关于车工实训结合数控技术的教学探讨

摘 要：对于我国高校的所有理工类专业学生，金工实习是一门十分重要的实践课程，而车削加工实训是金工实习的重要一环。本文通过对传统车削加工实训的课程目标、课程设计、教学过程几个方面进行分析，总结归纳了当前车工实训存在的局限和不足，试图探究更符合当今时代背景的教学方案，并引入数控技术与传统普车相结合的教学方法，目的在于提高学生实践动手能力的同时，更好地与社会发展和需求相结合。

关键词：金工实习；车削加工；数控技术

随着经济社会的发展，我国高等教育事业为各行各业输送了大量人才。然而，企业“招人难”的现象仍然普遍存在。究其原因，在高素质的技能型人才培养方面，我国还存在很大的缺口。长久以来，我国的本科高等教育侧重培养学生的理论知识，而对学生实践能力的培养缺乏足够的重视，这就导致大量本科毕业生实践能力不足、动手能力弱，不能及时融入社会。近年来，国家对本科高校发展改革提出了具体要求，要加强学生的实践能力和创新能力的培养，特别是工程素养方面［1］。

金工实习作为一门旨在培养大学生创新实践能力的课程，其课程建设的重要性不言而喻。

金工实习全称金属加工工艺实习，传统的金工实习通常包括各种金属加工工种，如车工、铣工、刨工、钳工、铸造、电焊等，学生在为期半个月到一个月的时间内，通过在各工种的轮换实习，了解学习不同加工工种的基础知识并动手操作完成加工。金工实习的特点在于课程大部分以学生实操为主，教师讲解为辅。在短短一个实习周期内，每一个工种的动手实操，学生都会得到相应的作品，在成就感得到满足的同时，学生的实践能力也得到了显著的提升。对于机械大类专业学生而言，金工实习是一门不可或缺的必修课。对于非机械大类专业学生而言，金工实习也是实践教学的重要一环。然而，随着时代的变迁，各种新型加工方式例如3D打印、激光切割、数控技术高速发展，传统的加工方法已经不能满足社会的需求。当前许多高校的金工实习课程仍然仅为传统加工工种，显然已不能满足当今社会对人才的需求。如何深化金工实习的课程改革，将新加工工种和旧加工工种有机结合起来，建设成顺应时代发展、满足社会需求的课程已迫在眉睫。本文以湖北工业大学金工实习的车工实训教学现状为出发点，以当前时代发展为背景，以提高学生的实践能力、培养适应社会发展的能力为目标，提出了相应的课程改革方案。

1 车工教学现状分析

1.1 课程内容

车工全称车削加工，是使用车床对材料进行加工的一种加工方法。其原理是将材料固定在车床的主轴上高速旋转，然后用不同形状的车刀以合适的进给速率将材料加工成所需形状。当前湖北工业大学车工实训使用的车床为普通车床，需要学生手动调节主轴转速，并且手动调节车刀的移动来车削材料。车工实习的一个周期通常安排为两天半，学生在一个实习周期内首先会初步认识了解车床结构，学会开启关闭车床，掌握车床主轴转速和刀架进给速度的调节，最后分组独立完成锤柄的加工任务（如下图）。

锤柄实物图

其中，锤柄加工任务又分为：车端面、车外圆、切退刀槽、车螺纹、车锥面、滚花、车成型面、打磨抛光8个步骤。最后，车工实习完成的锤柄和钳工实习完成的锤头会结合起来形成一个完整的锤子。

由于车工实习在加工过程中主轴会高速旋转，稍不注意，头发、衣服等物体很容易被卷入其中，保证实习过程中学生的安全是重中之重。

首先，學生在短短的两天半内不仅要熟悉车床的各个部位、掌握基础理论知识，还要完成多道工序最终做出完整的锤柄，时间过于紧凑，常常对设备还未完全熟悉就已经投入加工操作，这样会产生很大的安全风险。其次，短时间内给学生灌输的大量知识学生也难以掌握，经常会出现今天学的知识明天就忘了的情况，这样不符合培养应用技术型人才的目标。最后，由于整个实习过程以学生操作为主，教师讲课为辅，刚刚完成一个加工步骤后马上就要投入下一个操作步骤，中间缺乏一定的师生互动，学生对课程感到枯燥无聊，完成加工任务的积极性也不高。

1.2 授课对象

湖北工业大学工程实训中心承担全校所有的金工实习课程任务，授课对象以理工科专业学生为主。车工实训主要以机械类专业知识为基础，然而参加实训学生既有机械大类专业，也有非机械大类专业，未来还会引入一些文科专业，各个专业的学生基础不一，对课程的接受程度存在很大的差异性。安排同样的课程内容、相同的授课时长存在一定的不合理性。

1.3 实习设备

湖北工业大学车工实习所使用的车床为普通落地卧式车床，由四川机床厂生产，代号为CY6140T/750。该车床年代较为久远，且生产厂家现已破产，机床日常的保养、维修只能由教师自己完成。在日常的教学过程中，学生偶尔的不当操作会导致车床某些零部件的损坏，教师只能抽空在课余时间进行维修，需要维修的车床也需要空置下来，不能及时投入教学。这样就存在维修难、影响教学效果的问题。

