關(guān)于車工實訓(xùn)結(jié)合數(shù)控技術(shù)的教學(xué)探討

摘?要：對于我國高校的所有理工類專業(yè)學(xué)生，金工實習(xí)是一門十分重要的實踐課程，而車削加工實訓(xùn)是金工實習(xí)的重要一環(huán)。本文通過對傳統(tǒng)車削加工實訓(xùn)的課程目標(biāo)、課程設(shè)計、教學(xué)過程幾個方面進行分析，總結(jié)歸納了當(dāng)前車工實訓(xùn)存在的局限和不足，試圖探究更符合當(dāng)今時代背景的教學(xué)方案，并引入數(shù)控技術(shù)與傳統(tǒng)普車相結(jié)合的教學(xué)方法，目的在于提高學(xué)生實踐動手能力的同時，更好地與社會發(fā)展和需求相結(jié)合。

關(guān)鍵詞：金工實習(xí)；車削加工；數(shù)控技術(shù)

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，我國高等教育事業(yè)為各行各業(yè)輸送了大量人才。然而，企業(yè)“招人難”的現(xiàn)象仍然普遍存在。究其原因，在高素質(zhì)的技能型人才培養(yǎng)方面，我國還存在很大的缺口。長久以來，我國的本科高等教育側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的理論知識，而對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)缺乏足夠的重視，這就導(dǎo)致大量本科畢業(yè)生實踐能力不足、動手能力弱，不能及時融入社會。近年來，國家對本科高校發(fā)展改革提出了具體要求，要加強學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，特別是工程素養(yǎng)方面［1］。

金工實習(xí)作為一門旨在培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的課程，其課程建設(shè)的重要性不言而喻。

金工實習(xí)全稱金屬加工工藝實習(xí)，傳統(tǒng)的金工實習(xí)通常包括各種金屬加工工種，如車工、銑工、刨工、鉗工、鑄造、電焊等，學(xué)生在為期半個月到一個月的時間內(nèi)，通過在各工種的輪換實習(xí)，了解學(xué)習(xí)不同加工工種的基礎(chǔ)知識并動手操作完成加工。金工實習(xí)的特點在于課程大部分以學(xué)生實操為主，教師講解為輔。在短短一個實習(xí)周期內(nèi)，每一個工種的動手實操，學(xué)生都會得到相應(yīng)的作品，在成就感得到滿足的同時，學(xué)生的實踐能力也得到了顯著的提升。對于機械大類專業(yè)學(xué)生而言，金工實習(xí)是一門不可或缺的必修課。對于非機械大類專業(yè)學(xué)生而言，金工實習(xí)也是實踐教學(xué)的重要一環(huán)。然而，隨著時代的變遷，各種新型加工方式例如3D打印、激光切割、數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展，傳統(tǒng)的加工方法已經(jīng)不能滿足社會的需求。當(dāng)前許多高校的金工實習(xí)課程仍然僅為傳統(tǒng)加工工種，顯然已不能滿足當(dāng)今社會對人才的需求。如何深化金工實習(xí)的課程改革，將新加工工種和舊加工工種有機結(jié)合起來，建設(shè)成順應(yīng)時代發(fā)展、滿足社會需求的課程已迫在眉睫。本文以湖北工業(yè)大學(xué)金工實習(xí)的車工實訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀為出發(fā)點，以當(dāng)前時代發(fā)展為背景，以提高學(xué)生的實踐能力、培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展的能力為目標(biāo)，提出了相應(yīng)的課程改革方案。

1?車工教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1?課程內(nèi)容

車工全稱車削加工，是使用車床對材料進行加工的一種加工方法。其原理是將材料固定在車床的主軸上高速旋轉(zhuǎn)，然后用不同形狀的車刀以合適的進給速率將材料加工成所需形狀。當(dāng)前湖北工業(yè)大學(xué)車工實訓(xùn)使用的車床為普通車床，需要學(xué)生手動調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速，并且手動調(diào)節(jié)車刀的移動來車削材料。車工實習(xí)的一個周期通常安排為兩天半，學(xué)生在一個實習(xí)周期內(nèi)首先會初步認識了解車床結(jié)構(gòu)，學(xué)會開啟關(guān)閉車床，掌握車床主軸轉(zhuǎn)速和刀架進給速度的調(diào)節(jié)，最后分組獨立完成錘柄的加工任務(wù)（如下圖）。

