趙亞楠 唐 明 佟永祥 孫赫雄 高 明

哈爾濱工程大學(xué) 黑龍江哈爾濱 150001

在高校研究型大學(xué)、精英教育及國家卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的大背景下，用于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的工程實(shí)踐課程將傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)課程“學(xué)習(xí)工藝知識(shí)，提高動(dòng)手能力”的目標(biāo)與任務(wù)，提升為定位于學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)下的大學(xué)生 “大工程意識(shí)和工程綜合素質(zhì)”的工程訓(xùn)練課程。而數(shù)控加工技術(shù)在冷加工技術(shù)發(fā)展中成為未來的主流方向，因此數(shù)控加工訓(xùn)練單元課程在工程實(shí)踐課程中占有重要地位。通過數(shù)控加工訓(xùn)練使學(xué)生了解數(shù)控技術(shù)的發(fā)展情況，學(xué)習(xí)數(shù)控加工工藝知識(shí)及基本的操作技能，使學(xué)生了解數(shù)控加工相對(duì)于其他傳統(tǒng)加工方式，如普通車、銑的不同特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)，讓學(xué)生掌握2W-H，即What(數(shù)控加工是什么？與其他普通機(jī)床的差別)，When(什么時(shí)候采取數(shù)控加工方式？加工范圍、優(yōu)缺點(diǎn)及成本意識(shí))，How(如何用？不是使用機(jī)床，而是用到數(shù)控加工方式時(shí)要注意哪些工藝設(shè)計(jì)問題)。這些教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)由科學(xué)、優(yōu)化的教學(xué)過程及恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)載體承載。

教學(xué)載體是貯存、攜帶教學(xué)信息的載體，是教師針對(duì)一定的教學(xué)目標(biāo)，在相應(yīng)的教學(xué)策略指導(dǎo)下為傳遞教學(xué)內(nèi)容而設(shè)計(jì)編制的組合形式和形態(tài)。數(shù)控加工訓(xùn)練教學(xué)載體應(yīng)符合數(shù)控訓(xùn)練教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定，承載數(shù)控加工訓(xùn)練基本知識(shí)、基本技能，能夠培養(yǎng)學(xué)生基本的工程素質(zhì)。對(duì)教學(xué)資源、教學(xué)過程進(jìn)行研究，對(duì)教學(xué)載體進(jìn)行多元化、梯度化設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生循序漸進(jìn)掌握理論知識(shí)、基本工藝知識(shí)，使學(xué)生在訓(xùn)練中體會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作及創(chuàng)新思想，加深學(xué)生對(duì)數(shù)控訓(xùn)練工藝知識(shí)的印象。

1 工程實(shí)踐之?dāng)?shù)控加工教學(xué)載體研究情況

目前，國內(nèi)各高校工程訓(xùn)練中心對(duì)工程實(shí)踐課程進(jìn)行了多方面的研究。對(duì)數(shù)控加工教學(xué)模式、過程亦有相關(guān)研究，一些高校訓(xùn)練中心及高職高專院校提出以任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)方式等在數(shù)控訓(xùn)練中應(yīng)用以加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

貴州師范大學(xué)游明琳在《模塊化教學(xué)載體在數(shù)控加工技術(shù)教育中的應(yīng)用》中提出以“國際象棋”為產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

清華大學(xué)教育研究院在《以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的教學(xué)方法對(duì)提高大學(xué)生工程實(shí)踐自我效能的影響研究》中認(rèn)為項(xiàng)目教學(xué)法有助于提高大學(xué)生工程實(shí)踐自我效能，但對(duì)具體的項(xiàng)目或項(xiàng)目指標(biāo)、特點(diǎn)無詳細(xì)說明。另外其他高校也做了相關(guān)探索。

數(shù)控單元訓(xùn)練課程目前訓(xùn)練載體相對(duì)單一、訓(xùn)練內(nèi)容固化，學(xué)生專業(yè)性、差異性在訓(xùn)練中得不到體現(xiàn)，且教學(xué)過程、教學(xué)載體、考核承載的工藝性不夠強(qiáng)，因此要對(duì)教學(xué)載體進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)，使其符合課程培養(yǎng)目標(biāo)。

2 教學(xué)載體設(shè)計(jì)原則

在訓(xùn)練課程中，學(xué)生客體存在較大的差異：參加實(shí)踐訓(xùn)練的學(xué)生分為機(jī)類、近機(jī)類及電類等不同專業(yè)，不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容及訓(xùn)練難度要求不同，如機(jī)類學(xué)生比其他類專業(yè)學(xué)生教學(xué)深度、難度更大一些；而同一專業(yè)同一批學(xué)生在接受相同教學(xué)內(nèi)容、相同訓(xùn)練任務(wù)時(shí)也存在很大的差異，造成了部分學(xué)生“吃不飽”。因此，教學(xué)載體的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)以下幾個(gè)原則。

(1)滿足不同專業(yè)學(xué)生的差異化需求：對(duì)機(jī)類，近機(jī)類、電類的訓(xùn)練載體進(jìn)行不同難度、不同工藝要求的設(shè)計(jì)。(2)教學(xué)載體要由淺入深，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，以便學(xué)生盡快掌握。(3)教學(xué)載體多元化設(shè)計(jì)。(4)教學(xué)載體能夠加強(qiáng)學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的地位，培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)。(5)教學(xué)載體能使教學(xué)資源充分利用、優(yōu)化教學(xué)資源。

