数控加工编程与操作课程教学改革初探
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作者: 禹加宽
摘 要： 在数控加工编程与操作教学中，只有树立工学结合、教学做合一的核心理念，切实采用符合实际的教学方法，让学生在完成具体工作任务的过程中来学习相关理论知识，才能真正地调动学生的学习积极性，激发他们的学习兴趣，形成自己的职业能力。
关键词： 数控加工编程与操作 课程内容 教学方法与手段 教学改革
数控加工编程与操作作为一门直接应对零件加工的课程，具有理论与实践紧密结合的特点。要想教好、学好这一门课，必须使学生的理论学习与实践操作有机联系、互相渗透、互相贯通，融成一体。如果教学组织不力，就收不到应有的效果，学生会出现学了很多加工指令，却在面对具体零件时无法选择应用的情况。因此改革传统教学模式势在必行。本课程教学改革应该坚持以培养职业能力为核心，以学生为主体、教师为主导，树立工学结合、教学做合一的核心理念，让学生在完成具体工作任务的过程中来学习相关理论知识，形成自己的职业能力。［１］本课程教学改革的核心问题是学生在真实或模拟的职业环境中学习如何完成典型工作任务。
一、职业教育生源质量、特点和培养目标
职校学生基本文化素质底子薄，接受能力不强，传统课堂教授方式中理论与实践衔接不够，不能较好地掌握职业技能。
职业教育过程应该是“尊重差异、弘扬个性、因材施教和兴趣培养”的过程，时刻体现以人为本的过程。从素质教育来讲，学生除了具备基本的人文素质外还需掌握一定的实践技能。［２］
数控技术专业培养目标是使学生具备沟通协作能力、识图制图能力、加工工艺分析能力、加工操作能力、测量技能和设备维护保养等技能，成为初、中级或高级数控加工技术工人，所有课程的教学组织都需要围绕这一目标来进行。
二、课程内容改革
《数控加工编程与操作》课程具有实践性强的特点，是学生专业核心能力培养的主要课程。由于不同学校数控实训使用的数控系统不同，选用合适的教材较难。我们必须针对本校实际设备情况编写校本教材。课程内容应以完成多个典型工作任务来组成。典型工作任务根据数控加工行业和实际工作岗位的需要以及国家职业标准需要的知识、实践能力及素质要求进行选取；可聘请企业技术人员和技术能手参与，挑选适合学生学习的典型工作任务；工作任务的安排上遵循由简单到复杂的认知规律，学生在自己完成典型工作任务中形成自己的职业能力。
课程内容安排上同时结合数控技术的发展，去掉过时陈旧的部分，将现场企业的新技术、新知识引入到教材中。例如:加工轨迹坐标点的计算利用数学处理方法通常很繁杂，可以直接利用前导课程《机械CAD／CAM》所掌握的技能，使用CAD软件绘制出待加工零件轮廓，标注轮廓基点坐标位置，坐标值无需再进行数学计算，曲线的数学处理这部分理论内容就能取消了。宏程序和自动编程现在应用很广泛，是一定编程水平和应用水平的标志，应将这部分内容落实到某个典型任务中。另外，制作教学课件，将常规教学方法无法表达的内容以图像、动画等形式形象生动地展示给学生，从而使他们更易掌握数控加工设备的应用。［３］
三、教学方法与手段的改革
1.基于工作过程导向的教学设计［４］。
教学时将课堂与车间合二为一，采用边教、边学、边做式的教学方法，通过典型零件数控加工案例引导教学设计，学生分组讨论零件加工工艺方案，制作工艺文件，并在车间或利用数控仿真系统实施加工，形成不同零件加工效果的直观比较和认识，有效培养学生的数控技术实践能力。确定工作任务时，依照简单到复杂的顺序，从现场生产的产品中选取零件，尽量融入新技术，新工艺知识。不同的工作环境、不同的产品质量要求都将影响工作过程。因此，学习领域的每一个情境都应是个开放的学习过程，教学设计中工作任务的变化能激发学生的思维发散和应变能力。教师在满足任务包含相应的知识量的基础上，还可以通过改变加工零件、刀具、材料、加工要求等方法来加深学生的体验和专业技能，同时起到丰富教学资源的目的。
每一个学习情境以工作任务为驱动，当每一具体任务确定好之后，教师应按照相应的应知知识点要求，通过资讯、计划、决策、实施、检查、评估等几个步骤对每一教学单元课程进行设计。在教学单元实施过程中，不再按照以教师为主体的传统教学方式，而是以学生为中心，教师引导学生在工作中去学习、体会，感受知识世界的本来面目。教师的角色是学习过程中的引导者、组织者，教学方法结合完成工作任务进行创新。例如可以采用角色扮演法，让学生在不同的加工项目中，担任不同的员工角色，如编程员、机床操作员、检验员等，使他们对数控加工生产部门相关岗位的工作职责有更深刻的认识，有助于培养学生的职业素养。另外，在教学时应注重学生的学习能力和应用能力，授课计划提前发给学生，使他们了解本学期的学习进程和教学内容，课前发放任务书，提示预习内容。工作过程可从模仿吸收开始，鼓励学生提出新思路、新策略，逐渐培养他们的创新精神。同时，成立数控加工兴趣小组和开展第二课堂，提高学生主动学习的积极性。
教学时恰当使用数控仿真系统能使教学效果得到显著提高，它可以实现数控机床零件加工全过程的仿真，具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能。学生利用软件能更快掌握数控编程方法与基本操作，上机床前对程序的正确性进行校验，确保操作的安全。