錘柄實物圖

其中，錘柄加工任務(wù)又分為：車端面、車外圓、切退刀槽、車螺紋、車錐面、滾花、車成型面、打磨拋光8個步驟。最后，車工實習(xí)完成的錘柄和鉗工實習(xí)完成的錘頭會結(jié)合起來形成一個完整的錘子。

由于車工實習(xí)在加工過程中主軸會高速旋轉(zhuǎn)，稍不注意，頭發(fā)、衣服等物體很容易被卷入其中，保證實習(xí)過程中學(xué)生的安全是重中之重。

首先，學(xué)生在短短的兩天半內(nèi)不僅要熟悉車床的各個部位、掌握基礎(chǔ)理論知識，還要完成多道工序最終做出完整的錘柄，時間過于緊湊，常常對設(shè)備還未完全熟悉就已經(jīng)投入加工操作，這樣會產(chǎn)生很大的安全風(fēng)險。其次，短時間內(nèi)給學(xué)生灌輸?shù)拇罅恐R學(xué)生也難以掌握，經(jīng)常會出現(xiàn)今天學(xué)的知識明天就忘了的情況，這樣不符合培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的目標(biāo)。最后，由于整個實習(xí)過程以學(xué)生操作為主，教師講課為輔，剛剛完成一個加工步驟后馬上就要投入下一個操作步驟，中間缺乏一定的師生互動，學(xué)生對課程感到枯燥無聊，完成加工任務(wù)的積極性也不高。

1.2?授課對象

湖北工業(yè)大學(xué)工程實訓(xùn)中心承擔(dān)全校所有的金工實習(xí)課程任務(wù)，授課對象以理工科專業(yè)學(xué)生為主。車工實訓(xùn)主要以機械類專業(yè)知識為基礎(chǔ)，然而參加實訓(xùn)學(xué)生既有機械大類專業(yè)，也有非機械大類專業(yè)，未來還會引入一些文科專業(yè)，各個專業(yè)的學(xué)生基礎(chǔ)不一，對課程的接受程度存在很大的差異性。安排同樣的課程內(nèi)容、相同的授課時長存在一定的不合理性。

1.3?實習(xí)設(shè)備

湖北工業(yè)大學(xué)車工實習(xí)所使用的車床為普通落地臥式車床，由四川機床廠生產(chǎn)，代號為CY6140T/750。該車床年代較為久遠，且生產(chǎn)廠家現(xiàn)已破產(chǎn)，機床日常的保養(yǎng)、維修只能由教師自己完成。在日常的教學(xué)過程中，學(xué)生偶爾的不當(dāng)操作會導(dǎo)致車床某些零部件的損壞，教師只能抽空在課余時間進行維修，需要維修的車床也需要空置下來，不能及時投入教學(xué)。這樣就存在維修難、影響教學(xué)效果的問題。

由于車工實習(xí)僅使用普通車床，沒有引入目前廣泛使用的數(shù)控技術(shù)，與社會發(fā)展存在一定的滯后性。實訓(xùn)中心僅有2臺數(shù)控車床，數(shù)量不足以支撐教學(xué)，也沒有將數(shù)控車床納入車工實習(xí)的教學(xué)計劃，學(xué)生常常會抱怨普車過于落后甚至脫離時代，對課程的積極性不高。其他一些高校雖然將數(shù)車納入了金工實習(xí)課程，但是數(shù)車和普車是兩個獨立的工種，兩個工種進行輪換實習(xí)。這就存在學(xué)生掌握的知識缺乏連貫性，僅僅機械地學(xué)習(xí)了操作方法，對車床的原理甚至更深層次的基礎(chǔ)知識缺乏了解。還有一部分高校直接刪除了普車實訓(xùn)，對于非機械類專業(yè)的學(xué)生，直接跳過普車開始數(shù)車實訓(xùn)通常存在很大的困難，對課程無法有效吸收，也降低了課程的效果。如何將數(shù)車和當(dāng)前的普車課程完美銜接到一起，是當(dāng)前需要思考的首要問題。

