数控技能大赛“三比三试”教学法

刘洋 姜超凡 杨彬 吴劲风

摘 要 近几年，各级数控类职业技能大赛逐步对接世界技能大赛，竞赛标准、竞赛水平逐步提高。结合近几年的竞赛要求及各院校实际教学水平，总结出“三比三试”教学方法，将竞赛的竞争精神落实于实际教学当中，对于学生掌握多种数控操作技能，形成良好的职业素质具有促进作用。

关键词 职业技能竞赛；一体化教学；“三比三试”教学法

中图分类号 G712 文献标识码 A 文章编号 1008-3219（2018）14-0033-05

自2011年我国首次参加第41届世界技能大赛起，国内的各级职业技能竞赛逐步与世界技能大赛接轨，向高精度、高效率、高质量看齐。经过各方组织、院校的努力，我国在世界技能大赛的舞台上，金牌占有率始终处于稳步提升的状态。作为吉林省数控技能大赛的指导教师，笔者根据多年参与职业技能竞赛及组织、负责赛前培训的相关经验，归纳出一套针对职业技能竞赛数控项目的教学方法——三比三试法。

一、“三比三试法”的理念

（一）“三比三试法”的主旨

“三比三试法”即“比工艺、比效率、比精度、试参数、试材料、试心理”六个环节，贯穿于人才选拔、基础培养、提升训练等整条人才培养路线及深入教学中。其核心是将职业技能竞赛“相互竞争、共同进步”的竞争精神落实于日常教学中，培养出专业性极强、具备良好职业素质的竞赛选手及掌握前沿加工技能的高技能人才，提高学生的整体技能水平和综合素质，增强学生的就业竞争力，促进学校教学领域发展。

（二）由“三比三试法”形成的梯队教学模式

“三比三试法”本着“好中选优，优中选强”的教学理念，形成了三级梯队的教学模式，即竞赛选手为第一梯队，长期学员为第二梯队，在校新生为第三梯队。通过“以老带新，以优带良”的模式，提高职业技能的教学效率。三级梯队模式的另一优点则在于，当日常教学培训转变为赛前选手集训时，第二、三梯队学生即可马上转变为大赛后勤及实验小组，通过各小组有针对性的实验及分析，为竞赛选手提供专业、实时、有效的技术支持及数据支持，以保证选手在赛场内良好的发挥。

（三）“三比三试法”的教学概念

作为教学核心“三比三试法”中的“三比”，其最根本的作用是通过比拼激发学生的求知欲。有竞争才会有进步，通过学生之间的比拼，记录学生一点一滴的努力与突破，提高学生的学习积极性，将教学由“老师传授，学生记录”转变为“学生提问，教师讲解”，从根本上转变学生的学习思想，把以往被动学习转变为主动求知。

“三比三试法”中的“三试”，则是把教材中枯燥的理论知识，以试验的形式在实际操作课堂中进行。教师为学生提出思考方向，学生通过日常训练，把大量的加工数据进行总结归纳，而后教师对学生进行引导，使其通过自身的思考“发现”教材中的知识点。把学习变成探索，把训练变成积累。“三试”的教学精神与教学方向如图1所示。

（四）“三比三试法”的实施与组建

为具体实施“三比三试法”，特在校内成立了“数控标兵班”，作为第一梯队及第二梯队的训练班组。同时进行第三梯队学生的基础性理论教学，“数控标兵班”则进行技能与理论结合的一体化教学模式。在“数控标兵班”内采用三级比赛制度，即每周一比赛、每月一比赛、每阶段一比赛，并且不定期与省内其他院校进行“友谊赛”，让学生熟悉赛场氛围、适应赛场节奏，同时对学生的心理素质进行磨练，发扬“以赛促教、以赛促学、以赛促训”的教学功能。为贯彻“三比三试法”的核心理念，“数控标兵班”根据各级比赛的成绩及日常教学，对每名学生进行专项评分，培养学生的竞争意识，通过评分排名以6个月为一周期进行阶段性淘汰，并以第三梯队学员为新鲜血液，定期更换“数控标兵班”的部分学员，增强学员之间竞争力，同时激发学生的忧患心理，使学生自发地研究、掌握适合自己的学习方法，提升自身在班级内的成绩。具体过程见图2。

