数控教学模式的改革与探索

盖雨青

【摘 要】数控车床的广泛运用是衡量一个国家综合国力的重要指标之一，也是一个国家工业机械化水平的有力体现。我国作为世界制造业的中心，只有从学校开始就做好对数控专业学生数控技术方面的教学和培训工作。本文对数控教学模式的改革进行了分析探讨，仅供参考。

【关键词】数控技术；教学模式；改革和应用

一、学校數控教学模式的现状

1、课堂理论多于实践

大部分的中等职业教育学校在数控专业课程表中安排的理论课时明显多于实践课时。教师花费了大量的时间和精力在跟学生纸上谈兵。学生真正能够摸到机器的时间少之又少。这对于实践性极强的数控专业来说是不可取的。因为只有在实践中才能出真知，专业化的理论知识如果不及时通过实践来证明、强化和巩固，那就是脱离实际，只会起到事倍功半的效果。

2、学校师资力量参差不齐

随着社会对数控人才需求量的不断增加，更多的中等职业学校开设了数控专业，但是原先配备的师资力量并不能满足当下趋于饱和的教学需求。很多学校为了多招学生甚至让教师跨专业授课，因此教师的整体素质也就参差不齐，很多教师的专业知识都是现学现卖，自身也没有过实践的经历。这也是为什么很多学校的理论教学多于实践教学的原因之一。

3、教材教学内容脱离企业实际

随着工业化的不断发展和数字化时代的来临，为了紧跟时代的步伐，数控技术的更新速度也随之越来越快。学校如果一直沿用以前的教学教材势必会跟现实脱轨，根据这种教材内容教出来的学生根本操作不了新型的机器，满足不了企业对技术人才的要求。这样做无疑是对人力、物力和财力的三重浪费。也脱离了职业教学的初衷。

二、实践教学体系改革实施

1、课内实验项目设置

在该层次的实践教学环节项目设置中，主要目的是增加学生的感性认识，以直观认知为主，不强调学生的动手能力。因此，设置了《数控机床认知实验》《数控车床编程实验》和《数控插补实验》等三个课内是项目，共6个学时。《数控机床认知实验》利用本校机械工程实验中心已有的数控车床、数控铣床、数控加工中心等数控机床，以教师结合实物讲解为主，使学生了解数控机床的各个组成部分，工作原理等基本知识。《数控车床编程实验》以教师讲解演示为主，使学生了解数控编程加工的基本知识。《数控插补实验》以专门开发的插补实验软件演示为主，使学生了解数控插补原理。课内实验结合理论课程教学进度，分组进行，实验类型有演示实验和验证实验，注重基础性知识的实践训练。

2、综合实训项目设置

在该层次的实践教学环节项目设置中，主要目的是锻炼学生的实践动手能力，利用所学理论知识运用到实践中的能力，巩固和拓展课程知识，培养学生综合分析问题的能力以及动手能力。因此，数控技术实训内容按模块化划分，强调循序渐进，相关训练针对性强，应用性强，设置《数控加工仿真实训》《数控加工实训》《数控安装调试实训》三个实训项目，共计3周。

在《数控加工仿真实训》项目设置中，考虑到由于高校的持续扩招学生人数大增，而实验设备-数控机床属于高技术、高附加值产品，其机床本体和控制系统品类繁多，价格高昂，一般数控车或铣床单价约十万到二三十万，加工中心则动辄几十万甚至数百万。如果数控课程的实验、实训环节完全依赖数控机床，则需大量数控机床，投入巨大、消耗多、成本贵、实验风险高，学校将无力组织实践教学。近年来，市场上出现了基于虚拟现实技术开发的数控加工仿真系统，实验者可在此计算机系统平台上实现演示、分析数控加工从零件设计图到加工程序调试直至动态切削演示的全过程，包括毛坯定义、夹具刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和调试等，甚至具有工件的三维测量功能；能够仿真Fanuc、Siemens、PA 8000、三菱、大森数控、华中数控和广州数控等主流系统，提供数控车床、数控铣床、加工中心等各种机床面板；面向数控加工技术初学者，具有强大的数控知识呈现功能，具有用于辅助教学的各种模块设置。学生通过软件模拟仿真基本上可解决学生熟悉机床控制面板及数控系统操作等问题，具有使用成本低廉、安全性高、方便辅助授课等特点。因此，根据学校实际情况，设置了《数控加工仿真实训》实训项目，实训时间1周，为此采购了宇龙数控加工仿真系统。通过仿真实训，可使每一个学生单独使用一台计算机进行数控编程、操作和加工全过程的模拟训练。

