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CAD/CAM技术是21世纪机械制造业的先进技术。使用三维CAD/CAM软件,在设计了三维零件模型后,可以规划加工工艺并自动生成数控加工代码,为复杂零件的数控加工程序编制提供了极大的方便。这使得机械产品设计、工艺分析和数控加工程序的编制一体化,能形成从设计到零件切削的无图纸加工,在机械制造业中得到了广泛应用。常州工学院应用型本科机械类专业的培养计划中设置了教学时数为两周的CAM实习,旨在加强数字化设计制造综合能力的培养,以及提高学生数控加工自动编程的能力,以满足现代机械制造业对数字化设计制造工作的要求。CAM实习的先导课程是数控技术、数控加工实习、CAD/CAM应用、工程软件应用、机械制造工艺学等专业基础课和专业课。在CAM实习中,学生可以综合应用在先导课程中已学过的知识解决实际问题,将数字化设计制造综合能力提高到新的高度。在CAM实习的教学探索中,我们引入了项目教学法。教学实践表明“项目教学法”是CAM实习的有效载体,可较好地调动学生学习的积极性和主动性,有效提高学生数字化设计制造的综合能力。
1.确定CAM实习项目的任务
“项目教学法”是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动,其目的是在课堂教学中把理论教学与实践教学有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。项目教学法的特点是师生通过共同实施一个完整的“项目”而进行教学活动,采用类似科学研究及实践的方法,促进学生主动积极发展。在教学活动中,教师将需要解决的问题或需要完成的任务以项目的形式交给学生,在教师的指导下,以小组工作方式,由学生自己按照实际工作的程序,共同制定计划、共同或分工完成整个项目。在项目教学中,学习过程成为一个人人参与的具有创造性的实践活动。
基于项目教学法的CAM实习将实习作为一个项目交给学生去完成,应该具有较高的难度和较大的工作量。经过慎重的研讨,我们选择注塑模具或压铸模具的型腔镶块的加工工艺设计作为实习项目。这些型腔镶块具有复杂的结构,要加工的表面比较多,需要使用的切削加工方法比较多,其尺寸精度、表面之间形位精度要求较高,在现代机械制造业中已采用三维CAD/CAM软件进行设计、NC编程和数控机床加工。实习项目任务涵盖了三维建模与装配、工艺设计、刀夹具设计和数控加工自动编程等,需要具备的知识点较多、高技术密集。该实习项目可以实现教学培养计划内的教学目标,从计划、实施到完成有一个完整的成品作为项目的成果,使学生在完成项目后会有一种成就感。
2.创设实习项目实施的情景环境
在CAM实习中采用的三维CAD/CAM软件是Pro/ENGINEER。该软件提供了计算机辅助设计与制造的全部功能。特别是在编程界面中提示工艺规划的有关问题,例如夹具引入、刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等,编程人员只要引入已设计的夹具,设置有关的参数,就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。编程中刀具及其参数的选择和切削参数的确定是在人机交互状态下完成的,这要求编程人员必须掌握各种参数确定的基本原则,在编程时充分考虑数控加工的特点,作出正确的参数选择。
以往学生在CAM实习中设定切削参数和刀具参数时,往往带有盲目性和随意性。例如,有时设定的刀具长度太短,直径太大;有时设定的刀具长度太长,而直径太小,刀具刚度不足;对于主轴转速、进给速度等的确定也是很茫然。这使CAM实习很难获得较为理想的效果。为了缩小CAM实习与数控加工实际之间的差距,我们建立了刀具和切削参数数据库并设计了数据库管理程序。在数据库内收录了切削用量数据和国内外刀具样本资料,例如上海泰锋刀具、以色列凯立达刀具等。运行数据库管理程序可以查阅数据库中切削参数数据和各种刀具的材料、结构形状、几何参数并计算适用的切削用量等。在这种接近于工程实际的情景环境中,学生在CAM实习中可以检索数据库,根据自己的加工需要选定切削参数、刀具的类型与几何参数等,避免了参数设计的盲目性和随意性。
3.组织实习项目的实施
3.1布置实习的任务与要求
CAM实习的目的是培养学生数字化设计制造的综合能力和提高学生数控加工自动编程的能力。本实习项目是型腔镶块的加工工艺设计,实习的具体任务包括加工工艺方案的制定、设计必要的夹具、使用三维CAD/CAM软件编制数控加工程序。实习项目的要求是,制定型腔镶块零件合理的加工工艺方案;设计必要的夹具三维模型并引入数控加工编程中应用;合理选择刀具类型及其参数、合理确定切削参数,编制出数控加工程序。
3.2分组实习
将学生分成若干小组。不同小组的CAM实习项目是相同的,都是型腔镶块的加工工艺设计,但具体的实习题材不同。每个小组根据自己的实习项目、实习题材与任务,以小组内合作的形式制定项目的实施计划,包括确定完成任务的工艺方案、时间安排和每个人的具体分工。
在制定工艺方案时,首先让每个学生根据项目要求制定出自己的工艺方案,在小组进行交流。教师引导学生进行讨论、通过互相帮助来修改方案,最后确定最佳的工艺方案,形成工艺规程文档。学生在制定方案过程中,互相取长补短,互相学习,语言表达能力和合作能力都得到了很好的提高。
然后根据既定的最佳加工工艺方案,组织小组中每个学生分担不同的任务,编制各个工序的数控加工程序,设计必要的夹具。
3.3教师在实习中的指导
在以项目教学法组织的CAM实习中,学生是实习项目的活动主体,但是教师的指导依然是重要的,适当的引导与教学示范是保证实习项目顺利实施的必要条件。教师首先应该向学生明确项目的任务与要求是什么,解释清楚项目实施的步骤,提供实施项目可以利用的资源。还可以适当提醒学生应该先做什么后做什么。这样既可避免接受能力较差的学生面对项目时束手无策,又能避免学生走不必要的弯路。当学生遇到困难和新知识时,一般鼓励学生自己钻研解决问题,以培养学生的独立工作能力,但教师可以适当示范或者引导。例如,在项目实施中曾遇到夹具设计与使用的问题。学生能够使用Pro/ENGINEER软件设计夹具零件的三维模型并进行装配,但是怎样在数控加工编程时引入夹具,学生以前从未接触过,不知怎样下手。本实习中用到的夹具不是很复杂,是数控铣削中常用的平口钳和V型块,教师可以让学生自己设计夹具,引导学生从Pro/ENGINEER规定的入口自己将工件毛坯模型在软件中“装配”到夹具模型上。学生通过自己钻研能学会在数控加工编程时使用夹具的方法,将夹具设计知识与数控编程知识连成片,体会到战胜困难的乐趣和自己获取新知的成就感。
3.4编写实习报告
编写实习报告是CAM实习教学的重要组成部分,可以培养学生撰写技术性文件的能力。在实习开始时提醒学生,将每天的工作情况记录下来;将经过讨论修改后的加工工艺方案以工艺规程文档的形式保留下来;将设计的夹具零件模型和装配模型截图保存下来;在完成数控加工编程后截取加工时的刀位图像,并在Pro/ENGINEER中生成制造工艺的Excel程序单。根据撰写实习报告的要求,将以上内容整理编写为正式的实习报告。实习报告要求学生在计算机上完成,在Word文档中插入截取的图形,图文并茂。学生的总结、归纳和表达能力可得到很大提高。
3.5实习评价
在项目完成后及时进行总结评价,以促进学生认真审视自己的工作,总结经验与不足,培养学生独立工作的能力、综合能力和协作精神。总结评价由自我评价、小组评价、教师评价三方面构成。每个学生在小组中评价自己的工作,总结得失;小组审查并讨论每个组员的工作,给出评价;指导教师根据学生的自评、小组评价、CAM实习报告,以及学生在工作中的表现,客观公平地评价学生的工作并给出实习成绩。
4.结语
