技工院校数控专业学生数理能力培养模式构建

张发平

在多年数控实训教学实践中，笔者越发觉得学生整体素质的提高就体现在教学的每个细节当中，其中最重要的是培养学生的数理能力，即运用中学数理知识解决加工中遇到问题的能力。学生有了足够的数理能力，将来走上工作岗位，就可以形成必要的工程素养。下面从多个方面讨论数控实训教学中数理素养培养模式的构建。

一、技工院校数控专业学生数理能力培养模式构建的意义

首先，激发学生的学习兴趣。现在技工院校的许多学生来自偏远山区、农村，他们对数控专业的选择带有一定的盲目性，随着课程难度的加大，他们的学习兴趣就会丧失。因此构建数理能力培养模式，可增强学生对课程的理解能力，激发学生学习兴趣。其次，可以有效提升课堂教学效果。教师通过对学生数理能力的培养，使得学生的空间想象力得到极大增强，再辅之以现代多媒体教学手段，就可以加强教学的直观性与针对性，这样整个课堂教学紧紧围绕预设的数控专业人才培养目标，真正做到了有的放矢，有效地提升了课堂教学效果。最后，有利于学生今后的职业发展。通过数理能力的培养，为学生打下了坚实的学习基础，这对于技校学生将来进一步提升学历、寻求发展无疑具有特殊的意义。

二、技工院校数控专业学生数理能力培养模式的构建

1.在图样分析中培养学生数理素养

现在的加工图样不太用常规的三视图，而是用主、侧、后视图，这种图样不断向右翻滚呈现零件的结构，比常规三视图更明白、更清晰。教师指导学生时，要让学生了解这种独特的图样表达方法，让学生自己展开空间想象，建立空间模型，拓展空间思维能力。

图样中每个型腔和形体都有三维的尺寸、二面的视图，其对应关系一定是清晰明了的，既不少也不会重复，以此培养学生思维的完整性和严谨性。

工件中，配合部位精度比较高，其精度高到什么级别，是靠学生通过上下偏差、基本尺寸计算才能得出，而得出的公差等级又要符合加工工艺的要求，这种计算能力和论证推理能力，必须要有较强的数理运用能力做支撑。

2.在制定数控加工工艺过程中培养学生数理素养

在制定数控加工工艺的过程中，通常遵循先面后孔再薄壁的加工工艺顺序，在这里除了有基准保精度的工艺方法外，更有材料的热胀冷缩的机制。

制定数控加工工艺一般先加工内腔后加工外形，这样安排工艺是因为内腔难加工、费力。内腔不能是尖角，只能是圆弧过渡。在刀未磨损前把难加工的有过渡圆弧内腔先加工好，其有两个物理思想：其一，转速一定时，刀缘线速度随刀半径增大而增大；其二，磨损决定于发热，发热取决于线速度。

3.在数控编程中培养学生数理能力

手工编程节点数学计算要用到勾股定理、三角函数、平面几何等数学知识，将这样的数学知识运用到实际操作编程中，比单纯学习这些数学知识更能培养数理素养。

在手工编写椭圆加工程序时，要用到椭圆一般方程和参数方程，这里特别强调的是用椭圆参数方程加工时，其参数必须运用数学中关于角度的严格定义，且分清角的正负。当椭圆中心不处于工件原点时，也要运用到数学的坐标平移，这些都是数学在实际中的运用，无形之中提高了学生的数理素养。

在一个圆周上分布正弦形状的加工，是先将圆用参数形式表达，再利用参数和第三坐标联合编程，方可加工出这种类型的工件，这也迫使学生要有开拓性思维和运用数学解决问题的能力。

在加工变截面内腔或外形时，引出变量，用宏程序再加上函数的运用方可完成加工，函数思想既是变量的表达也是极限的表达，使得加工更具广泛性和终极性。

4.在自动编程的过程中培养学生的数理素养

自动编程虽然不用自己编写程序，但必须人为选择加工参数，而加工参数的选择直接影响工件加工质量。加工参数中的主轴转速、进给速度、切削深度和切削宽度应该通盘考虑，主轴转速换成切削线速度，进给速度转换成每齿进给，都要进行数学计算。在确保加工精度和表面粗糙度的前提下，要尽量提高工件的加工效率。要提高工件加工效率，最终要考虑机床的功率、刚度、发热以及刀具磨损等多种物理性因素，所以学生的数理素养的培养、数理能力的提高、工程素养的形成都体现在学生数控加工的每个细节当中。

（作者单位：江西省冶金技师学院）