应用型本科数控技术仿真实践课程教学方法探讨

1、应用型本科数控技术仿真实践课程教学方法探讨 应用型本科数控技术仿真实践课程教学方法探讨 摘要：本文分析了应用型本科数控技术人才培养存在的问题及矛盾。以数控仿真实践教学为落脚点，分析数控技术仿真实践的意义，就如何缓解数控技术人才培养要求的“强与“广矛盾，给出融合数控编程、系统原理及操作实践教学的教学指导方案，并提出具体教学方法和对策，为应用型本科数控技术教学改革提供借鉴、为课程的建设提供帮助。 关键词：应用型本科；数控技术；仿真实践；教学方法 1.引言 数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化的根底，是提高产品质量，提高劳动生产率必不可少的手段。我国数控技术人才缺口严重，市场把数控人才分为金领

2、层、灰领层、蓝领层三个层次，随着高职院校对数控技术人员培养力度的增大，数控技术人才缺口已越来越出现在金领层。金领层技术人才要求精通数控编程、数控操作和数控维护、维修，掌握数控技术所需的综合知识，有大量实际经验，知识面广，并能自行完成数控系统的选型、数控机床机械结构设计和电气系统的设计、安装、调试和维修，具备独立完成机床的数控化改造的能力。 与高职数控专业相比，应用型本科数控技术的人才培养的目标定位那么更加侧重于该层次的人才培养上。为了实现这样的教学目标，本科院校对数控技术人才专业学生要求理论广，实践能力强，但这两方面的要求对教学的安排带来多个方面的问题，如：1教学投入方面。在做教学建设决策时，

3、往往相应地会往引导学生理论知识面广的方面思考，导致本科教学不能像高职培养数控技术人才那样，引入很多数控机床设备，用于学生专业技术实践。2教师队伍建设方面。本科院校无法像高职院校那样，以大量引入具备“双师型教师为出发点建设教师队伍。3教学课程安排方面。为了使学生在有限的学习时间内到达教学目标和教学要求，往往对理论知识面要“广的这个点强调得多，如32课时本科数控技术的课程中就包含了数控编程和数控原理两个方面，课时的安排越紧凑，数控技术的人才培养中对“强和“广两方面要求的矛盾就越大。 我们结合在高职院校的相关数控技术课程与本科院校的数控技术课程教学经历，以数控仿真实践教学为落脚点，分析数控技术仿真实

4、践的意义，并就如何缓解数控技术人才培养要求的这对“强与“广矛盾，给出融数控操作、编程及原理教学于一体的教学指导方案，对具体的教学方法进行了探讨。给出的方案及方法为应用型本科数控技术教学的改革提供了借鉴，为课程的建设提供了帮助。 2.数控技术仿真实践的意义 数控仿真软件是一个应用虚拟技术模拟数控加工操作的仿真软件，它把数控加工操作过程完整地通过软件加以展示，在理论教学和实际操作机床实践教学之间架起了联系的桥梁。目前国内比拟常见的软件系统主要有上海宇龙、北京斐克、南京斯沃等。这些仿真系统软件具备模拟机床操作的整个过程，如：毛坯定义，工件装夹，压板安装，基准对刀，刀具安装，机床手动操作。 数控仿真系

5、统软件操作教学对本科型的数控技术人才培养具有重要作用，具体有以下几个方面。 2.1为学生提供模拟操作数控机床的各项功能 不同的数控机床都配套数控系统，但目前流行的数控系统品牌并不多，国外的如SIEMENS和FANUC，国内的如华中数控和南方数控。通过仿真操作，学生可较快地熟悉这些数控系统的操作方法。 2.2为学生建立形象化的数控加工工艺知识 如通过选择铣削加工的各种铣刀，车削加工中的各种的车刀，可具体化地获知每种刀具的形状及其加工机理。 2.3为学生熟练G代码功能提供演练平台 书本上G代码功能的内容介绍繁琐，难以与实践者实现互动，学习枯燥无味，不能给初学者留下深刻记忆。仿真平台的互动式学习可协

6、助学生形象化理解每个G代码功能及相关参数，这个过程可大大促进知识的记忆。 3.教学对策 在实践中，越来越多的本科型工科院校已经意识到数控仿真软件具有这些功能可为本科应用型数控人才的培养提供有力的辅助平台，但如何在有限的学习时间内应用好该平台为人才培养效劳呢？教师应用合理的教学方法，可对人才的培养起到重要的引导作用。结合实践过程，我们认为数控仿真系统的实践教学指导方法应遵循以下几个原那么。 3.1有针对性地强化数控机床操作 由于专业对知识面“广的要求，本科型数控技术专业学生无法像高职院校数控技术专业学生那样有足够的时间和上机时机用于操作数控机床练习。在有限数控技术专业课程的学习时间内，如何保证充