2?車工實習(xí)的改革方案

通過歸納當(dāng)前教學(xué)存在的不足，組織教師到各個兄弟院校進行參觀交流，同時對其他高校的教學(xué)經(jīng)驗進行學(xué)習(xí)［28］，目前對湖北工業(yè)大學(xué)的車工實訓(xùn)課程進行了如下改革：

2.1?改革課程內(nèi)容

充實課程內(nèi)容，將傳統(tǒng)單一的普車實訓(xùn)改設(shè)成普通車床+數(shù)控車床實訓(xùn)，時間由兩天半延長為一周。實訓(xùn)前兩天學(xué)生參加普通車床實訓(xùn)，首先認識熟悉車床，認識車床上的各個部件并了解其作用，學(xué)習(xí)車床各個部件的操作方法，最后完成幾步加工程序，主要為車外圓、車成型面以及滾花。實訓(xùn)的后三天學(xué)生參加數(shù)控車床實訓(xùn)，在已有普車的基礎(chǔ)知識上，學(xué)生對加工原理已經(jīng)有了一定的理解，對車床的各個機械部件也較為熟悉，此時引入數(shù)車的發(fā)展歷史以及與普車的區(qū)別，學(xué)生的腦海中會對車床形成完整的認知。在初步了解數(shù)車后，教師用一天的時間講解數(shù)車編程常用的G代碼、M代碼等手動編程方法，隨后學(xué)習(xí)畫圖自動編程，教師檢查加工程序后完成車端面、車外圓、切退刀槽、車螺紋、車錐面的加工步驟。

線上和線下教學(xué)相結(jié)合，將課程內(nèi)容制作成視頻，上傳至學(xué)院微信公眾號等短視頻平臺，提升課程知名度，共享教學(xué)資源。學(xué)生可以課后進一步深化學(xué)習(xí)內(nèi)容，也可以課前提前預(yù)習(xí)。

大課和小課相結(jié)合，大課采用全班講授的形式，主要講授安全注意事項、基礎(chǔ)理論知識。小課則根據(jù)班級人數(shù)分成若干個小組學(xué)習(xí)、討論、實操，學(xué)會合理運用“項目式”教學(xué)方法，組內(nèi)協(xié)作，組外競爭，培養(yǎng)學(xué)生合作精神及團隊協(xié)作能力。在課堂中可以播放與車床知識的趣味短視頻，激發(fā)學(xué)生興趣，提高課堂互動性。

引導(dǎo)學(xué)生由“被動式”接受再到“主動式”學(xué)習(xí)。在整個金工實習(xí)課程中，能否調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性會影響最終的教學(xué)成果和質(zhì)量。在授課過程中，增加與學(xué)生的互動，學(xué)會創(chuàng)造問題引發(fā)學(xué)生思考，制造適當(dāng)?shù)膽夷顏碚{(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，提供參考視頻或?qū)W習(xí)書籍鼓勵學(xué)生課后學(xué)習(xí)，調(diào)動學(xué)生課后學(xué)習(xí)的意愿，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。適當(dāng)更改一些教學(xué)演示案例，將單一的錘柄加工演示穿插一些容易引起學(xué)生興趣的作品，例如葫蘆、寶塔等，甚至可以展示五軸加工中心才能完成的“大力神杯”，激發(fā)學(xué)生們對車削加工的興趣和喜愛。