3 數(shù)控加工技術(shù)特點(diǎn)及工藝內(nèi)容

數(shù)控加工技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)的主流方向，與傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式有很大區(qū)別。分析數(shù)控加工的主要特點(diǎn)及可能在教學(xué)中得到解決、體現(xiàn)的途徑見表1。

表1

受實(shí)踐教學(xué)時(shí)間、教學(xué)條件及學(xué)生對(duì)象限制，重點(diǎn)選擇以下幾項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)的典型內(nèi)容作為教學(xué)載體設(shè)計(jì)內(nèi)容。

(1)復(fù)雜型面加工：如復(fù)雜曲面。(2)加工精度高，表面粗糙度好，一致性好。(3)效率高、一次裝夾，多工序加工。(4)變螺距螺紋加工。

此外，數(shù)控加工基本的工藝內(nèi)容，如工序的劃分、加工順序的安排、數(shù)控加工工序與普通工序的銜接、刀具走刀路線、進(jìn)退刀路線、定位與夾緊、數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫等，可以將其中部分內(nèi)容滲透到教學(xué)與訓(xùn)練中，如刀具走刀路線、進(jìn)退刀路線及數(shù)控加工技術(shù)文件的編寫等；而對(duì)于復(fù)雜的內(nèi)容，如數(shù)控加工工序與普通工序的銜接、相同零件在數(shù)控加工與普通加工方式上的異同，則需做更深入的教學(xué)載體設(shè)計(jì)與研究。

4 教學(xué)載體設(shè)計(jì)的初步想法

按上述分析，擬初步設(shè)計(jì)的教學(xué)載體按訓(xùn)練難易度、工藝內(nèi)容復(fù)雜程序進(jìn)行階梯化處理，即分為簡單工件(訓(xùn)練件)的工藝訓(xùn)練與復(fù)合工件(考核件)的工藝訓(xùn)練。

訓(xùn)練件以外輪廓加工為主，目的是使學(xué)生了解不同的刀具及其加工范圍與方法，使學(xué)生能快速理解、掌握基本數(shù)控加工工藝及編程指令。訓(xùn)練件程序由教師提供，學(xué)生分組輸入進(jìn)行模擬與加工。訓(xùn)練件主要包括：階梯軸、錐面、球面、端面、螺紋(含變螺距螺紋)、切槽與工件的切斷加工等。同一零件，采用不同的編程方法、不同的進(jìn)給路線，使學(xué)生在體會(huì)中學(xué)習(xí)。這一階段學(xué)生無需編程，但在其實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)，會(huì)對(duì)程序內(nèi)容、機(jī)床基本操作、整個(gè)加工工藝流程有初步的了解與掌握，為后續(xù)復(fù)合工件的訓(xùn)練奠定基礎(chǔ)。

復(fù)合工件作為考核件訓(xùn)練，主要有以下幾種設(shè)想。

(1)復(fù)雜型面的外輪廓加工及切槽切斷訓(xùn)練，如葫蘆、子彈、手柄、酒杯、花瓶、保齡球等。體現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型面的能力及在一次裝夾完成外輪廓加工及自動(dòng)切斷等多工序加工的特點(diǎn)。在加工中可采用主軸恒線速功能，體現(xiàn)數(shù)控機(jī)床主軸在加工過程中可隨工件直徑大小即時(shí)變速功能，使工件表面粗糙度趨于一致。(2)加工與普通車削訓(xùn)練相同的考核件，目的是以對(duì)比方式，讓學(xué)生了解相同零件數(shù)控加工與普通加工方式的差別，哪些工件或部位適于數(shù)控加工及對(duì)比表面粗糙度及機(jī)床加工精度等。(3)設(shè)計(jì)小型裝配體或組裝體載體，使小組成員每個(gè)人完成其中部分內(nèi)容，最后整合成整體。除了體現(xiàn)上述教學(xué)內(nèi)容，還可培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，增加訓(xùn)練趣味性，達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)。(4)學(xué)生自主創(chuàng)新、尋找實(shí)踐訓(xùn)練素材，使其以個(gè)人或小組形式以發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的思路完成訓(xùn)練載體的加工。

5 結(jié)束語

針對(duì)數(shù)控實(shí)踐教學(xué)應(yīng)承載的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)任務(wù)及存在問題進(jìn)行分析，對(duì)教學(xué)載體提出階梯化設(shè)計(jì)的設(shè)想，可以優(yōu)化教學(xué)過程、更好地整合教學(xué)資源，充實(shí)訓(xùn)練內(nèi)容，符合學(xué)生由淺入深的學(xué)習(xí)規(guī)律，解決不同專業(yè)對(duì)課程要求的差異性，增加趣味性，更好地完成教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)載體的設(shè)想對(duì)其他實(shí)訓(xùn)課程亦會(huì)起到一定的借鑒作用。

[1]游明琳,鄭繼明,吳金平.模塊化教學(xué)載體在數(shù)控加工技術(shù)教育中的應(yīng)用[J].濟(jì)南職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,6(3):77-79.

[2]李勝強(qiáng),雷環(huán),高國華,葉紅玲.以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的教學(xué)方法對(duì)提高大學(xué)生工程實(shí)踐自我效能的影響研究[J].高等工程教育研究,2011(12):21-25.