项目教学法在CAM实习这样的实践性教学环节中具有独特的优势。在基于项目教学法的CAM实习中,确定项目任务一定要紧扣工程实际,面向应用,这是教学成功的前提。创设项目实施的情景环境是教学成功的重要基础,具备接近工程实际的实习环境才能贯彻零距离工程师培养的理念。在组织CAM实习项目实施的过程中,教师的角色应该定位于引导者、启发者,学生才是认知的主体、知识意义的主动建构者。因此我们应该力争做到三个转变,即以教师为中心转变为以学生为中心,由以课本为中心转变为以“项目”为中心,由以课堂为中心转变为以实践经验为中心。这样才可以充分发掘学生的创造潜能,培养学生的独立工作能力,综合能力,以及团队协作精神。
中图分类号:G718文献标识码:B文章编号:1672-1578(2013)07-0274-02
随着科学技术的飞速发展,数控技术在机械制造领域日益普及与提高,各种类型的数控机床在生产中得到越来越广泛的应用。企业之间的竞争已由物质资源的竞争转化为人力资源的竞争,对人才培养的目标也从知识型向能力型的转变,创新意识和工程能力的培养也已经成为实习训练的核心。如何培养高技能人才的问题就摆在了中职院校的面前。
数控专业如何让学生真正学会和掌握加工的工艺知识和编程技巧就成为教师的一大难题。在我们的教学实践中,解决这些问题,需要针对数控加工工艺知识、数控编程以及实践环节,在教学中采用合理的课程体系作基础,靠系统的教学环节作保证,因而提高学生实习质量显得尤为重要,以下是我在数控实习教学中为提高教学质量进行的一些创新措施。
1.合理安排教学步骤,确保实习教学时间
实习课首先要保证学生的操作教学时间。以往采用的是讲练结合模式教学,是传统的大班教学模式,学生实习时间短,能真正学到的东西很少,再加上学生文化基础薄弱,自控能力差,实习设备较少,师资力量不足,实习教学效果可想而知。根据这些情况,我将班级分成几个小组,根据机床的数量及"差优搭配"原则分为4-5个小组。采取了融理论与实践于一体,循环往复,滚动式前进和螺旋式提高教学步骤,在教学过程中,形成了小模块、大模块反复进行运转过程。这种安排在不改变原有教学课时的同时使每位同学的有效实习时间大大增多,保证了同学们在实习期间掌握教学计划内容。
2.合理设计实习内容,把握教学的每一个环节
在教学实施过程中,按照以学生为主体,教师引导为辅的原则。我在实习的第一课先给学生介绍课程与生产的关系,让学生对课程产生兴趣,然后在进行几个环节:
2.1入门指导:先由教师用数控机床加工一件零件进行演示,让学生对数控加工过程有一个感性认知,进行入门指导。激发学生的学习兴趣,在进行完加工演示后进行理论知识讲授。
2.2新课讲授:是使学生掌握新知识和新技能,主要讲授数控机床的组成,手轮,工作原理代码,加工工艺和编程知识,教师要条理清晰,语言简洁,重点突出,让学生知道应掌握什么和怎样掌握。
2.3操作演示:这是实习教学的重要步骤,通过它学生可以具体、生动、直接地感受所学的知识,在教师的指导下,由学生进行自编程序,获得感性知识,加深对所学内容的印象,把理论知识和实际操作联系起来。在进行示范操作时要动作熟练、准确,重点部分应提醒学生指导问题所在,难点部分课边示范边讲解,分解动作与整体动作要很好地结合,充分调动学生的学习兴趣和积极性,引导学生提出问题,调动兴趣后再引导它们通过实习练习去解决问题。
2.4结束指导:是指教师根据学生在操作过程中对基本技能的掌握程度进行总的评估。在这一环节中要注意把学生的感性知识提升到理论性认识,帮助学生把实践经验进一步提高,形成技能。编写训练报告应特别注意引导学生认真总结在实习过程中积累的经验、观察的结果及操作的效果,启发学生找出规律,把握技巧,做出结论。
3.教学方法与手段的改革
教学内容是围绕工作任务展开,教学过程模拟工作过程,化难为易,化繁为简,化深为浅,并将其融合于实践教学中,将理论知识掌握和操作能力培养同时进行,促使学生因操作需要产生学习理论知识的动机,有利于提高学生学习的兴趣和主动性,较好地解决了理论教学和实践教学脱节的问题,减少了理论课与实操课之间的知识重复。教学中可以充分利用现代教学技术手段,通过授课课件、动画、录像等,多视角呈现,形象地展现走刀路线,加工过程等,使得教学直观,易于学生理解和掌握,调动学生学习的兴趣,提高听课的效率和积极性。
4.充分利用数控模拟软件
数控实习课是一门实践性很强的课程,可学校的数控机床数量有限,因而改善和提高数控实习的实习环境,使学生能学练结合,就成为数控教学的一个难题。
数控仿真加工系统可以实现数控机床零件加工的全过程。因此我就选定了一种能在计算机上进行手工编程和自动编程、并能动态模拟加工轨迹、与数控车床有良好接口的数控模拟软件。数控模拟软件,可以逼真的仿真加工现场:机床型号和系统都可以按要求设置,可以仿真与现场同样的屏幕配置和功能,实时地解释NC代码并生成机床进给指令;提供与真实的CNC机床类似的操作面板;提供视图放大、缩小功能的设置;帮助功能(碰撞、过载);使用对话框可以方便的进行刀具和功能的设置;可以同时显示刀具与偏移路径;NC校验功能;代码向导功能;帮助功能……所有这一切都使数控实习学习更加容易很好地解决了数控机床数量不足的问题。
我就充分利用数控仿真模拟这一特点,结合多媒体广播给学生演示加工过程,然后利用练习模式进行强化训练,把书本中抽象、笼统的理论变为形象、具体、针对实物的感官印象,使学生在动手的过程中不知不觉的提高了对书本相关知识要点的理解力,激发了学生的学习兴趣和积极性,从而较快的提高成绩,增强自信心,变学生被动学习为主动学习。在进行数控机床基本操作训练时,我还利用仿真软件让学生通过教学网络观看教师的操作过程并进行练习,保证每个同学有充足的时间既可以自主学习,避免了初学者直接上机床进行操作可能出现的撞坏车刀、损坏工件与机床、浪费材料等现象,又有效地解决了机床台套数不足的难点。
5.实操练习
前面所做的工作大多都是在计算机上进行的模拟操作,学生很难和实际的加工联系起来。在老师的指导下,在数控机床上进行工件的加工时必不可少的,练习要贴近实际,鼓励学生加工出合格的工件,培养学生的动手能力,丰富了专业理论的知识。让学生到车间进行数控生产技能的实习,可以展示学生的能力,主动争取社会的认可,扩大学生的就业通道。
在数控实习教学中会遇到各种各样的困难,这就需要我们克服困难,充分利用现有资源,创造条件,把数控操作实习开展好。只要学生的技术水平得到提高,实习效率也就必然提高。只有进行课程改革,才能克服以前老套教学中的问题,才能创造更好的学习环境培养出高技能的人才。
(一)入门引导
掌握入门知识是学好数控编程能力的基础。掌握数控机床的定义、数控编程特点、加工中心的定义、加工中心的编程要求、程序的结构与格式及数控机床的坐标系等编程基础知识,是学生学好数控的前提。
(二)示范激发兴趣
数控是一门系统性很强的学科,知识间的内在联系十分紧密,因此要让学生重视知识形成过程,让学生积极参与到过程中,充分发挥他们的学习主体作用,这样一方面能加深他们对知识的理解,使教学过程更符合学生的认知特点,另一方面他们的思维能力能得到训练,主观能动性能得到提高。比如,在讲解数控铣床工件坐标系的建立时,先了解机床坐标系的建立,为什么要建立,再讲解工件坐标系的建立。操作机床示范对刀方法,机床X、Y、Z轴正负方向的选择,让学生观察,再依次让学生进行示范练习的步骤。了解工件坐标系建立时对刀的注意事项,容易出现的问题,最后教师总结。学生经过反复练习,动手能力增强,对数控知识产生兴趣,就能对学好数控编程树立信心,激发学习兴趣。
二、利用考试锻炼学生的编程能力
在实习教学中,一台机床一般安排三四个学生,这种做法有利有弊。在学生刚到数控机床实习场地实习时,这种做法是有利的,因为学生对数控机床的操作和编程不太熟练,在实习过程中难免会出错,学生之间能互相帮助、互相指导,从而提高实习教学的安全系数,也能使实习效率提高,但久而久之,学生就会产生依赖思想,尤其是一些动手能力差的学生,在实习中会利用别人编制好的程序来加工练习件,而这一现象老师很难发现。老师除了要指导学生实习,还要指导学生完成一定的生产任务,虽然实习课题加工完成后,老师都会要求将使用过的程序删除,并且经常去学生练习的机床上去为其删除程序,但总会发现个别学生不经常到机床上去编程,可是练习件却完成了。
