“数控编程”课程教学改革与实践

朱永 王红军

摘要：为适应新形势的教学要求，对数控编程课程中的多个环节进行了改革，并引入数控加工仿真软件辅助教学。通过精选理论内容的教学，加强多媒体教学手段的应用，在实践教学环节引入项目教学法，改进考核方式等，使学生的学习积极性提高，学习效果有明显改善。

关键词：数控编程；多媒体；项目教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）24-0134-02

数控编程是机械设计及制造自动化专业的一门专业课。本课程的工程实践性强，以培养学生熟练掌握数控设备基本编程技能为目标。目前该课程以讲授理论内容为主，实践环节课时较少，学生实际动手的机会很少，教学效果不够满意。伴随着高校的扩招，作为高校教学对象的大学生层次也发生了较大的变化，各高校都在探索提高培养人才质量的教学改革。本专业扩招后的学生在理论知识基础和学习能力等方面的素质相对也有所下降，因此在教学改革中如何克服上述困难，提高课程的教学质量是非常重要的。近年来，结合实际教学活动，对数控编程课程的教学改革做了如下一些探索。

一、理论教学环节的改进

数控编程课程有32个学时，该课程的内容主要包括数控机床的分类，数控加工工艺的基本设计原则，数控刀具的特点和使用原则，数控车床的数控编程，数控铣床及加工中心的数控编程等。考虑到当前机械行业实际需要，以教学大纲为依托，精选教学大纲中的必要理论教学内容进行讲授，同时加大与实际数控编程应用有关的教学内容课时，通过运用多种手段并结合例子对这些内容进行强化教学。数控加工工艺基础是数控编程的根基，一个好的数控编程员必须是一个好的加工工艺员，因此数控加工工艺基础知识也作为理论课的一项重点内容。多媒体教学的展现形式多样，涵盖的内容全面、知识量大，教学效果明显。在课堂教学中采用多媒体技术，学生与教师的焦点能很好地配合在一起，例如讲述数控车编程环节，通过动画生动地表现工件由毛坯加工成零件的过程，以及更换不同车刀产生的零件形状的变化，它带来的效果非常突出，学生感觉印象深刻。另外平时通过和学生多次沟通，不断补充和完善多媒体素材以适应教学需要，学生感到很满意。

二、引入数控编程仿真软件

数控编程仿真软件为数控编程课堂教学提供了一个虚拟现实环境。学生可在计算机上进行毛坯加工设置、工件夹具选择、加工用刀具选择、数控程序导入和仿真机床加工。通过仿真操作，可提高学生对数控编程的理解及熟练程度，使学生更好地掌握数控编程的技能。

在引入仿真软件之前，数控编程的讲解是直接在课堂上书写程序及讲解程序指令，不直观，学生不容易理解，也不容易发现程序的对错。而数控编程仿真软件的引入大大改善了这些不利情况，例如在介绍机床的运动指令，包括G01直线插补、G02和G03圆弧插补时，软件仿真加工中的直线或者圆弧走刀过程，很直观而且很形象。另外学生还可以直观地看到机床的整体形状以及操作按键的形象符号表示，可以通过仿真加工演示功能对所加工零件毛坯的定义与安装、刀具的选择与自定义刀具功能、刀具的走刀过程是否正确以及是否为最佳刀具路径轨迹加深理解。学生在使用数控编程仿真软件对所编写程序进行加工验证时，能够更有效地去理解数控编程实际加工方面的内容。可以说数控仿真软件作为具有多种演示功能而且经济实用的数控编程教学辅助工具，帮助教师拓展了理论知识的授课手段，也取得了改善学生参与本课程学习的能力。

三、实践教学环节的改进

本课程中实践环节学时约占总学时的25%，实践内容包括单项数控车削程序编制，数控铣削程序编制，内容较分散，没有促进学生对数控编程实践能力的全面掌握。要克服存在的不足，就需要增加综合训练，最好通過一个完整的项目来实施，考虑到学生有一定的课外时间可以自由支配，结合培养学生的自主学习能力和实践能力，在实践教学环节采用项目教学法。选用结合生产实际的、典型的零件为项目实施主体，把各独立的实践环节串成了一个整体，使学生对数控编程过程有了一个综合的认识和训练，最后根据项目完成情况对学生做出综合评价。

具体的方案是：教师提前准备好若干具体的零件为加工对象，把整个班级分为4-5个小组，每个小组选择一个题目。在自愿选好题目后，学生要利用平时课余时间，自己分析零件结构及作用，应该采用何种加工工艺等步骤，再经过和教师沟通等环节的反复，最终确定零件加工方案，完成数控程序编制。在此基础上先利用仿真软件完成针对具体零件所编写的数控程序加工与验证，当数控程序经修改正确无误后，再通过教师的最终审核。接下来是让小组的全部学生参与并选择一个小组代表在数控设备上实践操作，最终顺利完成零件的实际加工。整个项目的好处是学生提高了对实践环节重要作用的认识，在不断的发现问题克服困难中学习知识，最大程度地调动了学生的主观能动性和学习兴趣，也提高了学生的实践能力。

四、考核方法环节的改进

课改前的教学评价主要通过笔试考核数控编程方面的理论知识，课程成绩分为期末考试成绩、实验成绩、平时成绩三项，平时成绩包括作业完成情况，课堂提问回答情况，出勤情况。课改后建立了包括铣削、车削以及加工中心的试题库，学生根据试题库中选择的零件，进行数控加工工艺与程序设计，最后完成数控程序的编制，侧重了学生结合生产实际应用数控编程的能力的考核。另外新的评价手段还增加了学生实践能力方面的占比权重，提高实践环节分项成绩所占总成绩的比例到30%，使学生重视实践环节的作用，配合项目教学法促进了学生在实践能力方面的发展。

五、改进后的效果与结论

以上介绍的课程改进由于调动了学生的学习热情，课堂教学质量有明显的改善，学生的实际动手能力、合作能力等有所提高。尽管已经取得了一定的教学效果，但是教学过程中仍然还存在一些问题和困难（比如学生能力差异问题，学生个人兴趣偏好差异等），还需要进一步改进提高。希望在后续的教学研究和教学实践中不断地更新和完善教学内容，改进教学方法，将本课程的教学改革推向一个新的台阶。

参考文献：

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[2]马永丽.浅谈数控仿真软件在数控教学中的使用[J].科技创新导报，2013，（14）.

[3]王彦华，丁洁.数控编程与操作仿真教学浅谈[J].装备制造技术，2013，（2）.