在學(xué)生操作加工間隙講述新中國成立以來我國機械加工行業(yè)的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展成就。結(jié)合《大國重器》，講述我國工程師“工匠精神”的感人故事，講述我國科研人員突破“卡脖子”技術(shù)研發(fā)自主數(shù)控系統(tǒng)的拼搏精神。加強宣傳制造業(yè)是國之根本，加工設(shè)備是國之重器，鼓勵學(xué)生們未來積極投入機械加工行業(yè)為祖國的發(fā)展建設(shè)添磚加瓦。在演示車削加工操作時，配合車刀的結(jié)構(gòu)特點，可引入“工欲善其事必先利其器”“好鋼用在刀刃上”等思政元素［9］。引領(lǐng)學(xué)生在新時代不斷增強“四個自信”，堅定“四個意識”，做到“兩個維護”，增強學(xué)生的使命感和擔(dān)當(dāng)感，培養(yǎng)學(xué)生忠于祖國、技術(shù)報國的愛國之心。

2.2?制訂個性化授課方案

將學(xué)生專業(yè)分為機械大類專業(yè)（如機械工程、材料成型等）和非機械大類專業(yè)（如通信、工業(yè)設(shè)計等）兩種。非機械大類專業(yè)學(xué)生主要為認知型實訓(xùn)，實訓(xùn)要求相對偏低，對于普車部分不需要完成螺紋的加工方法，在數(shù)車部分也以教師演示加工為主，不需要使用數(shù)車獨立完成加工。在整個車工實訓(xùn)過程中主要以認知了解為主，動手操作為輔，在操作部分只需要掌握基礎(chǔ)操作即可，對復(fù)雜操作不做強制要求。機械大類學(xué)生為進階型實訓(xùn)，普車實訓(xùn)需要獨立完成完整的加工步驟，數(shù)車實訓(xùn)部分也需要學(xué)習(xí)編程知識并動手編程完成數(shù)車的加工，在教師講解過程中，教師會講解更深層次的專業(yè)知識，實訓(xùn)更側(cè)重動手操作，在動手操作環(huán)節(jié)也需要掌握更復(fù)雜的加工技巧。

2.3?配備更多設(shè)備

學(xué)校當(dāng)前又購入4臺數(shù)控車床用于教學(xué)，主要基于廣數(shù)系統(tǒng)，同時設(shè)置了新的數(shù)控實訓(xùn)教室，專門用于數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)。數(shù)控實訓(xùn)室一共配備6臺數(shù)控車床，學(xué)生可以分組學(xué)習(xí)、操作。同時，學(xué)校還配備了85寸大屏一體機用于播放PPT以及相關(guān)視頻，方便學(xué)生更清晰地看到數(shù)控加工過程。在實訓(xùn)進行時，大屏滾動播放安全注意事項以及加工步驟，強化學(xué)生記憶。相對于單純的普車實訓(xùn)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯更加濃厚，課程吸引力明顯提升。

2.4?開展聯(lián)合培養(yǎng)方案

安排學(xué)生課設(shè)導(dǎo)師與金工實習(xí)教師溝通交流，并提供多種選題思路及方案，學(xué)生自主完成選題、開題、設(shè)計、撰寫，課設(shè)教師和金工實習(xí)教師共同完成建議、指導(dǎo)、審核工作并提出最終修改方案。經(jīng)過課設(shè)教師理論論證及可行性分析指導(dǎo)，金工實習(xí)教師審核認可符合加工方案后，最終由金工實習(xí)教師指導(dǎo)學(xué)生完成作品的加工。

通過聯(lián)合培養(yǎng)、開展綜合實驗，將理論和實際相結(jié)合，鍛煉學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，為今后的工作打下扎實的基礎(chǔ)。

通常來說，金工實習(xí)安排在大二、大三學(xué)期進行，該培養(yǎng)方案可安排在大四下學(xué)期開展。一方面，可以鞏固學(xué)生金工實習(xí)的所學(xué)知識，避免課后即忘。另一方面，也為學(xué)生今后進入社會走上工作崗位做好鋪墊。