（五）智能化管理体系的组建

“三比三试法”在实施过程中，由于考试频率极高，同时要求指导教师对每个学生进行细致的日常总结，导致指导教师的工作量急剧上升。为解决这一问题，组建了学生智能化管理体系。该管理体系的构建是基于一个专业级的培训、教学数据库，在其基础上研发一款针对竞赛训练、培训的管理系统。该系统分为考试模块和日常管理模块。

1.考试模块

该系统模块考前可由指导教师发出考试申请，而后系统根据班级数据自动抽选试题并根据相关模版进行试卷的输出。考后，由指导教师进行学生答题卡的录入，系统自动评分并向指导教师输出考试成绩。最后，向指导教师输出一张学生近况表，说明在本次考试中学生的不足与知识盲点，极大简化了指导教师在考试这一环节的工作任务，提高了教学效率。而试卷的随机性，充分锻炼了学生在赛场中的应变能力。

2.日常管理模塊

通过数据库系统分析，将学生日常训练中的一点一滴进行可视数据化管理，通过班级内座次的建模和学生个人学习档案的建立，直观地展现出学生的成绩波动及波动原因，标记班内“问题”区域。同时，该模块完成对日常学生数据的录入，将更有效地辅助指导教师完成对班级学习进度、物资采购等问题的处理，更智能化地帮助指导教师管理培训班组，智能化管理体系如图3所示。

（六）“三比三试法”与“7S管理制度”

“数控标兵班”是“三比三试法”的实验班，我们采取“7S管理制度”，即“整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全、节约”等。落实在实际操作中，整理主要是“是否对工具、量具、辅助工具进行分类分区整理”，整顿主要是“是否对现场进行合理的安排，操作人员着装是否规范合理”，清扫主要是“操作现场是否存在脏物、杂物”，清洁主要是“是否对设备、工、量、辅具进行清洁擦拭、每周是否自觉保养”，素养主要是“是否在车间内保持安静、文明、守秩序”，安全主要是“操作是否符合生产规范、是否于车间打闹、违规使用工具等”，节约主要是“是否在加工过程中节约材料，并做到走后关灯、设备等”。采用“7S管理制度”不仅使学生在日常训练中提高了学习效率及操作规范性，还极大地缩短了学生在厂内的磨合期，降低了企业初期培训成本。

二、“三比三试法”的详解

（一）比工艺

工艺是指根据零件图纸对毛坯材料进行加工，最终加工出成品的方法与过程，加工工艺分析及设计是数控专业技能的基础。学生通过了解、掌握加工工艺，完成对数控加工方法及过程的概念构建，为学生奠定良好的工艺设计能力及数控理论基础。

“比工艺”阶段，学生以2人为一小组，以给定图纸为对象，根据已有条件或假想条件，进行小组内的讨论。讨论结束后，每名学生提出一套可行的加工工艺并独立分析、优化，最终提交一份高效、简洁的加工工艺作品。由教师对每个人的加工工艺进行评分，通过分析与点评让学生了解不同情况下加工工艺的区别、加工思路对加工工艺的重要性，使学生取长补短，相得益彰。

“比工艺”是“数控标兵班”初期的比赛项目，在后期实际生产中已不仅存在于纸面设计上。作为生产操作时的基本纲领，加工工艺将严重影响学生的实际操作训练零件作品的加工质量与精度。不同的加工工艺对于同一零件产生不同的影响，高精度、高质量的零件必然需要一种高效、优质的加工工艺，所以加工工艺将直接影响每一个学生的实训成绩。

用竞赛的方式推动加工工艺的教学，可极大地增强学生对加工工艺的重视。在企业中，技术革新及生产效率的提高往往通过加工工艺的革新与替换，提高设备的利用率，在降低能耗、节约人力物力的前提下提高材料的利用率，实现企业经济效益的提高。提高学生对加工工艺的重视性，既能培养我国新一代高技能人才的节约、创新精神，也是从根本上为我国技术革新、技术创新、产能优化打下基础。