我在数控铣床实习教学实践中,在学生对数控铣床的操作和编程基本熟悉后,按正常的教学方式先完成几个课题练习,之后不定期对学生进行考试,将课题图画在黑板上,要求学生全部到教室里进行编程,限制时间,完成后将卷子收上来。这样做一方面能锻炼学生的编程能力,另一方面也能使教师准确掌握学生的实际编程能力。在检查学生编程卷子时,不正确的程序、指令、容易出现的问题等一一用笔勾画出来,在下一堂课上有针对性地指出学生在编程中存在的普遍问题和错误的原因所在,掌握每个学生对所学知识的理解程度,在教学中做到有的放矢。在刚采用这种方式时,个别学生因为自身原因,程序会出现很多问题,教师可根据具体情况,对他们进行辅导,耐心讲解,找到问题的所在。经过多次考试,反复训练,学生的编程能力就会大大提高。
三、利用产品加工锻炼学生的编程能力
生产实践是专业技术发展的起点和终点,各种技术开发本身就是与生产过程紧密结合的,解决实际问题的能力只有在实际工作中才能得到提高。实践对于知识的理解、掌握和熟练运用起着重要的作用,眼过千遍不如手过一遍,亲自动手编过的程序才会更好地理解和运用。因此产品加工是实习教学的重要内容之一,同时也是锻炼学生编程能力的重要方法。在平时的实习教学中,练习的课题类型较为复杂,大多为综合件,尺寸较多,如果其中只有一个尺寸不合格,而其他尺寸都符合要求,则该课题及格不成问题。但产品加工不一样,只要一个尺寸不合格,该零件就是废品。针对这一实际情况,在做练习件时就要向学生逐步灌输产品质量意识,使学生养成良好的操作习惯。这样在加工产品件时学生就会有压力,在操作过程中会更加谨慎。当然,刚开始让学生加工产品时要选择精度要求不高的零件,并适当缩小其公差值,作必要的指导,当学生达到一定水平后,再加工精度要求较高的零件。产品加工会使学生进一步提高编程能力。
总之,要提高学生的编程能力,首先要培养提高学生的学习兴趣,在理论教学中采取切实可行的教学手段,在实习教学中重点结合产品,为提高学生编程能力奠定坚实的基础。
参考文献:
【摘要】数控编程是一门理论性和实践性都很强的课程,课程的教学目标是培养学生熟练掌握数控机床的编程和操作技能。传统的教学法往往只注重理论知识的讲授,无法实现对学生数控编程与操作技能的培养。采用项目教学法能把理论教学与实践技能的培养有机地结合起来,可以达到培养学生数控编程与操作技能的目的。
关键词 项目教学;数控编程;应用研究
数控编程课程以培养学生熟练掌握数控机床的基本编程和操作技能为目标,既要求学生掌握一定的理论知识,又要求学生具有一定操作技能。因此,在数控编程的课堂教学中,如何处理好理论教学与实践技能培养的关系,使学生在学习理论知识的同时又能培养实践动手能力,是摆在任课教师面前的一项必须进行研究的重要课题。采用项目教学法能把理论教学与实践技能的培养有机地结合起来,有助于培养学生分析和解决零件编程与加工操作中遇到的实际问题的能力。
1 项目教学法是学生获得数控编程与操作技能的有效途径
数控编程课程涵盖了机械制造工艺理论、刀具轨迹控制原理、编程指令、机床操作,其理论性与实践性强,内容繁琐,知识抽象,与数控设备的实际应用有着密切的关系。传统的课堂教学模式只讲授理论,实践技能的培养由后续的实验和实习实训来完成,这样教学的结果是学生对所讲授的知识感觉枯燥乏味,难以理解,不清楚零件是如何在程序的控制下完成切削加工完成的,造成学生的实际应用能力培养不足,理论与实际分离,使得学生在后续的实践环节表现出动手能力差的现象。而项目教学法转变了教师的根本教学模式,将教师和学生用全新的方法有机结合起来,教师的“教”和学生的“学”是围绕着一个个项目展开的,而不再是一些孤零零的知识点。从教师的角度来讲,教师不再主宰整个教学过程,教师的任务在于帮助学生完成任务。从学生的角度说,项目教学法使学生的学习目标更加明确,有利于调动学生的兴趣和主动学习的积极性,在主动学习的过程中,可以培养起学生的自我创新意识和主动学习能力。在完成任务的过程中需要学生积极思考、判断和互相交流,并最终提交完成整个任务的方案,这也是对学生的技能的一种培养和锻炼。具体的讲,教师把数控编程课程的知识点分解到一个个零件的实际加工项目中去。通过教师与学生的配合完成一个个项目,来实现教师的“教”和学生的”学”。由于项目教学最终要求完成零件的加工,所以在这个过程中,学生不仅学习了必要的理论知识,也掌握了完成该项目必须的技能。这也正是项目教学法的优势所在,因此,将项目教学法应用到数控编程课程的教学是培养学生获得数控编程与操作技能的有效途径。
2 实施项目教学法应注意的几个问题
2.1 选择合适的实施项目。选择合适的实施项目,这一点尤为重要。数控编程项目的选择对于教师的素质和能力要求较高。在确定项目任务内容时要从加工工艺、工作技能、岗位需要等方面综合考虑。合适的教学实施项目往往能够更为有效的锻炼学生自身的创新能力,增进学生自身的素养,激发学生对于数控编程学习的兴趣。比如选择国际象棋棋子的加工作为教学项目,学生就会比较感兴趣。
2.2 教师在进行项目教学法教学的过程中应该适应全新的教学角色。在传统教学方式中,教师往往充当课堂主体,而项目教学中则应该以学生为主,教师应该是指导和协助学生来完成项目任务。因此,这就要求教师全新看待和置换自身的角色。
2.3 在技能培养上要符合学生的认知规律,具备启发性,精心设计任务、知识拓展、课堂训练,让学生循序渐进的掌握数控编程与操作的技能。
2.4 项目教学法相对于传统教学法来说存在着明显的空间和时间方面的限制。这两种限制性的特点往往直接决定了项目教学法实施效果。因此,要充分利用现代多媒体技术和仿真技术,将数控仿真软件应用于项目教学中,这样学生就不必进实习车间和课余时间均能操作数控机床,突破项目教学法对空间和时间的要求。
3 项目教学法的教学应用实例
下面以螺纹轴类零件编程与加工项目为例介绍项目教学法的实施过程。如图1所示,要求完成所示零件的加工,已知毛坯为已经粗加工过的?准26mm圆棒料,材料为45#钢。该项目以螺纹轴零件数控加工为载体,要求完成轴类的工艺分析、工艺方案的确定、程序编制、校验与加工等一系列工作任务,使学生具备编制含圆柱面、沟槽、倒角和螺纹等要素的中等复杂轴类零件数控加工程序的能力,同时掌握轴类零件的数控加工方法和技能。
3.1 任务分析
要完成本次课题,学生需要做完下列几方面工作:分析零件的图样;加工工艺分析及方案确定;工件的定位、装夹;刀具、量具的选用;切削参数的选择;轮廓基点(节点)的计算;确定加工工艺过程,填写数控加工工艺卡;程序编制及校验;仿真软件模拟加工;数控机床实际操作加工;工件的检测及评分等。
3.2 实施过程
1)讨论分析零件图,提出任务要求。主要包括读零件图、判断工作表面、精度要求最高表面、加工的要素、学生分组分工。
2)活动开展。根据分析讨论结果主要完成以下工作:学习完成任务所需新的知识。螺纹加工的相关知识是完成本项目需要的新知识,学生应通过自主学习、讨论、查阅资料、咨询教师等途径掌握螺纹加工指令、加工工艺、检测等新的知识和技能;各小组按要求编写工艺卡和编写加工程序;小组每位成员将编写的程序输入数控仿真软件进行模拟加工,对加工中发现的问题进行讨论,校正加工程序;程序仿真无误后,各小组利用事先分配好的数控机床,加工出零件;检测零件及评分。
3)成果展示与总结。各小组介绍自己的加工过程,展示成果,并根据已加工的零件,总结和分析完成整个项目的过程。
4 结束语
在通过近一年的项目教学改革实践表明,采用项目教学法可以提高学生学习的兴趣和积极性,让学生在应用中学习,在实践需要时学习,将理论学习和实际应用紧密地结合起来,培养了学生综合应用知识解决问题的能力,锻炼了学生的团队合作能力。通过对教改班学生的跟踪调查发现,学生在暑期的生产顶岗实习中,完全可以胜任企业对生产岗位的要求。与传统教学法相比较而言,采用项目教学法教学,学生对数控编程知识和机床操作技能的掌握程度明显提高。
参考文献
[1]刘峻,朱敏红.数控教学中应用“项目教学法”的研究与实践[J].工业技术与职业教育,2010(4):8-11.
