資料（習題、案例等）、回答學生提問以及安慰有學習困難的學生，幫助他們從不同層面不斷獲得學習的成就體驗，進而提升學生學習專業的動機。同時，挖掘網絡學習平臺，優化教學過程，將傳統教學的主要環節融入其中，做到信息可見、過程可控、資源可重用。通過上述舉措來進一步提高學生的學習自主能動性。

（四）優化教學評價體系，客觀評價

當前的數控技術學習效果評價，主要還是固定在期末筆試的成績考核中。這樣不僅具有考查的片面性，而且也難以真實了解到學生的學習程度[4]。此外，部分學生為了獲得更好的考試成績，往往采取一些不當的方式來應對考核。為了能夠客觀地評價學生學習效果，我們應當建立更加科學合理的考評體系，注重學習過程的評價，從而避免“一考定論”的不足[5]。應該綜合建立學生課業成績多重考核評價機制[6]。例如，根據學生回答隨堂提問情況，及時給分，對于課堂思維活躍的學生給予加分鼓勵，以此作為其平時成績的考核依據；多方面激發學生的學習興趣，如進行案例分析考評，對學生提交的程序及文檔給與考評；或鼓勵學生到學習討群多發帖子，參與問題討論，并給予計分；同時，對于期末考試環節，也可根據各校實際采用計算機考試系統和傳統的筆試相結合的方式。以上諸多方式都可以讓學生更好在理論層面理解數控加工程序設計，同時還從實踐角度培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。

四、結束語

數控加工編程是數控技術課程教學與實踐培養中的一項關鍵內容，具有較強實踐性，但因實際教學中卻偏重理論教學，缺乏實踐訓練，難以達到教學目標。通過強化學生專業基礎，采用案例教學策略，搭建有效的學習支持服務體系和優化教學評價體系，對學生的學習進行客觀評價等相融合的方式來提升數控加工編程的教學效果，增強學生的主觀學習能動性，是提升數控技術課程教學效果的重要措施。

參考文獻：

[1]黃韜.淺談數控機床編程與操作課程教學方法改革的研究與探討[J].現代職業教育，2017（18）：102.

[2]張鵬.基于PBL模式的程序設計類課程教學策略探析——以“多媒體教學軟件設計與開發”課程為例[J].兵團教育學院學報，2016，26（6）：55-59.

[3]張莉.數控機床編程實踐能力的培養[J].太原城市職業技術學院學報，2008（1）：66-67.

[4]劉睿.應用型本科數控技術課程教學改革探索[J].當代教研論叢，2017（6）：132+134.

[5]王貴和，楊佳.強調實踐能力培養的數控技術教學方法及考核研究[J].課程教育研究，2013（22）：221-222.

[6]李鐵鋼.數控加工與編程能力培養方法[J].信息技術教學與研究，2012（46）：130-131.