（二）比精度

“比精度”是在“比工艺”的基础上，学生使用不同的加工材料进行加工训练。“比精度”是以给定图纸为加工对象，对毛坯进行实际加工的比拼项目，要求学生在安全生产的前提下，保证零件的尺寸精度、形位精度和加工质量，使成品件的每一项细节都符合零件图纸的描述与要求。这在考验学生测量技术的同时，也考验学生对设备和材料的掌握。数控类职业技能竞赛，需要竞赛选手在有限的时间内完成调试机床、零件加工、质量检测等多个环节，并且易受到现场环境因素、加工因素、人为因素等多方面的影响。在赛场中，测量-精加工的环境与实际生产的环境相比较为恶劣，如细微的温度变化会导致零件变形、加工应力释放会导致零件变形等，从而导致零件精度超差。在赛场中，要求选手在精加工这一环节，对人为操作误差、刀具精度误差、机床自身误差和工艺系统等众多因素进行全方位的把控，这对选手的技能水平和基础能力是一个严峻的考验。

近几年，国内数控类职业技能竞赛难度不断提高，对于零件的测量已不满足于以往的外径千分尺、内径百分表等普通量具。为适应多变的测量环境和复杂的零件结构、提高测量效率，赛场中逐渐出现了各类高精密数显量具，如三点内测千分尺、叶片千分尺、公法线千分尺、花键千分尺等。随着近几年数控职业技能竞赛的推进与发展，各种测量方法喷涌而出。如何在赛场中选择合适的量具和正确的测量方法成为选手所需锻炼的重点。为此，在“比精度”环节开展测量模拟训练，使学生突破机内测量的界限，参与到机外测量，通过使用三坐标测量仪、高度仪、表面粗糙度仪等高精密量具，使学生了解成品件的检测过程，而后将成品件再次夹持于机床内，通过调整自身的测量方法，消除自身测量结果与标准结果之间的误差，提高学生的加工精度。

（三）比效率

“比效率”即比拼学生的加工效率。加工效率在企业的生产中直接影响着企业的经济效益，如何提高企业的生产效率往往是企业管理者最重视的问题。加工效率常受到加工工艺、加工参数、设备参数和人员操作等因素的影响，而对同种加工方式来讲，加工效率可直观的反映出操作者的技能水平。

“比效率”是“三比法”的最后一项，也是培养职业技能竞赛选手最重要的一步。“数控标兵班”中，每当完成一阶段的学习与训练演练，都会开展常规限时训练，即对学生的每一项步骤、操作进行限时，通过每2名学生组成一个加工小组，采取组内互评机制来提高学生的加工效率。学生在加工过程中力求做到操作简洁、迅速、精准。在班级内竞赛中，采用全程模拟大型竞赛环境，参照国赛标准和流程，即从学生进入考场开始，身份由学生转变为竞赛选手，从入场节奏、赛前准备、图纸分析、程序编辑、零件加工、物品摆放等所有细节及操作，要求学生全部做到标准化、统一化，纠正学生的多余动作和违规动作，提高自身对不良习惯的约束能力，使学生做到高效、准确的同时提升加工效率。

（四）试参数

“试参数”指学生在训练中能根据技术要求、加工材料、工艺要求等综合条件下，选择刀具参数、设定与调整切削参数的过程，消除在切削过程中的让刀、变形、震纹等情况，使学生掌握一套针对适用于不同加工环境和技术要求的参数体系，提高零件的加工量。数控加工技术是运用计算机数字信号控制机床进行加工生產的一种制造技术，而设定、调整加工参数和程序参数是操作人员最基础的技能。

如何根据不同材料及加工环境选择刀具参数和牌号是“试参数”的第一项。在学生的日常加工训练中，对学生进行引导，通过长期观察不同的加工现象，总结归纳出刀具材质和刀具参数的相关加工经验，理解不同的刀具（刀片）型号对于实际加工所造成的影响。如何在刀具、机床、毛坯材料允许的范围内下平衡切削三要素是学生在“试参数”这一环节所需掌握的技能。

（五）试材料

“试材料”指对不同类型的加工材料进行加工试验，使学生在加工过程中，了解材料的材质及热处理对切削的影响。学生通过试验，掌握如何针对不同的材料参数，选择合适的刀具和加工参数，即是“试材料”。如何通过调整参数、选择合适的刀具、进行适当的热处理，提高材料的加工性能是对此类难切削材料的重点。

在“试材料”这一环节中，先由教师讲解材料参数对加工的影响，而后为学生提供中碳钢及调质中碳钢、有色金属、铸铁、尼龙、POM等具有代表性的毛坯，根据实际情况，让学生切身体验材料性质对加工现象的影响，而后学生通过自身掌握的技能和理论基础，对加工参数进行调整，提高成品件的质量和加工效率，并根据加工图纸了解不同材料的使用环境和零件特征，最终使学生掌握材料材质对零件加工及使用的影响。