[2]李云平,叶茎.CATIA课程的项目教学实践研究[J].电源技术应用,2014(3):407.
关键词: 数控加工;实训;教学方法
Key words: numerical control machining;practical training;teaching method
中图分类号:G642.4 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)23-0223-02
0 引言
数控加工是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法,即用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。和传统的机械加工相比具有加工效率高、加工精度高、劳动强度低、适应能力强等优点,成为机械制造业不可或缺的重要加工方法。机械制造业的发展规模和水平,则是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志之一。而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术,已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。因此,在工程训练中强化数控教学模块是非常必要的。通过数控加工实训教学培养出企业需要的专业人才,使大学生能深刻感受到现代前沿技术,从而调动他们的学习积极性,激发他们的创新思维,为其能真正走向企业奠定了
基础。
根据笔者多年从事实践教学的经验,认识到要使学生在较短的时间内真正掌握数控加工技术,并成为企业所需的应用型人才,并不是一件容易的事,如何在教学中合理安排理论与实践内容,在有限的条件下充分发挥它的优势,使学生具备一定的实践能力与创新精神,并满足就业岗位的需求,是数控加工实训教学的一系列重大任务。
1 数控加工教学的具体实施方法
1.1 “金工实习”课程 “金工实习”是工程训练中心组织的实践性的基础课程,通过金工实习,学生可初步了解生产实际,了解产品的生产过程,并掌握一些材料及金属工艺学等相关知识,对先进的制造技术产生了初步的认识,并在此过程中激发学生动手动脑的积极性,培养学生的创新精神和团队合作精神,提高了学生的实践能力和工程素质[1]。
在大部分学校的金工实习中,数控加工占据了主要位置,而用数控车床车削锤子把已经成为了大多数高校经久不衰的主题。年年的重复操作严重禁锢了学生的创新思维的产生。因此改变教学方法迫在眉睫。
在教学内容安排上,首先引入多媒体教学手段,利用多媒体课件讲解数控加工相关的实训内容与要求,再针对具体的机床详细讲解机床的加工原理及操作方法。其次让学生运用数控加工仿真软件模拟数控加工的过程。再次,老师在工程中心的机床上示范一个演示件,最后,给学生分组,让学生充分发挥想象力、创新思维结合在企业实习的经历一级企业的需要设计一个零件并在数控机床上加工出来。
1.1.1 数控加工基础知识 数控加工是指用记录在媒体上的数字信息对数控机床进行控制,使它自动地执行规定的加工任务。与用普通机床加工相比,数控加工作为先进的加工技术具有提高生产效率,缩短生产的准备时间的特点;提高零件的加工精度,稳定零件的质量的特点;有很大的灵活性和广泛的适应性,通过改变程序,就可以加工新的零件,能够完成很多普通机床很难完成的复杂型面零件的加工的特点。由于学生对于数控技术缺乏了解,并且接触机会有限,因此我们制作了多媒体课件和相关视频资料,以图、文、动画、视频为一体的形式介绍给学生,使学生能够更加详细、生动地了解数控加工的相关知识。
1.1.2 数控编程实训 如今数控技术广泛应用在制造、信息、医疗设备、军事装备等行业。数控技术的广泛应用,是我国制造业发展壮大的重要前提和必然趋势。
因此,数控编程问题就显得尤为重要。数控编程分为手工编程和自动编程,现在数控机床的编程方法一般都是采用自动编程,因此通过讲解Master CAM等编程软件,让学生初步了解自动编程,为今后学习其他软件打下了基础。Master CAM编程的基本步骤:理解零件图纸,确定加工内容——确定加工工艺,确定零件坐标系——利用Master CAM的CAD模块建立加工模型——利用Master CAM的CAM模块选择合适的加工策略,自动生成刀具轨迹——通过与加工机床相对应的后置处理文件,CAM软件将刀具路径转换成加工代码——将加工代码传输到加工机床上,完成零件加工。
1.1.3 机床实训操作 数控实训教学过程中,先对照机床详细讲解数控加工的加工原理,程序的传输过程及机床的操作方法,然后在机床上演示加工一个实体零件来说明机床的操作步骤,最后指导学生自行设计加工出一个零件。
1.1.4 数控加工实训考核方法 考核能检验数控实训教学的效果,也能检验学生的理论知识和动手动脑能力。成绩要尽量反应学生的实训情况。为了尽量体现考核的公平性、客观性、应用性、创新性,我工程中心决定一改以往的点名——作业——考试模式。而是将考核贯穿在整个实习过程中,从零件设计、编程、实际操作、作品质量等几个方面综合考评。并将学生的优秀作品进行展览,让学生可以就优秀作品进行讨论与学习。此方法不但能检验学生的实习效果还能增强学生的自信心和成就感。
1.2 暑假顶岗实习[2] 学校可以选择对数控专业人才
有长期需求的大中型企业作为暑假实习企业,我们要求实习企业免费住宿和一定的实习补贴。实习并不是让学生去打工,而是到企业去实习实践,熟悉机械产品的结构原理、工艺流程、工序,了解产品的生产过程与生产管理。实习模式采用“顶岗制”学生一般在产品的研发、设计、生产、质检等部门进行轮岗实习。实习结束后,要求学生写实结,并要求企业出具实习成果及评价。
实践证明,暑假顶岗实习真正做到了互利互惠。学生通过亲身实践了解了零件生产的过程,激发了学生的兴趣和学习热情,提升了学生的实践能力,培养了学生团队合作意识和创新精神。
2 加强师资队伍建设
师资队伍实践教学水平不高,从高校招人情况来看,高校教师招聘主要看学历,而硕士生博士生都是从大学校门到大学校门,受的都是理论教育,很难到位地对学生进行实践性教育;从用人情况来看,高校对实践教学人员不重视,实践教学人员往往地位低,待遇差,严重影响了实践课教师工作的积极性和主动性[3]。因此学校应该积极推进“双师型教师”培养,一方面引进具备扎实理论知识和实践经验的专业人员,另一方面安排青年教师到企业进行业务培训,使他们在实际工作岗位上进行锻炼[4]。这样才能提高实践教学水平,提高高校培养应用型人才的数量。
3 工程训练教学改革的实施效果
3.1 提高学生的学习积极性 在实训教学过程中,学生通过参观企业的加工车间产生了兴趣和疑问。通过老师对数控机床原理的讲解,更加激发了学生的求知欲,使学生的学习积极性大大提高。
3.2 培养了学生的创新精神和团队合作精神 在数控加工实训过程中,同学们3~5人一组,先确定要加工的零件,然后查阅相关资料,灵活运用各种编程软件,绘制出自己满意的图形,并进行加工。从设计到加工都是由学生独立完成,如图2。使学生建立了独立的,系统化的构思,增强了学生的实践能力和创新意识。培养了学生的团队合作精神,从而提高了他们的综合素质。
4 结语
通过对数控加工实训教学各方面的改进与创新,使学生视野开阔,实践能力和工程素质得到了拓展,使学生能参与到企业中并及时了解先进的技术、工艺、材料和设备,有利于学生博采众长,开辟自己今后学习研究方向。同时通过实训培养了学生的创新能力和团队合作精神,使学生在掌握知识过程中从被动接受转为积极的主动创造,提高了学生的综合素质,并取得了良好的教学效果。但是,教学道路任重道远,如何合理地利用各种教学手段进一步提高教学质量,则需要教师们长期实践和不断总结经验,才能持续培养出适应时代潮流的高素质人才。
参考文献:
[1]王利利,闫秀芳等.特种加工实训教学改革与创新研究[J].现代商贸工业,2013,13.