由于车工实习仅使用普通车床，没有引入目前广泛使用的数控技术，与社会发展存在一定的滞后性。实训中心仅有2台数控车床，数量不足以支撑教学，也没有将数控车床纳入车工实习的教学计划，学生常常会抱怨普车过于落后甚至脱离时代，对课程的积极性不高。其他一些高校虽然将数车纳入了金工实习课程，但是数车和普车是两个独立的工种，两个工种进行轮换实习。这就存在学生掌握的知识缺乏连贯性，仅仅机械地学习了操作方法，对车床的原理甚至更深层次的基础知识缺乏了解。还有一部分高校直接删除了普车实训，对于非机械类专业的学生，直接跳过普车开始数车实训通常存在很大的困难，对课程无法有效吸收，也降低了课程的效果。如何将数车和当前的普车课程完美衔接到一起，是当前需要思考的首要问题。

2 车工实习的改革方案

通过归纳当前教学存在的不足，组织教师到各个兄弟院校进行参观交流，同时对其他高校的教学经验进行学习［28］，目前对湖北工业大学的车工实训课程进行了如下改革：

2.1 改革课程内容

充实课程内容，将传统单一的普车实训改设成普通车床+数控车床实训，时间由两天半延长为一周。实训前两天学生参加普通车床实训，首先认识熟悉车床，认识车床上的各个部件并了解其作用，学习车床各个部件的操作方法，最后完成几步加工程序，主要为车外圆、车成型面以及滚花。实训的后三天学生参加数控车床实训，在已有普车的基础知识上，学生对加工原理已经有了一定的理解，对车床的各个机械部件也较为熟悉，此时引入数车的发展历史以及与普车的区别，学生的脑海中会对车床形成完整的认知。在初步了解数车后，教师用一天的时间讲解数车编程常用的G代码、M代码等手动编程方法，随后学习画图自动编程，教师检查加工程序后完成车端面、车外圆、切退刀槽、车螺纹、车锥面的加工步骤。

线上和线下教学相结合，将课程内容制作成视频，上传至学院微信公众号等短视频平台，提升课程知名度，共享教学资源。学生可以课后进一步深化学习内容，也可以课前提前预习。

大课和小课相结合，大课采用全班讲授的形式，主要讲授安全注意事项、基础理论知识。小课则根据班级人数分成若干个小组学习、讨论、实操，学会合理运用“项目式”教学方法，组内协作，组外竞争，培养学生合作精神及团队协作能力。在课堂中可以播放与车床知识的趣味短视频，激发学生兴趣，提高课堂互动性。

引导学生由“被动式”接受再到“主动式”学习。在整个金工实习课程中，能否调动学生的学习主观能动性会影响最终的教学成果和质量。在授课过程中，增加与学生的互动，学会创造问题引发学生思考，制造适当的悬念来调动学生的学习积极性。为学生提供适当的指导，提供参考视频或学习书籍鼓励学生课后学习，调动学生课后学习的意愿，激发学生的创造力。适当更改一些教学演示案例，将单一的锤柄加工演示穿插一些容易引起学生兴趣的作品，例如葫芦、宝塔等，甚至可以展示五轴加工中心才能完成的“大力神杯”，激发学生们对车削加工的兴趣和喜爱。

在学生操作加工间隙讲述新中国成立以来我国机械加工行业的发展历程、发展现状、发展成就。结合《大国重器》，讲述我国工程师“工匠精神”的感人故事，讲述我国科研人员突破“卡脖子”技术研发自主数控系统的拼搏精神。加强宣传制造业是国之根本，加工设备是国之重器，鼓励学生们未来积极投入机械加工行业为祖国的发展建设添砖加瓦。在演示车削加工操作时，配合车刀的结构特点，可引入“工欲善其事必先利其器”“好鋼用在刀刃上”等思政元素［9］。引领学生在新时代不断增强“四个自信”，坚定“四个意识”，做到“两个维护”，增强学生的使命感和担当感，培养学生忠于祖国、技术报国的爱国之心。

2.2 制订个性化授课方案

将学生专业分为机械大类专业（如机械工程、材料成型等）和非机械大类专业（如通信、工业设计等）两种。非机械大类专业学生主要为认知型实训，实训要求相对偏低，对于普车部分不需要完成螺纹的加工方法，在数车部分也以教师演示加工为主，不需要使用数车独立完成加工。在整个车工实训过程中主要以认知了解为主，动手操作为辅，在操作部分只需要掌握基础操作即可，对复杂操作不做强制要求。机械大类学生为进阶型实训，普车实训需要独立完成完整的加工步骤，数车实训部分也需要学习编程知识并动手编程完成数车的加工，在教师讲解过程中，教师会讲解更深层次的专业知识，实训更侧重动手操作，在动手操作环节也需要掌握更复杂的加工技巧。