2.项目推进，逐层深入。
在教学过程中合理使用项目教学法，能收到较好的教学效果。项目教学法是以典型产品为载体设计学习项目，以工作过程为线索设置课程教学过程，按照工作的相关性来组织课程的教学内容，以职业能力形成为依据选择课程内容并以完成工作任务为主要学习目的的教学模式。项目教学法的最大特点是“以用促学”，即以任务为驱动，将工作作为课程内容的载体。项目教学法把理论知识与实践技能进行较为完美的整合，使理论知识的学习与实践技能的训练完全融合。［５］
（1）确定项目任务。
由教师提出一个项目任务，要求把教学内容和教学目标都巧妙地隐含在计划任务之中。在立项的教程中要注意：首先是项目的目标性，所选项目应实现本学科的教学目标，这样才能在完成项目的同时保证学生掌握应学的内容；其次是项目的完整性，项目从设计、实施到完成，必须有一个完整作品作为项目的成果，使学生在完成项目后有一种成就感；最后是项目的层次性，在确定项目时，考虑到学生的水平和经验，确定项目对学生有较强的学习兴趣，项目容量不能太大，完成项目所用时间要短，避免使学生产生畏难心理，影响项目教学的实施。对相关知识结构的要求本着“够用”的原则，重在培养学生的动手能力、独立获取信息和自主建构知识的能力，重在对实践能力和创新能力的培养。
（2）制订计划，有的放矢吸收知识。
这一步可以由学生独立进行，在既定项目任务下确定子题目和任务、预期成果、工作步骤和程序，但是教师必须实时进行监督和指导。这是项目教学法中学生思维最活跃、积极接收新信息的一个阶段。分组进行讨论教学是这一环节常用的模式，教师根据全班学生的基本情况，让学生自由组合，然后再进行调整。指定项目组长，一般每组4―6人，每组上、中、下层学生合理搭配，既有助于培养学生小组协作和团队精神，又有助于顺利完成任务。教师应将事先准备好的书面项目指导书发给每个小组检查核对，以小组合作的形式分析项目要求，根据分析结果制订小组的项目行动计划，确定工作步骤，开展分工合作，组长负责协调，以便于更好地进行项目工作。各小组还需自行学习相关知识，最后组长向教师汇报本小组工作计划、疑难问题，教师审阅后适当进行指导。期间，教师如果发现存在共性问题，应及时讨论讲解和释疑。
（3）实施计划，完成项目任务。
这是把新旧知识转化成实际成果的过程，是知识升华结晶的过程，培养的是学生的实际能力。由于每组的能力不同，教师的指导就尤为重要，对项目实施的步骤要解释清楚，并根据学生的实施情况，及时提示学生先做什么、后做什么。这样可避免接受力较差的学生对项目束手无策，走不必要的弯路，保证所有学生的项目顺利完成。
3.分层教学，全面提高。
目前由于学生的知识水平、接受能力、学习兴趣等存在较大的差异，这种差异在实践教学中表现得尤为突出，如果沿用“一刀切”、“一锅煮”的方法进行教学，就会使得优等生吃不饱，后进生吃不了，中等生吃不好，面对这样的客观现实，我们在实践教学中尝试了分层教学，构建了“基础培训＋强化练习”的教学模式，在调查学生的具体情况的基础上通过第一轮实习的综合情况分析后，分别对每一个学生进行综合评估，将学生分层。在把握各类学生的接受和操作能力的基础上，拟定各层次的教学目标，对能力较差的学生重点在于扎实基础，对能力较强的学生则侧重于能力的提高，使处在不同起点的学生都能在原有基础上获得较好的发展，较好地解决“吃不饱”与“吃不了”的矛盾。同时低层次的学生在下一阶段的考核后成绩优秀则可能上升到较高层次，而高层次的学生也可能下降到较低层次，这种动态的考评充分调动了学生的学习积极性，全面提高了学生的实习成绩和操作技能。
4.校企结合，贴近生产。
为了使实践教学更贴近生产，使学生在走上工作岗位后能够尽快适应企业的生产实际，我校在高年级学生的实践教学过程有意识地与本地几个较大的企业结成产教关系，为企业代加工产品。每拿到一个产品，教师都会带领同学分析图纸的特点，制定合理的工艺，共同讨论有关夹具、胎具的设计，并在生产过程中针对出现的问题展开讨论，寻求解决问题的有效途径，充分调动学员的积极性，发挥学生的主观能动性，做到实习项目经常更新，使学生感觉到既新奇又具有挑战性，在对不同产品的分析生产中掌握对所学知识的灵活应用，进一步熟悉企业的生产过程。同时做到生产实习企业化管理，引进企业的管理模式，质量检测模式，使学生为今后的工作实践做好准备。
总之，数控加工编程与操作是一门理论与实践紧密结合的专业技术课程，具有很强的实践性和技术更新速度快的特点。因此，我们要不断开拓创新，从教学过程的各个环节入手，注重学生知识、能力和素质的培养，为我国的制造业发展培养大批优秀数控人才。
参考文献：
［1］杨小云.中职数控技术应用教学探索［J］.中职技术，2007，（4）：86-87.
［2］王建平等.高职数控编程课程教学改革探析［J］.长沙航空职业技术学院学报，2006，（2）：21-22.
［3］方喜峰，张胜文.数控技术应用实训方案探讨［J］.实验室研究与探索，2005，（6）：90-92.
［4］冀俊平.基于工作分析的高职课程设计［J］.职教论坛，2009，（12）：29-31.
［5］徐国庆.项目课程的基本理论［J］.职教论坛，2006，（4）：1.
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