中图分类号:G712;G718.3 文献标志码:A 文章编号:1008-3561(2016)16-0057-01
随着经济的不断发展,各地制造业也成为当地的经济支柱之一,而机械加工型人才也愈发缺乏。数控加工作为中等职业学校数控专业的专业课,具有很强的理论性和实践性。如何更新教育理念,改革教学模式,提高职校学生的专业技能,培养企业需要的应用型人才,是职校教师需要认真研究的课题。
一、中职数控加工专业教学存在的问题
当前,中职教育存在一些共性问题。第一,部分学生的基础知识薄弱,自信心不强、学习积极性不高。社会的高速发展让制造业越发需要高素质的技能型人才,而中职校的大量扩招致使学生质量良莠不齐,中职教学质量参差不齐。第二,数控加工教学体系庞杂,没有根据职校学生的知识结构进行模块化划分,教学混乱。第三,实践教学过少,数控实践教学实行单一化。第四,教学大纲上未将实习评价和技能考核相结合作为重要的评估手段。第五,部分地区校企合作不够,有时校企双方未达成共识,影响合作的深入开展。
二、中职数控加工教学改革措施
(1)培养学生的学习热情。数控加工技术具有一定的理论性,知识比较枯燥,有些学生可能感到学得吃力,不能产生足够的学习兴趣。因此,教师可以综合利用各种不同形式的教学,注重在课堂上培养学生的学习兴趣。例如,带领学生到企业实习或展出以前学生的实习作品,以激励学生学好这门专业课。也可以通过数控机床加工技术设计作品,让中职学生熟悉机械加工工艺、切削以及工具的选择。由简到繁地吸引学生,让学生把问题带到课堂上,通过讨论解决问题。这样,能够加深学生的印象,更好地激发学习积极性。
(2)进行模块化的课堂教学。在数控加工教学中,要对学生采取模块化教学,每个模块要知识条理清晰,提高教学的针对性。可归为普通车床数控机床编程模块、操作模块、维护模块等,其中,数控机床的编程、数控操作模块是重点。学生根据详图熟练地编程,熟悉工具的选择,以及合格零件的加工。在实施过程中,要考虑实际情况,将讲与练相结合,让学生在不同模块学习中有所收获,达到预期目标,培养中职学生实践能力和创新能力。例如,可以将学生分成小组,分别熟悉图纸、加工工艺、编程、计算机模拟切割,并在组内讨论,看看自己的得与失,还有哪方面的欠缺,认识到自己的不足,最后各组之间互相交流学习。在这样的氛围中,提升自己的能力。
(3)数控实践教学方式多样化。首先,培训教师使用数控机床加工一个产品,让学生在旁认真观看,使学生有更直观的感受,有想要学习的欲望,以此激发学生学习积极性。其次,在课堂上将数控机床构造、特点以及工作原理进行讲解,并详细说明。让中职学生接触数控机床,并采用类比法,将其与普通机床进行全方位的比较,从加工原理和知识构成各方面进行比较,弄明白双方的相同与不同,让学生更加了解数控机床。同时,在教授过程中,鼓励学生有不同的想法,要敢说敢问,鼓励学生在课外查阅资料丰富自己。再次,在理论教学之后,教师还应该着重培养学生的动手能力,让学生自行设计和编程。应充分考虑中等职业学校学生实习时间短的特点,编程要相对简单和快速,可靠性相对较高,激发学生的学习热情。最后,在进行数控编程过程中,职校教师还要仔细地对学生讲解数控机床操作模块使用方法,让学生有充足的时间熟悉数控机床,在实践过程中提高学生的动手能力。要让学生敢于质疑,遇到问题时能够敢于思考、敢于讨论、敢于动手,让学生爱学并且愿意学。
(4)实习评价与技能考核相结合。在数控加工课程教学过程中,实习评价是不可缺少的重要组成部分。要想培训有针对性,学习和考试建立在提升技能素养的基础上,就要建立科学的评估标准。而中等职业学校也应该将实习评价与技能考核相结合,根据国家对当代中职学生技能素质的要求,对学生进行有针对性的教学。考核形式也要进行适当改变,由原先的统考变成有针对性的分段考试。根据技能考核的要求决定考试内容,再由专门的教师进行考核,保证考核成效,达到教学目的。
(5)注重校企合作。在数控加工教学过程中,除日常理论教学和校内实践外,更能提升学生技能素养的是在企业进行真正的实习。职校要高度重视校企合作,为学生的能力提高提供良好的平台。企业要求学生能够真正胜任工作,要求学生理论知识牢固,有过硬的技能素养。因此,职校必须做好与企业的对接工作,依据学校教学要求与企业生产实际,精心安排教学内容。
三、结束语
中职数控加工课程的教学改革需要长期探索,不是一朝一夕能完全改变的。它需要每一个中职教师长年累月地进行探索研究,在教学过程中不断总结经验,根据每个学生的不同特点因材施教,改进教学模式和方法,把握好教学中的每一步,从而为社会培养更多的实用型技术人才,为中职教学改革翻开崭新的篇章。
参考文献:
《数控加工编程与操作》(以下简称《数控加工》)课程作为数控专业学生走向工作岗位中应用性较强的专业课程。笔者通过多年的调查发现,实践教学在该课程中的应用是能够极大提升学生们动手能力、解决问题能力的一种教学方法,但是对学校的师资要求较高,所以笔者认为通过校企合作的模式来开展实践教学能够比较有效的解决这一矛盾,另外实践性也能够得到足够的保证,也是人才与企业的一种扩大交流的模式。
1 基本条件
1.1优秀的教师资源
在《数控加工》专业课程教学过程中,由于专业知识要求较高、课程存在一系列专有名词和技术名词、学生们对学科认知程度较低等因素的存在,在教学过程中教师的课程理论体系讲解仍然占主要地位。所以该课程的实践教学应当要求教师既具有扎实的理论知识,又要有丰富的操作经验,通过理论讲解、理论结合实践等体系来培养学生们的实践能力。首先教师们应该了解企业产品从毛坯到成品的全部加工过程,其次要懂得在加工过程中怎样的数控编程能够有效的提升效率,最后还要了解零件的加工工艺、刀具路径等等。
1.2 前提条件
《数控加工》课程作为一门专业课程,在实践过程中需要强有力的理论知识作为支撑。所以这就要求实现该课程的实践教学前提条件就是让学生掌握准确、科学、丰富的理论知识。根据课改精神要求,《数控加工》课程应该采用“教、学、做”一体化的授课模式来实现实践教学,院校应该对课程的重点知识点进行理论传授后在校内做好实践记忆,然后通过校企合作的模式进入企业将知识点进行系统化的链接,争取让学生的动手能力和实践能力得到提高。
1.3 教学硬件
当今社会对实践型技术人才的渴求度非常高,所以院校在硬件设备上也应该尽量满足实践教学的要求。实践教学首先要求学校必须配有基本的设备来满足学生们随课的知识点练习,并且具有一定的图书馆或者电子书籍借阅系统来满足学生们的基本知识学习和实践。另外,通过校企合作的模式来构建学生实习基地或实践基地也是实现实践教学的重要硬件,选择具有丰富设备和经验的企业能够让学生们的实践或者实习更加贴近于真实的工作和岗位。
2 实践环节过程分析
笔者认为在《数控加工》课程的实践教学中,最为重要的环节就是企业实习阶段,该教学阶段一方面可以让学生们以工作的态度去学习,另一方面也可以让企业以选人的角度去考查学生,同时学校也为日后的学生就业提供了一个良好的平台。
2.1 企业确定
企业确定是为学生们将来的企业实践打基础的环节,在选择企业进行合作时要根据地理位置、企业硬件环境、课程基本要求、企业合作态度等条件进行综合筛选,选择合适的企业签订协议,进行实践基地的建立。
2.2 学生赴企实习
学生在校进行完基础的校内理论教学和校内实习后就可以赴企进行实践操作,但是事先应与企业做好联系,待双方准备完毕方可安排学生赴企。到达企业后应当根据企业情况安排学生企业实践的导师,对于有条件的企业可实行一师一徒制,但是最多1名企业导师不可以带超过4名学生,这样一方面有利于学生与导师的交流,也有利于导师的教导。
2.3 任课教师赴企指导
这一过程应当与学生赴企实习过程同步进行,即教师要随同学生一起赶赴企业,与学生们同吃同住同学习,同时教师在这个过程中应当与企业勤于沟通,方便一些信息的上传和下达,同时教师要负责学生们的安全和日常生活。
2.4 归校后的实结
在学生归校后要安排学生进行知识总结,例如校内已经讲解过的理论知识在实际生产中是否有变化、企业实践过程中是否有一些有用的窍门、实践过程中是否存在学校未传授的知识点等等,并且形成实习报告上交,然后由任课老师进行系统总结。
2.5 自主设计实验
学生实习结束后会对实际的操作有更深一步的了解,所以讲师应该鼓励学生们多进行自主实验的设计工作,例如一些新鲜的数控编程手法、新型零件设计等等,这些自主实验的重点就是要将学生们实践所获得的知识进行融会贯通,然后通过小组模式的合作自主设计,并且在下一次企业实习的过程中在不耽误企业秩序的前提下进行实践,并由企业导师进行指导,这样更能提升学生的动手能力和知识水平。
2.6 座谈分享经验
在学校召开座谈会,邀请学生们的企业导师、企业领导、校领导、学校讲师和学生们共同参加,通过自由发言的模式来分享实习经验,并且请企业导师对所带学生们的未来仍需加强的方向进行讲解。
2.7 实习效果客观评价
对学生赴企实习的效果进行客观的评价首先应当由企业导师对学生进行评价,由校内教师对学生的自主实验设计方案进行评价,综合反映学生的知识掌握程度和实践能力,最后形成优良中差四等,作为该课程期末成绩的重要指标。
3 结语
总之,《数控加工编程与操作》课程实践教学效果最好的环节就是通过校企合作模式开展企业实习活动,通过理论联系实际,实际验证理论的方式来让学生们即掌握理论知识又能够善于动手操作,对日后学生走向工作岗位提供了强有力的保障。
参考文献:
[1] 赵颖红.“数控加工工艺及编程”课程教学改革研究 [J].科技论坛,2013, (23):54-55.