（六）试心理

“试心理”是通过日常训练及比赛，对学生心理素质的一种综合锻炼。技术好的选手不一定竞赛成绩优异，而竞赛成绩优异的选手却一定具有过硬的心理素质。所以职业技能竞赛选手不单单要有极高的技能水平以完成赛件的加工，还需要有过硬的心理素质以应对赛场中各类突发情况及精神压力。

在“试心理”这一环节，重点是培养学生的自信心。由于在职业技能竞赛时在操作上的容错率极低，一旦出现犹豫或复查等重复操作，将会严重影响后续环节的加工时间。选手只有充滿自信心才能在赛场中完美地发挥出自身的技能水平。

在“试心理”环节，采用日常教学训练、模拟竞赛和教师引导等方式，帮学生树立强大的自信心。在学生入学培训初期，通过教师的引导与授课，为学生树立一个可实现的奋斗目标，帮助学生了解自身所具备的优势和良好的学习环境，使学生感受到参加职业技能竞赛的荣誉感和处于“数控标兵班”之中学习的优越感，促使学生迸发出一股自强不息的精神。自强是培养学生自信的第一步。而后在训练、学习过程中，当学生遇到问题，及时进行一对一的分析和讲解，使学生充分了解问题发生的原因，掌握解决办法，在提高学生技能水平的同时，消除学生对未知的恐惧感。提高学生技能水平，增加学生知识底蕴，胸有成竹是培养学生自信的第二步。第三步则是为学生提供雄厚的师资力量和技术指导人员，为学生进行一对一的技术指导和操作示范，使学生了解培训队伍教学实力和底蕴，让学生有信心和勇气去尝试、去发现、去探索，通过探索与研究迸发思想的火花。坚定的后方保障是培养学生自信的第三步。

“试心理”的最后一环是对学生进行心理疏导。在数控加工教学中，学生常因参数、工艺、人为等多方面因素导致的加工事故而产生心理阴影，对加工产生恐惧心理，还经常会因长期训练产生机械疲劳而出现逆反、怠慢心理等。在预防、疏导学生负面心理方面，“数控标兵班”采取的第一个方法是：通过组建学生家长群，定期为群内家长展示学生近期的学习成果及作品，使学生家长了解学生进步的同时，自发的为学生提供来自家庭的鼓励与支持。第二个方法是：由教师定期组织学生进行课内兴趣活动，通过极具美感的工艺类零件或展件的加工，使学生了解工业之美，打破学生对数控加工的错误印象，形成“数控加工的零件是棱角分明、机械感十足的产品零件”的看法。在增强学生工艺设计、零件加工等技术水平的同时，提高学生对数控加工的兴趣。在此类活动中，学生往往抱有极高的操作积极性，对于一些未掌握的技术会爆发数倍于以往的热情，使操作技能在短时间内有一个横向爆发性的扩展。第三个方法是：定期举办课外活动，如集体性的聚餐、郊游等。此类课外活动不仅能增强学生之间的友谊，还能促进班内团结和谐，消除学生由于班内竞争而产生的误会与摩擦，使学生始终处于一个团结互助、和谐友爱的学习氛围。在学生参加大型比赛前夕，则会聘请专业的心理咨询师对学生进行一对一的心理辅导和情绪调节，以达到情绪稳定、赛中正常发挥的目的。

经过“三比三试法”的培养后，“数控标兵班”学生能掌握多种数控操作技能、CAD/CAM绘图及自动化加工知识，并最终形成良好的职业素质。

参 考 文 献

[1]李艳.世界技能大赛选手心理训练模式研究[J].职业教育研究，2015（1）：71-74.

[2]黄慧.基于大数据分析的学习评价[J].职业教育研究，2017（8）：34-38.

[3]刘丽华.7S管理在高职院校实训教学中的实践[J].中国现代教育装备，2013（21）：83-84.

[4]李雨田.从大赛经验看职业技能竞赛选手的选拔与培养[J].青年文学家，2013（17）：225.

[5]郭彩丽.中职学校如何培养优秀技能选手[J].考试周刊，2015（11）：160-161.

[6]史文生.略论中等职业教育技能竞赛的激励功能[J].中等职业教育，2009（32）：3-5.