淺談手工編程能力對數控專業中職生可持續發展的影響

劉棋

摘要：由機械代替普通人力已經是機械制造業不可逆轉的未來，如果不能及時改變學生們的固有認知習慣，數控專業中職生將會面臨既沒有過硬的文化素質，又不具備高深的專業理論，在與更高院校畢業的同齡人競爭中難免淪落為淘汰者。要么成為終將被機器代替的初級勞動者，要么改變行業在新的環境中尋找出發點，作為老師，必須要讓數控專業中職生認清這一點。如何在困境中尋求突破，只能提升自身的可持續發展能力。

關鍵詞：編程能力;可持續發展

0? 引言

科技的日新月異帶來了知識的快速更迭，教師在培養傳統的技能型人才時，單純的動手能力的提高已不足以讓學生適應復雜多變的就業環境。學生在走出學校，踏入工作崗位時往往面對的都是陌生的工作環境、陌生的設備，陌生的工藝流程以及與之對應的完全陌生的知識。作為代表加工制造行業先進生產力的數控專業，尤為如此。為了能讓孩子們在短短的三年中職生涯中具備面對機遇和挑戰的能力，在校期間教師培養學生不僅要從知識層面對他們進行武裝，更要在綜合能力上將他們提升到一個全新的層次。這其中最重要的莫過于對學生繼續學習能力的培養。

由于計算機技術的廣泛普及與應用，數控專業的中職生往往在剛剛具備基本的手工編程能力后就會接觸到計算機輔助編程與制造，新穎而迅捷的編程手段促使很多學生將精力與熱情投入其中，他們往往都會忽略了手工編程能力的鞏固與提高。然而，手工編程能力不同于普通的動手能力，它是專業能力的一種綜合體現。它代表了識圖、程序編寫、工藝方案制定、刀具路徑規劃、工夾量具選擇。最終形成的是學生利用已有工具，制定合理方案，在加工中調試調整，分析解決問題的能力。而普遍情況下，學生不缺乏動手能力，恰恰是動手時，對自己所做事情缺乏清晰的判斷和有效的調整，最終導致的結果就是，學生掌握了先進的計算機自動編程技術，卻無法解決實際的零件加工問題。所以，在平時的日常教學中一味地偏重自動編程而忽視手動編程只會導致學生的專業根基淺薄，且容易將學生的能力集中在了一款或幾款編程軟件上而不是真正的程序編制上。

或許有人會提出這樣的疑問：在“互聯網+”主導的工業4.0時代，不去關注自動編程而仍然墨守成規地強調手動編程是不是脫離時代了？而我想說明的是：我們培養的學生雖然生活在這個產業互聯的時代，但他們的認知水平和綜合能力還遠遠不夠融入其中。雖然數控加工在制造業中代表了高精度，高效率，高度自動化，但我們仍然要清晰地看到，工業機器人，3D打印等領域已經在具備以上特點的同時從互聯互通上完全超越了數控機床。在數控專業高速發展十幾年后幾近飽和之時，想要學生持續性地發展，若能進入這些高新技術領域固然是好的選擇。學習軟件容易，跨專業門檻難。是用熟練的軟件使用能力還是用堅實的編程素養作那塊敲門磚，我想答案是顯而易見的。

如果將學生的可持續發展范圍確定在本專業;有聯系的相關專業;與本專業截然不同的其它專業三個方面的話，我認為，手工編程就是形成持續性發展的能力核心。

1? 手工編程能力在本專業的地位

在現行的教育體制中，學生在進入職業教育前是很難有機會對所選專業進行深入的體驗。因此，進入職業學校后學生對專業的選擇更多依賴其在社會中的作用及其影響力，結合崗位舒適度與便利性對從業者認同感和歸屬感的影響與日俱增，數控專業在近幾年已經成為了機械制造大類中的“熱門專業”。雖然相比傳統機械加工，數控制造在工作環境的舒適和勞動強度的改善上已判若云泥，但學生對于專業知識的學習和技術能力的形成，機械加工專業內部間幾無差別。甚至在專業學習中，鉗工加工和普通機床加工對學生形成工藝與精度的概念遠遠超過了數控加工本身。在日常的教學中，我已經多次發現了學生存在眼高手低的情況：雖然他們對程序指令的掌握已經嫻熟，但缺少了工藝基礎的支撐，最終零件的加工仍然問題重重，這也間接導致了教學中時常出現的“學得好卻做不好”的情況。

因此，專業教學中關注手工編程就是將教育的重點放在夯實基礎上，只有循序漸進的熏陶和影響才能逐步將學生的認知引導到本專業中來。同樣，學生只有具備牢靠的手工編程能力后，才能更好地將軟件編程等融入到自身的知識體系中，形成完整的自動化加工概念，在他們進入高職或更高學府接觸更先進的數控專業技術前，搭建一個專業學習的基礎平臺。

所以，盡管在信息技術如此發達的當下，不論是數控專業人才培養方案的制定還是逐漸從試行發展到全面實施的數控專業學業水平測試，數控專業培養的核心都指向了手動編程能力。因為中職階段，培養學生的重點本就應該放在專業概念的構建、基礎知識的掌握，專業基本素養的形成上。

2? 手工編程能力在有聯系專業學習中的作用

科技進步不僅拉低了生產制造成本，更拉近了學生與生產實際的距離。曾經只出現在書本上的概念，如今都被匯聚成一套套設備展示到了學生們的面前。問題是，學生們做好了了解這些知識的準備了嗎？