[2] 田学超.对改革高职院校人才培养体系的若干思考 [J].科技信息,2010, (27):31-32.
现代制造技术不断发展进步,各种数控机床的应用也日趋普及,传统教学模式中的课程体系已经不能满足现代社会的需求。
一、目前数控专业课程体系存在的问题
1.专业基础课的课程系统性不够
基础课课程内容交叉多,如《数控加工工艺》与《数控机床的编程与操作》有很多的内容是重复讲解,整个课程体系不能够适应现在的教学。这导致学生不愿意学、教师不愿意教,学生的学习效率直线下降。
2.专业基础课教学与实训教学不能完全结合
实习指导教师与专业理论课教师分开。如数控车的实习教师专业理论课教学时可能教的是普车的工艺课,而普车实习的教师专业理论课教学时教的是数控铣床的编程。这造成学生的专业理论课与实习课的学习内容不一致,理论与实训严重脱节。
3.有强调操作而忽视基础课的倾向
相关数控专业基础课的内容不能充分地展现给学生,学生不能完全接受基础知识。这造成学生专业基础知识不够扎实,只是学习了一些皮毛,最终结果是职业院校只能培养出机床操作工。
4.实践教学与工厂生产脱节
现在实习教学的设备与工厂中用到的实际加工生产的设备不一致,导致学生不能学以致用。现在的教师多数是从大学毕业来到学校,缺乏工厂实践操作的相关技能。
二、对课程体系构建的改进思路
1.突出专业基础课的应用性
将《刀具》《机械基础》《夹具》等专业基础课整合到一起,把《数控加工工艺》以及《数控加工技术应用》《数控编程》三门专业理论基础课与实习课融合到一起,编制成适应笔者所在学校实际教学的校本教材《数控车编程与加工工艺应用教程》,实现了专业课程体系与生产实践所需综合性知识相统一。
2.重点培养学生动手操作的实践能力
学生平时见习参观的多,实际加工操作的时候少,单个的操作训练多,多元的技术实践少。这造成了在一体化的专业课程进行中,只是单独强调操作技能的培养,而忽略了特殊技术实践能力的培养,不能满足当前社会对应用型人才的迫切需求。
3.校企联合办学
改变实训设备及实验器材的投资方式,与工厂联合办学,可以将实验室搬到工厂中去,让学校与工厂完全接轨,充分发挥出学校与工厂一起培养学生技术实践能力的作用。
4.以“理论基础+模块”的模式构建一体化专业理论课程体系
专业理论课以课堂理论教学加车间实验教学的形式授课。实际训练模块以工作任务为导向,教师根据实际工厂岗位的要求设计训练项目,从而能够按社会的实际需要设计教学。
三、理论实践一体化教学具体实施方法
1.将学生分成若干个小组
我们采用分散的管理方法,对学生进行分组管理。比如数控车操作实训工作任务中,共有机床五台,我们开展了五个针对数控车操作的兴趣小组,将对数车编程和操作特别有兴趣的学生分在这些小组中,让他们一起编程序,一起制定工艺,一起查阅资料。
2.对教学内容进行重组
按照本课程教学培养目标,我们将实习任务进行详细分解,按其所包含的基本操作技能划分为三大主要项目:车床实习工作项目,数控车实习工作项目、数控车实习仿真工作项目。以数控车床实习项目为基础内容,模拟数控车实习项目任务,然后将数控车实习任务在实践中进行。
普通车床实习工作项目主要突出以中级车工为重点进行讲解,让所用到的基本实践操作知识让学生必须掌握,为后期学生数控车的学习打好基础。
数控的实践操作是所有实习内容的重中之重。对于高级班的学生来说,数控机床一类的学习要求基本是相同的,就是要求学生按照国家职业技能鉴定规定的要求完成零件的加工。
仿真实训内容重点包括数控车、数控铣、数控加工中心等的基本实践操作过程、数控模拟仿真加工过程等。 在学生进行实际操作之前,首先通过讲述专业理论知识,让学生进行仿真操作。在仿真通过的情况下,再进行实际的操作,可减少学生实践加工中程序的修改次数,提高学生的自信心。
3.数控教学一体化
要求教师与学生一致,即教师的教与学生的学一致,学生在学习的过程中完成教师安排的各种项目的具体任务,并最终达成按照教学计划要求的教学目标。
随着科学技术的发展,数控机床在机械加工中的应用越来越广泛。当前在各个企业中,懂编程,会操作的技术工人的需求量非常大,为了满足市场需求,各职业技术学校纷纷开设数控专业,但是很多学校依然采用传统的教学模式,培养出的学生不能满足企业的要求。为此,我认为职业技术教育应把怎样打破传统的教学模式,让学生更好、更快地掌握专业理论知识与熟练的操作技能,怎样尽快培养出高技术,高素质的技术工人来满足当今劳动力市场的需求,作为当前职业技术教育的新课题。
1.什么是“数控一体化教学模式”
所谓“数控一体化教学模式”是指在教学过程中,打破传统教学中理论课与实习课分割的教学模式,而把理论教学的内容融入实习教学中,理论教学及时指导生产实习教学,实习教学反过来促进学生对理论知识的理解和掌握,两者是相互联动、相互渗透,融为一体的教学模式。
2.“数控一体化教学模式”应具备的条件
一是要具备先进的硬件设施。硬件设施包括理论教学场地和实习场地两个方面。教学场地应具备理论教学所需的教室及和数控专业相配套的编程软件、计算机房。实习场地包括数控机床(应是当前企业普遍使用的数控系统和机床)及相应的刀具、工装量具和实习材料。二者兼备才能确保一体化教学的顺利进行。二是软件设施方面,应有一支过硬的高水平的师资队伍,教师不仅要具备崇高的职业道德和强烈的事业心,还要“能文能武”,即对所从事的专业教学不仅应具有丰富的理论知识,而且应具有该专业较强的实际操作能力,也就是应具备教师的“三术”,即学术、技术、艺术(较强的表现手法和管理能力),另外还要加强对教师的培训,以便掌握最新的技术和发展方向。唯有如此,才能完成“一体化教学模式”的教学任务。
3.“数控一体化教学模式”的教学任务
“一体化教学模式”的目标是把学生作为整个教学主体,老师在教学活动中因势利导,开展双向互动的双边教学活动以期学生不仅能掌握理论知识,而且能熟练进行实际操作。现以《数控加工工艺学》中的编程为例,具体说明“数控一体化教学模式”在教学活动中如何组织并实施。(1)理论授课。第一步,提出新课题,引入新知识,让学生思考讨论。第二步,利用前面已讲过的编程基础和工艺知识,老师进行引导。第三步,老师对数控加工的方法、编程技巧,以及切削用量的合理选择进行讲解,深入浅出,讲解中应注意几个知识难点的讲解,如毛坯余量的处理方法,刀具的选择和刀具几何角度的计算等问题。第四步,利用编程软件和仿真软件让学生在计算机上进行模拟编程和加工。(2)实习操作。即学生把课堂上学到的数控加工的编程方法付诸实践。老师给出一个具体的实作加工图(由浅入深),从图样分析——加工手段的选择——刀具、夹具的选择——机床有关数据的测定——加工程序的编制——加工出合格的工件,整个过程由学生完成,老师进行巡回指导和示范讲解。在实习操作的过程中老师要注意强调加工程序和对刀的检查,以防程序出错发生机损人伤事故,对刀出错损坏刀具、工件报废。另外,老师在学生实习操作中要认真观察及时发现问题,对普遍的问题,可采取集中分析、讲解的办法解决,对个别同学存在问题进行单独辅导。为了更好地提高学生分析、解决问题的能力,更加牢固地掌握知识和操作技能,培养学生的学习兴趣,最好的办法是让优秀生帮助后进生,即优秀生把加工程序的编制方法、对刀过程用自己的理解和方法教给后进生。对学生的进步老师要及时给予表扬和鼓励,让学生感到学有所乐,学有所用,使学生在愉悦的教学氛围中掌握知识,锻炼技能,最后达到同步教学的目的。(3)加强与巩固。即老师把学生加工出来的工件进行检测,然后根据检测的结果进行分析,找出学生在加工中存在的问题,着重对编程和加工中普遍存在的问题进行讲解,找出解决问题的方法。老师可以一边演示一边讲解,即对着机床讲操作,对着工件讲工艺,然后找一些优秀的学生进行操作,让其他同学在旁边观察,这样学生更容易掌握操作要领。(4)归纳总结。加工几个零件后,应针对学生实际掌握的加工情况列出做得好的地方,指出不足和存在的问题,为今后的教学铺平道路。