2.5?鼓勵學(xué)生參加科技競賽

在開展金工實習(xí)的教學(xué)過程中，可選拔表現(xiàn)優(yōu)秀、作品完成度好的學(xué)生，組建科技競賽團隊。開設(shè)專門針對科技競賽的課程，開展小班教學(xué)，調(diào)動學(xué)生參賽積極性，鼓勵學(xué)生自主完成操作加工，激發(fā)學(xué)習(xí)主觀能動性。指導(dǎo)學(xué)生參與產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計、繪圖到制造從無到有的完整過程，鍛煉學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新思維。

例如，在數(shù)字化設(shè)計大賽活動中，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用相應(yīng)軟件，根據(jù)大賽要求設(shè)計合理方案，將理論與實際結(jié)合，最終加工出符合要求的作品。

3?教改成效

將數(shù)控技術(shù)引入傳統(tǒng)普車實訓(xùn)并進行了適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)改革后，車工實訓(xùn)取得了一定的成效：

3.1?安全事故率低

安全問題一直是金工實習(xí)的“痛點”也是難點，學(xué)生通過教改后的課程學(xué)習(xí)，對車床基礎(chǔ)知識的掌握更加扎實，對車床有了更深入的理解，對車床的各個部位更加熟悉，在加工過程中的操作也更加規(guī)范，教改后的車工實訓(xùn)課程開設(shè)至今，仍然保持“0”安全事故的記錄。

3.2?實操水平高，作品完成度好

通過分組實操，加強了學(xué)生之間的溝通交流，鍛煉了團隊協(xié)作能力，學(xué)生之間配合也更加緊密。新課程的開設(shè)引起了廣大學(xué)生的關(guān)注，學(xué)生的興趣也得到了激發(fā)，學(xué)習(xí)意愿更強，學(xué)習(xí)主動性高，操作更加仔細認真，設(shè)備損壞率顯著降低、廢品率降低，完成的加工作品遠高于預(yù)期水平。

3.3?提高了學(xué)生創(chuàng)新能力

學(xué)生的設(shè)計思路更加豐富，課后學(xué)習(xí)的學(xué)生顯著變多，主動學(xué)習(xí)意愿更加增強。學(xué)生在參加聯(lián)合培養(yǎng)的過程中，創(chuàng)造力得到了激發(fā)，提出了許多奇思妙想的思路，在教師的指導(dǎo)下逐漸完成自己的方案設(shè)計，創(chuàng)新能力得到了提升。越來越多的學(xué)生積極主動投身到科技競賽中來，車工實訓(xùn)課程也與科技競賽得到了有機結(jié)合。同時，科技競賽也能夠檢驗車工實訓(xùn)的教學(xué)水平，便于教師針對不足進行改進，起到了良性循環(huán)的作用，有利于打造精品課程，推動課程建設(shè)，對學(xué)校的教改成果也有良好的宣傳作用。

結(jié)語

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，金工實習(xí)傳統(tǒng)單一的車工實訓(xùn)不再適應(yīng)社會的需求，不利于培養(yǎng)創(chuàng)新實踐型人才。隨著數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，結(jié)合當(dāng)前的社會背景和發(fā)展形勢，將數(shù)控技術(shù)與傳統(tǒng)普車結(jié)合，并改革過去單一的機械學(xué)習(xí)操作，設(shè)置的新型課程廣受學(xué)生喜愛，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，給學(xué)生提供了多元化的課程方案，也為未來的課程改革創(chuàng)新方案提供了一條嶄新的思路。金工實習(xí)是培養(yǎng)實踐型人才的一門重要課程，車工實訓(xùn)作為其重要組成部分肩負重任，本文對傳統(tǒng)車工實訓(xùn)的課程改革進行了一些初步探索。在未來，如何深化車工實訓(xùn)課程改革，如何探索金工實習(xí)其他工種的課改是我們需要進一步研究的方向。

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作者簡介：向李程（1996—?），男，漢族，湖北荊門人，碩士，實驗員，研究方向：工程訓(xùn)練、數(shù)控技術(shù)。