為了開闊學生視野，拓展專業發展方向，在中職校并沒有工業機器人專業開設計劃前，我校采購了若干臺工業機器人作為選修科目開放給機電一體化和數控專業。本來認為順理成章的延伸性學習，在我們的學生身上卻出現了重重問題，并且這些問題的矛頭都指向了學生手動編程能力的薄弱。

首先，在坐標系的運用上，雖然數控系統和工業機器人都存在基礎坐標系，工件坐標系，工具（刀具）坐標系的區別，但方向的判斷和坐標系的選擇截然不同。坐標系的形成在數控知識體系中是非常重要的一環，然而學習過程中，許多同學掌握不充分，僅僅依靠死記硬背將使用方法固化了下來，到了機器人坐標系的使用中完全無法形成有效的互融互通，以至于無法進一步利用坐標系進行有效的偏移。最終的結果必然是學習能動性的降低，專業拓展學習的徒勞無功。

其次，手動編程著重鍛煉了學生在實操階段中，綜合運用機床，刀具，量具合理解決零件制造的能力。如何有效地規避因夾具或刀具問題在加工中出現無法實現軌跡到達，是需要學生通過大量的手動編程并調試運行才得以實現的。數控加工強調的是刀具軌跡控制和切削用量的合理選擇，解決刀具和零件輪廓相互干涉的問題提高了學生精準控制的能力;針對不同材質、加工階段、加工方法選擇與之對應的切削用量鍛煉了學生因勢利導，隨機應變的反應能力。在機器人程序編制中，機器人本體需要和外部設備頻繁地通信，不同的通信地址、信號類型需要學生轉換手動編程的思路加以理解記憶;機器人在行動路徑規劃時，由于串聯機械臂的聯動機制導致經常出現軸超限、運行死點的問題，數控刀具路徑規劃中干涉問題的解決也為學生提供了思路。如若在手動編程的學習中掌握淺薄，甚至一味地依賴自動編程軟件來規避實際當中出現的問題，是無法在機器人學習中提供足夠的能力支持的。

再次，手動編程中宏程序的運用打開了學生的邏輯思維空間。宏程序不僅需要對程序格式和工藝過程有深入理解，還對學生的數學計算能力提出了較高的要求;學生使用編程指令實現的循環動作同樣可以利用宏程序達到相同的目的，可以說宏程序將數控專業的學生真正帶入了編程領域。宏程序學習中的while、for語句源自計算機語言，和工業機器人程序語言同本同源，掌握了手動編程，極大地降低了學生學習工業機器人編程的難度，提高了他們掌握一門新興技術的可能。恰恰這些都是編程軟件所不具備的，因為編程軟件的主要功能就是簡化循環，用強大的計算能力模擬出復雜的循環，學生只會使用軟件而不能手動編程，在相關專業的學習上何談基礎，何談發展。

總之，通過工業機器人選修課的教育教學，我發現手動編程能力的確成為了數控專業學生區別機電一體化專業學生的主要標志。在工業機器人工作站分組學習當中，他們在工業機器人本體編程學習部分體現出的極大優勢，就像機電一體化學生掌握PLC及聯調一樣明顯。

3? 手工編程能力在進入其他專業時的影響

數控專業在機械制造專業類別中又因設備本身的巨大優勢，經常被冠上“輕松”、“偷懶”的帽子，在從事數控專業課教學近幾年中，學生中出現“手不能提，肩不能挑”者的情況愈發頻繁。由機械代替普通人力已經是機械制造業不可逆轉的未來，如果不能及時改變學生們的固有認知習慣，數控專業中職生將會面臨既沒有過硬的文化素質，又不具備高深的專業理論，在與更高院校畢業的同齡人競爭中難免淪落為淘汰者。要么成為終將被機器代替的初級勞動者，要么改變行業在新的環境中尋找出發點，作為老師，必須要讓數控專業中職生認清這一點。如何在困境中尋求突破，只能提升自身的可持續發展能力。

一直以來，習慣和方法雙方面的薄弱都是阻礙中職生進步的主因。而鍛煉手動編程能力可以有效糾正學生依賴心理，將解決問題的方法端正到自身上來;同時，手動編程可以提升學生根據實際情況及時調整的能力，培養他們在面對未知過程中的堅強心理素質。正視自身是他們能夠奮進前行的唯一選擇。中職階段學生有豐富多彩的課余生活，也有形式各樣的比賽提供鍛煉，在明確以手工編程能力提高為抓手改變現狀后，很多學生都能在不同的領域如主持，演講，創新創業大賽中完成了自我突破，尋找到了課程以外的興趣點和關注點。我和孩子們交流心得時感受最深的就是，孩子們的方法多變了、手段靈活了、意志力提高了，這些不正是我們期待中的可持續發展所需要的基本素質嗎？

《職業教育國二十條》已經為職業教育的發展明確了方向，《大國工匠》等主流媒體制作更是堅定了職業教育者的信心。我時常引用其中高鐵“智造”專家劉云清的故事激勵我的學生：“同學們，中專學歷出身，卻能帶著一批博士、碩士自主研發，何其壯哉！這鮮活的事實，難道不是你們的夢想嗎？”。培養和提升中職生的職業素養，拉近他們與普通高中生之間的差距，甚至謀求在動手能力方面實現彎道超車，一直是職業教育從業者勞形苦心，砥礪前行的動力源泉。將手動編程能力作為數控專業中職生的核心素質加以培養，正是我在日常教學中通過反復強調和訓練希望學生學生能夠達到的。

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