总之,经过一系列教学活动,不仅能加深学生对所学知识的印象,开阔思维,而且能起到举一反三的作用,最重要的是能把理论知识与操作技能有机地结合起来,使一系列教学活动形成一个完美的整体。
4.“数控一体化教学模式”的优越性
对职业院校数控课堂教学如何进行,本人进行了探索。在数控编程技术课程中实施行动导向教学,需要教师转变观念,从专业人才培养目标出发,确定学生对数控编程的能力培养目标,从而构建行动导向的知识模块。在总结过去教学方法的基础上,希望能不断创新,不断改进教学方法和手段,在教育过程中充分发挥学生的主体作用,通过多种方法有针对性地开展教学活动,充分调动学生的学习主动性、创造性,努力提高课堂教学效率。总结多年的教学实践,我有如下几点粗浅的体会
一、 活跃课堂气氛、变通讲述方法学好数控技术需要坚实的理论基础和丰富的实践经验,学生获得理论基础的主要途径是课堂教学。而数控技术本身是一门较为枯燥的学科,没有生动的事例可以讲解数控专业,也没有经典的故事可供引用,传统的灌输的方法极易使学生失去学习兴趣。如果教师有扎实的功底,同时教学过程中引入新的理念和方法,营造轻松活跃的课堂氛围,就可以使学生在课堂上始终保持高昂的情绪。例如:生动形象的比喻问题:刀具的补偿概念是数控编程技术中一个非常重要的概念,而学生对于刀具补偿概念的理解往往停留在表面上,好像知道了,但是应用时就往往出问题。归根结底还是对刀具补偿概念的理解深度上不够。 解决方法:例如在讲述刀具的半径补偿时可以利用生活中的例子做比喻让学生不但记住指令而且能够理解中国知网论文数据库。通过比喻不但使学生在思想上理解了刀具半径补偿的概念,而且由于更深入的理解也使得实际应用上更能灵活多变的使用刀具半径补偿功能提高加工效率。 小结:日常生活中有很多事例都可以被引入到数控教学中,教鞭、粉笔盒、钢笔、书本、讲台等都可以作为道具,同时数控系统、数控编程中的很多理论都可以采用计算机动画的方式进行演示。二、 实现实践教学与理论教学的融合实践教学与理论教学的整合并不是简单的教学合并数控专业,而是从知识体系上的融合,具体根据各个知识模块教学的需要,设计实践与理论融合的方式,以及融合的比例。例如有些课上实训后开始讲授理论,如讲授数控加工刀具时,直接在实训室进行,学生通过理论讲解并现场使用,马上就理解了原来难以理解的理论知识。实习教学是数控专业的一个重要环节,由于数控加工牵涉到机床、夹具、刀具、工艺路线、切削参数及编程方面的知识,由于数控设备少,我们可先在普通设备上培训有关知识,避免一开始就就让大批学生涌向数量不多的数控机床,等到相关知识准备好了,需要进行程序运行时才上数控机床,这就大大减少了数控机床的工作量,从而缓解了设备不足的压力。因此,我建议实习应按普通机床加工(如普车、普铣)仿真模拟训练数控机床操作三步进行,其中,普车普铣旨在让学生掌握主要的机械加工工艺与装夹方法。训练其对不同材料,不同零件,采用何种工艺路线,及在不同的工艺路线、不同的主轴转速、进给速度及切削深度条件对工件的形位精度产生的影响。培养学生对切削加工参数和工艺路线制定的感性认识。仿真模拟训练主要是培养学生对编程指令和机床面板的熟练程度,为在数控机床上的操作打下坚实的基础。避免因指令不熟而损坏数控设备。三、充分利用多媒体教学结合现有的教具进行多元化教学
数控技术是集计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术于一体的产物,它的出现及所带来的高效率、高精度已引起了科技界与工业界的高度重视。而且数控技术对于高职高专的教学也显得越来越关键。高等职业教育是近几年来我国教育领域迅猛崛起的一项应用型学科,由于这是一个新兴的专业,在教学方法与教学理念上还处于探索与研究阶段。
研究学生在数控车床实习教学中的表象,探索其内在的规律,有利于学生更好地掌握实践技能,促进其身心发展,以便提高我们的生产实习教学质量。
一、高职学生的生理特征
高职学生的年龄一般在18~22周岁,这一阶段属于青春发育期的后期,学生们体重、肺活量等方面基本已发展到成年人的水平;脑细胞与神经系统发育完全,第二信号系统开始占据优势地位。在数控车床实习教学活动中对于体能的消耗已经完全可以适应。
二、高职学生的心理特征
1.较强的独立性
高职的学生在入学之初就已经基本确定今后的职业规划,其专业特性决定了他们今后需要“动手”“动脑”地去完成学业及就业。生产实践中要求同学们有很强的注意力和观察能力,许多同学甚至利用课余在外做与自己所学专业相关的兼职工作,所以对家庭的经济依赖程度比普通学生要小,独立生活和独立工作的能力也比一般学生要强。这为他们独立性的培养创造了良好的条件。
2.较稳定的情感
高职学生参加社会实践的机会多见识面也比较广,对一些问题的认识与同龄学生比起来要深刻很多,对社会上的人际关系比较老练,为人处世的经验和道理懂得多一些。这些学生就更加容易在生产实习中参与配合,与教师的沟通更融洽些。
3.操作动手能力强
高职的学生知道生产实习对自己未来的就业,生活都息息相关。这是其未来的职业需要。因此,同学们对生产实习中所面对的困难有着充分的思想准备和重视程度。实习的参与意识与重视程度明显要高于其他层次的学生。
三、展示专业前景,激发求知欲望
爱因斯坦曾说:“兴趣是最好的老师,真正有价值的东西,并非仅仅从责任感产生,而是从对客观事物的爱与热忱中产生的。”新生刚进校门对自己所学专业的特点及认识比较模糊。教师可以利用学生对新环境及新知识存在的好奇心激发同学们的求知欲,在入校后的第一周组织学生们观看机械冷热加工影片,到工厂实地参观数控车、数控铣,普车、普铣加工。加深同学们对专业的认识,也可以在数控车床上通过调用程序现场加工一个产品演示给同学们看,让同学们在对数控技术的高自动化、高效率、高精度感到惊奇与赞叹的同时,还可以通过对比国内外数控技术的差距,增强学生的爱国热情和使命感,使同学们了解他们即将从事的工作是一份高层次、高水平的技术工作,是体现我国生产力水平的重要一环。通过对职业定位的认同和渴望,学生的学习热情和求知欲望很容易就能激发起来,从而能充满兴趣地投入今后的数控专业学习中去。
四、了解数控车床的基本结构
教学初期,教师先带着学生进车间参观车床,并讲解数控车床的组成结构,以及操作面板上的各个按钮的作用,讲解几遍以后让学生动手按一按,检查同学们有没有记清楚,因为各个按钮的有效记忆对今后的实操训练有着极其重要的作用。接着让学生进行数控车床的最基本操作,如机械回零、启动主轴、对刀,程序输入,更改,删除等操作,要求学生必须熟练掌握,力求每个同学都可以实操训练,自己回去加以记忆总结。