2.3 配备更多设备

学校当前又购入4台数控车床用于教学，主要基于广数系统，同时设置了新的数控实训教室，专门用于数控实训教学。数控实训室一共配备6台数控车床，学生可以分组学习、操作。同时，学校还配备了85寸大屏一体机用于播放PPT以及相关视频，方便学生更清晰地看到数控加工过程。在实训进行时，大屏滚动播放安全注意事项以及加工步骤，强化学生记忆。相对于单纯的普车实训，学生学习兴趣明显更加浓厚，课程吸引力明显提升。

2.4 开展联合培养方案

安排学生课设导师与金工实习教师沟通交流，并提供多种选题思路及方案，学生自主完成选题、开题、设计、撰写，课设教师和金工实习教师共同完成建议、指导、审核工作并提出最终修改方案。经过课设教师理论论证及可行性分析指导，金工实习教师审核认可符合加工方案后，最终由金工实习教师指导学生完成作品的加工。

通过联合培养、开展综合实验，将理论和实际相结合，锻炼学生的实践能力和创新能力，有利于培养学生的工程素养，为今后的工作打下扎实的基础。

通常来说，金工实习安排在大二、大三学期进行，该培养方案可安排在大四下学期开展。一方面，可以巩固学生金工实习的所学知识，避免课后即忘。另一方面，也为学生今后进入社会走上工作岗位做好铺垫。

2.5 鼓励学生参加科技竞赛

在开展金工实习的教学过程中，可选拔表现优秀、作品完成度好的学生，组建科技竞赛团队。开设专门针对科技竞赛的课程，开展小班教学，调动学生参赛积极性，鼓励学生自主完成操作加工，激发学习主观能动性。指导学生参与产品构思、设计、绘图到制造从无到有的完整过程，锻炼学生的工程素养和创新思维。

例如，在数字化设计大赛活动中，指导学生学习使用相应软件，根据大赛要求设计合理方案，将理论与实际结合，最终加工出符合要求的作品。

3 教改成效

将数控技术引入传统普车实训并进行了适当的教学改革后，车工实训取得了一定的成效：

3.1 安全事故率低

安全问题一直是金工实习的“痛点”也是难点，学生通过教改后的课程学习，对车床基础知识的掌握更加扎实，对车床有了更深入的理解，对车床的各个部位更加熟悉，在加工过程中的操作也更加规范，教改后的车工实训课程开设至今，仍然保持“0”安全事故的记录。

3.2 实操水平高，作品完成度好

通过分组实操，加强了学生之间的沟通交流，锻炼了团队协作能力，学生之间配合也更加紧密。新课程的开设引起了广大学生的关注，学生的兴趣也得到了激发，学习意愿更强，学习主动性高，操作更加仔细认真，设备损坏率显著降低、废品率降低，完成的加工作品远高于预期水平。

3.3 提高了学生创新能力

学生的设计思路更加丰富，课后学习的学生显著变多，主动学习意愿更加增强。学生在参加联合培养的过程中，创造力得到了激发，提出了许多奇思妙想的思路，在教师的指导下逐渐完成自己的方案设计，创新能力得到了提升。越来越多的学生积极主动投身到科技竞赛中来，车工实训课程也与科技竞赛得到了有机结合。同时，科技竞赛也能够检验车工实训的教学水平，便于教师针对不足进行改进，起到了良性循环的作用，有利于打造精品课程，推动课程建设，对学校的教改成果也有良好的宣传作用。

结语

随着经济社会的发展，金工实习传统单一的车工实训不再适应社会的需求，不利于培养创新实践型人才。随着数控技术的广泛应用，结合当前的社会背景和发展形势，将数控技术与传统普车结合，并改革过去单一的机械学习操作，设置的新型课程广受学生喜爱，培养了学生的学习兴趣，激发了学生的创新思维，给学生提供了多元化的课程方案，也为未来的课程改革创新方案提供了一条崭新的思路。金工实习是培养实践型人才的一门重要课程，车工实训作为其重要组成部分肩负重任，本文对传统车工实训的课程改革进行了一些初步探索。在未来，如何深化车工实训课程改革，如何探索金工实习其他工种的课改是我们需要进一步研究的方向。

参考文献：

［1］王吉东.关于车工实习教学的探讨［J］.中外企业家，2019（27）：123.

［2］候玉勇，刘兴旺.高校车工教学的探索与研究［J］.科技视界，2022（30）：9597.

［3］刘凤弟.技术型高校车工实训课程的教学改革探讨［J］.农家参谋，2018（22）：173.

［4］趙玲英，沈辉.高校金工实习车工实训教学改革初探［J］.科技视界，2015（35）：186.

［5］许建伟.金工实习模块化教学初探［J］.科教文汇（下旬刊），2019（15）：123124.

［6］孙雪梅.“以学生为中心”的数控机床PMC应用课程的课堂教学探索［J］.绿色科技，2020（5）：220221.

作者简介：向李程（1996— ），男，汉族，湖北荆门人，硕士，实验员，研究方向：工程训练、数控技术。