《数控加工实训》项目，实训时间1周，实训内容包括数控车床和数控铣床两种数控机床的编程加工。安排在学生完成《数控加工仿真实训》项目之后，此时，学生在进行《数控加工仿真实训》项目时已经把要加工的零件程序编程完成，并在在加工仿真系统中仿真运行，检验了程序的正确性。这样，在实际的机床上完成典型零件的编程加工操作时，可以节约大量占用机床时间，解决了设备不足的问题。

《数控安装调试实训》项目，实训时间1周，实训内容包括数控系统的连接、调试（包括参数保护、回参考点、丝杠螺距误差补偿、伺服驱动单元调试、PLC编程）和故障诊断（包括外围机床故障模拟与诊断、主轴变频单元的故障诊断）等实训内容。通过该项目实训，使学生能掌握数控机床安装调试方面和数控故障诊断方面的能力。为了开展这个实训内容，已有设备不能满足要求，为此采购了南京日上自动化设备有限公司开发的数控实训设备，来完成这些实训内容。

在本层次的实践教学项目设置中，根据学校实际情况，通过软件仿真实训和实际机床操作实训结合的方式，用有限的资金，解决了设备不足的问题，使每个学生在这个环节能得到充分的动手锻炼的机会。通过学生单独使用软件仿真加工，锻炼独立操作的能力；同时，通过数控加工实训和安装调试实训的分组操作，培养学生团队合作完成任务和解决问题的能力。

3、开放选修实验项目设置

在该层次的实践教学环节项目设置中，主要目的是培养学生的在数控机床设计开发方面的创新能力。目前，开发式数控系统的出现，为数控机床（数控系统）的设计开发提供了一种方便的途径。因此，在这本环节设计了《开放式数控系统开发》的开发选修实验，利用固高公司开发的基于运动控制卡的二维开放式数控平台，学生可以在上面定制自己的数控系统。本环节时数32学时，运行模式为开发选修实验，针对部分对数控技术有兴趣的学生选择。可在此基础上组织学生参与大学生科技创新计划项目。

三、数控教学模式的应用

数控应用仿真软件系统是指利用模拟仿真技术，模拟出相同型号和类型机械的实际工作时的状态的计算机仿真系统。它能够有效的弥补中等职业院校在数控专业教学实践方面的缺点好不足，改善教学环境。而且使用安全（降低了学生在实际操作过程中的危险性）、投资成本不高（节约了学校购买昂贵数控车床的资金）、能够模仿多种类型和型号的数控设备（内容丰富，品种齐全。使学生的数控技术得到全面的培训）。同时应用仿真软件还能够验证学生的操作编程数据是否正确使学生能够及时修改编制错误的程序，另外数控仿真系统还可以通过三维动画显示出机械零件的整个加工过程。数控仿真系统教学模式能够使教师的讲课内容更加的具体、生动、贴合实际，学生接受起来更加的通俗易懂，有效的提高课堂教学的效率。目前应用得比较广泛的数控仿真软件有“宇龙数控仿真软件”、“斯沃数控仿真软件”、“超软数控仿真软件”等。

结束语

综上所述，数控技术是一门综合性多学科的专业技术基础课，它是多门技术课程的基础，同时它又是一门实践性很强、技术更新很快的课程，因此，要大力改善教学条件和教材建设，抓好师资队伍建设、教学基本建设，将理论教学质量和实验、实训、实习教学相结合，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。

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