以GSK980TD系列的数控车床为例,由于有极变速的车床,因此要对学生强调再强调启动主轴前必须先选择档位,还有机械回零,加强同学们对3个档位转速的熟练记忆。学生刚开始往往会出现超程的误操作,教师要及时更正,多次提醒。初次之外就是对刀,这是一个数控车床操作中的重点,它关系着零件加工过程中的的精度要求,实操教授过程中必须多次强化训练,训练时要先课堂讲解,再工厂中教师演示,最后学生实操训练,在整个对刀的讲授过程中,教师一定要重视生产安全,要学生知道对刀不当会造成严重的危险。为了解决车床少、学生多的困难,同时避免损坏车床,教师可以对学生进行分组,实现让学生在电脑模拟仿真软件上模拟操作,以及数控车床实际操作结合的教学方法进行教学。整个过程要求学生在最短的时间内掌握数控车床常用的最基本的操作。
五、编程技巧的讲解
1.掌握编程方法
编程可以说是整个数控车削加工的灵魂,是数控车与普通车床的主要区分点,所以首先要让学生明白编程的重要地位。在这一部分的教学中学生必须熟记常用的编程指令并能灵活运用,例如快速定位G00、直线插补G01、圆弧插补G02和G03、轴向粗车循环G71、封闭切削循环G73、精加工循环G70、螺纹切削指令G32和G92,以及讲解G02和G03的判定;G71和G73应用上的区别;切槽、切断的加工;倒角,倒圆的加工等。总之,需要让学生熟练掌握并灵活运用实际生产中常用的编程指令。
2.确定加工工艺
加工过程中很重要的一个环节就是要确定加工工艺,它是保证工件可以顺利加工出来的重要条件,也是检验学生对机械制造类知识是否熟练掌握并可灵活运用的标准。加工工艺是提高数控车床加工效率的一个重要因素。一个好的加工工艺的拟定要求能保证加工精度和表面粗糙度要求,减少刀具空行程时间。例如,有的零件一次装夹只用一个程序就能完成,而有的零件则要调头装夹,需要两个或两个以上的程序完成,工艺的好坏显而易见。
3.选择刀具和切削用量
根据被加工工件加工表面及工件用途的不同,车刀分为外圆车刀、切断刀、切槽刀,内孔车刀、螺纹车刀等,教师需要训练学生依据在实际加工中对零件形状及加工表面精度的要求,具体地选择合适的刀具。
比如,切断刀可以切槽、切断,工件根据不同用途其退刀槽有宽有窄,所以在实际加工中就要先把切断刀磨成所需要的宽度厚再进行加工。在切削用量的选择上,教师要求学生根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料选择合适的切削用量。经过这几项分类学习,学生从编程到实际加工思路逐渐清晰,再结合在之前所掌握的数控车床的基本操作就可以开始零件的实际加工了。
六、分组讨论,分工协作
确保学生几项基本操作掌握后就可以开始零件的实际加工了。教师可以将学生分成几组,每组分发零件的设计图纸。每组的组长根据组员的特点将其分为:编程员,工艺员,绘图员,数控车等几项工作。小组人员对零件图进行分析后就可以展开实际加工了。在加工过程中教师可以对其进行指导,纠正。最后,加工出产品,小组总结。同学们在这一过程中,每个人都可以独立完成一项工作,可以获得宝贵的成就感,增长专业技能的同时也增强了自信心。
在这个阶段,笔者辅导学生在数控车床加工中从零件形状到质量进行了一个跨越,经过这个阶段的训练,学生已经能熟练地加工出合格的工件。把数控车床教学分阶段、分模块地实施后,笔者经过调研和考查发现效果不错。大部分学生熟练掌握了数控车床的编程、加工和维护,并能处理车床的一些简单常见的故障,提高了自己分析问题、解决问题的能力。
参考文献:
数控实习课是技工院校数控专业学生的一门重要课程,涉及等级工考核。组织好数控实习课堂教学是使学生尽快理解和掌握基本技能的关键。让学生尽快地掌握技能,关键在于如何调动学生的实习积极性,培养实习兴趣,增加好奇心,提高主观能动性和解决实际问题的能力,让学生肯动脑,肯动手,肯学肯钻研,全面掌握基本操作技能。笔者在数控实习教学工作中进行了几点尝试。
一、引领学生进行自主探究性学习
“自主探究性学习”是指学生积极主动地、独立地发现及解决问题,获得自主发展的学习方式。也就是要改变学生单纯的接受知识的学习方式,让学生积极主动地去探索发展。
1.独立探究
独立探究是老师创设问题后,让每个学生有足够的时间根据自己已有的知识、体验,用自己的思考方式自由地、开放地去探究、去发现、去再创造有关知识的过程。
例如在进行数控车外圆车削的教学时,学生按照粗车、精车编程,理论上零件尺寸合格,但是在实际加工过程中会由于对刀、机床精度的影响造成尺寸误差。这时我们可以让学生先去独立探究发现问题,然后自己想办法解决问题,如果解决不了时再来求助老师。最后,老师总结讲授尺寸修调的技巧,教学实效很高。这样做的效果与传统的“填鸭”不同,学生是带着问题实践的。
独立探究的目的不仅是获取知识,更在于让学生经历探究知识的过程,学习探究的方法,从而增强自主意识,培养探究精神,开发创造潜能,而教师在这个活动中只是启发者、促进者。
2.合作分享
教师在学生独立探究的基础上,让学生在小组内或全班充分展示自己思维方法及过程,相互讨论、分析、研究,取长补短,相互帮助,从而使自己的思路更广。
如在进行数控综合零件加工的训练时,我们可以按机床数量将学生分成若干组,同时每组学生分别成立编程、加工、检测小分队。如果每台机床有6个学生的话,正好2人一个小分队,组内的分工要求每次轮换。在整个实习教学中,进行小组对抗赛,对于优胜小组可以进行奖励。这种方式既增强了学生的合作意识,培养了学生的交往能力,又促进了学生数控技能的提高。
二、努力将实习课题企业化、生活化
现代企业需要培养的技术人才应该是可以加工成品或半成品零件,并能够解决生产中存在的实际问题的实用型人才,具备综合知识运用能力和综合素质。企业的发展需要技术水平高、综合能力强的复合型人才,所以,我们应努力摆脱现有的课堂理念和束缚,彻底更新观念,实施教学改革。在知识日新月异的时代,科技知识不断更新换代,我们的教学内容也要跟上专业领域的发展。
例如在数控实习教学中,我们利用教学区的一台数控机床,培训合格的学生上机练习操作,提前体验企业工作的经历,同时,让所有的学生对自己毕业后将从事的职业有一个感性认识,促使他们自我定位,找到目标,努力
实习。
又如在数控综合零件实训时,可以模拟企业外加工这个零件,让每个小组进行招投标,要求最少的成本、最高的效率。每个小组去进行成本核算、试样加工等工作,这样的教学丰富多彩,大大提高学生的学习兴趣,人人参与,提高实习成效,同时也为他们以后创业打下基础。
三、合理改变评价机制
法国教育家第惠斯多说:“教学艺术的本质不在于传授,而在于激励、唤醒和鼓舞。”实习教学评价是教学活动不可缺少的组成部分,对教与学起着导向、激励、调控作用,是让课堂“活”起来最有效的策略。
数控实习过程中,普遍的评价过程是:老师出题制定评分标准,学生根据图样编程加工,老师评定成绩。为了充分发挥学生的主观能动性,我们完全可以“倒”过来,由学生制定“游戏”的内容与规则。
例如老师在一个数控中级车工班期末应会考试中,就采用了这样的方法,让每个学生自己设计零件,必须设计外螺纹、两个外圆、一个内孔等加工要素,同时要求制定相关的评分标准,老师仅对零件长度、毛坯做出要求。学生自己设计、自己加工,老师最后依据学生制定的评分标准进行检测评分。整个过程中学生表现出了很强的主动性,设计的零件新颖、独特,显示出超强的设计天赋,创新潜能被大大挖掘,最后都顺利通过了考核。