基于理虛實一體化的“數控加工編程與操作”教學改革研究

史紅燕

（濟南工程職業技術學院，250000，山東濟南）

在中國制造2025 大背景下，數控技術是我國由制造大國轉變為制造強國的關鍵，更是工業4.0 時代智能制造業強有力的基礎。因此，培養大批能熟練掌握多軸數控機床編程、操作、維修等技術的高技能人才是工科類高等職業院校形勢所趨。

高職院校“數控加工編程與操作”課程學生學習效果與企業數控崗位用工要求還存在一些差距，現從企業數控崗位人才需求、課程特點、課程現狀逐一進行剖析，突破傳統教學采用理-虛-實一體化的教學方式，不斷激發學生對本課程的學習興趣及提高數控機床實操能力，達到學生畢業后就能滿足企業單位用人需求的目的。

1 數控加工編程與操作課程剖析

1.1 數控技能人才培養方向

工業4.0 時代智能制造業飛速發展，越來越多的企業引進數控車床、數控銑床、數控加工中心等先進數控設備，急需多軸數控加工技能人才。數控技能人才分為以下幾類。

第一類為數控車間操作工：主要負責數控機床的操作和日常檢查維護工作，應具備掌握數控機床結構基礎知識、會選用刀具、能進行工件及刀具的裝夾、編制數控加工工藝文件、進行機床具體操作、機床日常維修維護、根據零件圖紙進行手工編程等能力。

第二類為數控技術人員：主要負責數控加工工藝編程與數控機床維護、維修。數控加工工藝編程人員需要掌握數控加工工藝方案的編制、工藝文件的實施，具備數控機床操作、維修維護和手工編程的能力，并能運用三維設計軟件進行三維造型設計及自動編程；而數控機床維護維修人員需要掌握數控系統特點、PLC 知識、機床參數設置等，具備數控機床操作、手動編程、自動編程和數控機床機械與電氣調試維修維護的能力。

通過學習數控加工編程與操作這門專業核心課，學生能夠具備數控加工工藝文件編制、機床操作、數控加工編程等能力。因此，學生畢業后能否勝任數控技術方面的工作，與有否學好數控加工編程與操作課程有十分密切的聯系。

1.2 課程特點

數控加工編程與操作是高職院校數控技術、機電一體化學生的專業核心課程，旨在培養學生編制加工工藝文件、數控加工編程、操作數控機床等能力，是一門專業實踐性很強的課程。其中，先導課程機械制圖、機械設計基礎、計算機二維繪圖CAD 等都為學習本課程打下良好的基礎。學好本課程也將為后續學習數控加工實訓、數控機床等課程做好鋪墊。

1.3 課程現狀及存在問題

數控加工編程與操作分理論課、數控加工編程虛擬仿真實訓、數控加工實訓三個階段進行授課，且不同階段的授課老師不同。理論課內容包括數控機床坐標系、數控機床的操作界面、數控加工工藝分析、刀具知識、切削參數設置、數控加工編程指令、數控車削典型實例、數控銑削實例等。分三個階段培養學生會產生以下問題。

（1）學生連續數周學習理論課，見不到機床實物，缺少直觀認知。理論課比較枯燥，學生提不起學習興趣，學習效率低下，學習效果欠佳。

（2）學生在傳統理論課上學習數控編程基本知識，遇到手動編程實例時，學生只會套用編程模板進行編程，編寫出的程序是否準確合理，學生無法直接及時判斷，有待于進一步進行仿真驗證。

（3）理論課和實訓課可能存在相同知識點內容不同步的現象，也就是實訓需要的理論知識在理論課上可能還未學完，這樣就會影響數控加工實訓效果。

（4）理論課程、數控編程仿真實訓、數控加工實訓三個階段的授課教師不同，因不同的教師其數控機床實操經驗、授課方式等不同，可能會導致學生學起來知識點比較零亂、缺乏一定的邏輯性與系統性。

（5）理論課時偏多，達六十幾學時，但數控加工編程仿真實訓只有二十幾學時，數控加工實訓也只有二十幾學時，實踐課時偏少，學生掌握的數控加工編程與機床實操技能有限。

2 理-虛-實一體化教學改革

2.1 改革的必要性

鑒于數控加工編程與操作課程理論、仿真實訓、數控實操實訓三階段分開授課質量效果欠佳，在科學技術快速發展的今天，新的教學方法不斷出現，高職院校引進的數控車床、數控銑床、數控加工中心等設備也不斷完善。對于數控加工編程與操作這門課程，要打破傳統授課方式，采用項目式教學，將理論課程、數控加工仿真實訓、數控加工實訓三階段教學無縫銜接。采用理-虛-實一體化教學方式，理論課在仿真實訓室進行。通過增加實踐課時，活躍課程氛圍，激發學生學習的動力和鍛煉學生的實操技能。

2.2 改革方案

采用理-虛-實一體化教學方式，將理論課在虛擬仿真實訓室進行，教師隨講、學生隨練，通過宇龍仿真虛擬軟件熟悉數控機床的基本操作，檢驗手動編程的合理性與準確性。通過多次、反復在仿真軟件練習，熟練地掌握機床知識和編程知識，然后再在數控機床上進行實際操作，能夠將實踐和理論有效結合。針對數控加工編程與操作課程特點，采取項目化教學方式。引入企業典型案例，分小組進行數控加工工藝方案設定、工藝方案編制、數控加工程序編寫、數控加工編程虛擬仿真、程序校驗、數控機床上實際操作。

（1）以數控加工工藝方案設定、操作機床、數控加工編程等能力培養為核心，以企業數控加工典型案例為載體，以數控技術專業崗位職業能力培養為目標，選取和編排教學內容。課程根據主要涵蓋機床坐標系、機床操作基本方法、數控車削編程、數控銑削編程等實際項目進行設計。

（2）將理論課時壓縮，延長虛擬仿真學習時間。理論課改在虛擬仿真實訓室進行，并采用宇龍仿真虛擬軟件進行仿真加工學習。學生根據分解的學習任務以小組的方式進行仿真操作，最后小組之間互相展示仿真的結果。通過小組間進行學習評價、同組員之間進行互評的方式，激勵學生好好學習。

（3）通過在虛擬仿真軟件中反復多次練習，調整好切削參數、選好刀具、程序檢驗無誤后，在數控機床上進行實際操作。由教師悉心引導學生，要求學生遵守安全生產操作規范，并使學生養成在實際操作數控機床過程中遇到問題及時做好記錄和總結的好習慣，提升學生實際操作機床的能力。

3 結論

數控加工編程與操作課程進行項目化教學，采用理-虛-實一體化的教學方式，在虛擬仿真實訓室上理論課，通過教師隨講、學生隨練的方式，提高了學習效率和學習質量。在虛擬仿真軟件中反復多次仿真練習，程序檢驗無誤之后，在老師的悉心指導下，學生進入實訓場地對數控機床設備進行實際操作訓練，真正做到理-虛-實一體化。理論知識和實際操作相輔相成，使得數控加工編程與操作課程不再枯燥，激發學生的學習興趣，提高學生數控機床實際操作能力和團隊協作能力。