7、分的时间用于数控机床操作实践成了本科型数控技术人才培养的一个重要问题。假设在这有限的时间内让学生匆忙上机练习，那么容易出现误操作，发生碰刀、损坏工件等事故，给学生的下一步深入学习数控技术带来心理阴影。先进行仿真实践的练习再上机操作，可有效地弥补本科型数控技术人才环节的缺乏，因此在进行数控仿真系统的实践教学指导过程中，必须以强化数控机床操作为重要原那么，这就需要教师在指导过程中以一种或两种数控系统为模版，强化学生对数控机床操作上的认识，辅导学生熟练掌握机床从开机到最后加工出合格工件的整个操作流程。在该原那么下，进行仿真实践教学辅导，为全面掌握数控加工上机操作奠定了重要的操作根底，并有效地防止学生

8、出现误操作，帮助其度过初次上机操作的心理难关。 3.2进一步强化G代码编程教学 比起高职人才培养，本科学生在校期间具体的数控编程操作的时机相对要少得多，在课堂上，G代码功能教学虽然也较系统，但由于G代码都是由一些G字符加数字组成，且辅助参数数量较大，没有重复演练，对于学生来说，要记住这些功能绝非易事。而通过软件的仿真，可较完整地模拟演练这些功能，特别是一些固定循环指令的教学，用软件仿真的方法辅助G代码编程教学，可对功能中具体实现的细节有更为深刻的认识。 比方车削加工的G92指令是一个加工螺纹的固定循环指令，在仿真软件系统中，通过设定单步运行，可对循环中的每一个功能做暂停查看，这样就可形象化地查

9、看清楚什么时候定位刀具、什么时候开始进刀、什么时候开始切削螺纹、什么时候切削完毕、固定循环完毕之后刀具退到什么位置，以及每个过程中的速度是多少。这样一个过程使理论教学过程需要大半堂课或一节课的内容较轻松地得到演示，而且使学生更加形象化地学到知识，也为本科学生开发相关数控系统关注切削过程中的每一个细节提供一个重要的实践环节。因此在仿真实践教学过程中，以辅助G代码的理论教学为出发点，进行实践教学的辅导，对强化本科型的数控技术人才的培养，可起到重要的推动作用。 3.3作为辅助数控原理教学的有效手段 了解并掌握必要的数控技术原理知识，是本科型数控技术人才培养要求的一项重要内容，课堂上的纯数控原理理论教

10、学大都以模块化的形式进行，具体每一个模块之间是如何协作的，由于教学课时的限制，无法深入讲解，学生对这些理论知识缺乏兴趣，往往以死记硬背结束这块内容的学习。如讲授插补方法章节时，仅仅是插补算法展开，而讲授位置测量章节时，也仅仅是以如何实现位置或速度测量原理为目标进行的，对于这两块内容之间有什么关系，它们之间是如何协作的缺乏详细的探讨。因此靠纯理论讲解难以使数控原理的知识点进行融合。 通过加工仿真实践，原理性的局部知识可以通过具体的加工过程得到形象化的串联。在实践教学过程中，教师应该起到指点教学原理的作用，做到边引导实践操作，边点缀讲解对应的数控原理，使学生对原理性的理论知识在实践过程中得到强化。

11、比方在机床回参考点时，让学生关注坐标轴坐标的变化，讲述相对编码器的工作原理。当回参考点快到零位时，轴的坐标值会在一个范围内变化，直到坐标值变化停止后变0。针对这个现象，教师可有意让学生回忆相对编码器Z相的定位原理，这样的交互过程可使学生对编码器的理论学习产生深刻印象。因此，通过仿真实践学习理论原理是深化理论学习的重要手段。 3.4作为扩展学生专业兴趣的有力推手 大学生的专业学习是其成为高级专门人才的根底和前提，而大学生的专业兴趣对其专业学习产生直接影响，因此专业兴趣是影响大学生专业学习、就业及工作的重要因素。培养学生的专业兴趣，有利于学生的成长，具有很强的正外部性。本科型数控技术人才的培养，同

12、样需要培养学生的专业兴趣，数控技术是一门理论与实践融合较深的课程，但长期以来本科型的数控技术人才培养，理论知识学习占有较大比重，使学生感觉枯燥。而通过仿真实践使G代码的学习形象化，使数控原理的学习具体化，有利于激发学生专业兴趣，教师应该在实践教学过程中灌输专业知识，争取做到实践过程中的每一环节都能把理论知识与工厂中的实际情况如产品质量、生产的经济利益联系在一起，比方实践中对切削用量的选用，可以直接与工件的质量、工件的加工本钱计算挂钩。通过这样的仿真实践，学生对专业的兴趣会得到提高，因此在具体教学过程中，教师应该时刻把强化学生的专业兴趣作为教学的一个重要指导原那么。 4.结语 本文分析应用型本科数控技术人才培养存在的教学方面的矛盾，围绕数控仿真实践教学课程的教学实践，分析数控技术仿真实践在本科型数控人才培养中的意义，就如何缓解数控技术人才培养要求的“强与“广双重要求矛盾，给出融合数控编程、系统原理及操作实践教学的教学指导方案，并对具体教学方法给出对策，为应用型本科数控技术教学改革提供借鉴，为课