王高升　鄧奕　關(guān)躍奇　曹亮

【摘要】根據(jù)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施要求和湖南工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，采用探究式教學(xué)模式在數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)中對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)改革探索與實(shí)踐，旨在為卓越計(jì)劃背景下制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)改革提供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃 探究式教學(xué) 數(shù)控加工技術(shù)

【基金項(xiàng)目】2017年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目、湖南工程學(xué)院校級(jí)教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目研究成果；湖南省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度課題（課題編號(hào)：XJK013CGD073）研究成果；湖南省“十三五”機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)綜合改革項(xiàng)目（湘教通[2016]276）研究成果；2010年湖南省精品課程《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》研究成果。

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）50-0202-02

2010年我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)被教育部批準(zhǔn)為全國(guó)高?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“卓越計(jì)劃”）首批試點(diǎn)專(zhuān)業(yè)之一[1]，本專(zhuān)業(yè)主要培養(yǎng)能在制造業(yè)一線(xiàn)從事機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、工程應(yīng)用和管理等方面的機(jī)械工程類(lèi)應(yīng)用型現(xiàn)場(chǎng)工程師。近年來(lái)，我們以實(shí)施卓越計(jì)劃為契機(jī)，對(duì)本專(zhuān)業(yè)課程體系進(jìn)行了優(yōu)化和整合，改革傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法，并取得了一定的成效。

數(shù)控加工技術(shù)是典型的機(jī)與電相結(jié)合的課程，同時(shí)也是專(zhuān)業(yè)核心課程，這門(mén)課程的主要特點(diǎn)是包含寬廣的基礎(chǔ)理論及知識(shí)，集機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制原理、機(jī)電一體化技術(shù)等多學(xué)科的技術(shù)[2]；課程理論性強(qiáng)，數(shù)控原理、編程技術(shù)、機(jī)床結(jié)構(gòu)等知識(shí)均要求掌握，工程實(shí)踐聯(lián)系也十分緊密，要求有一定的應(yīng)用技能。

通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，使學(xué)生較全面熟知并能運(yùn)用數(shù)控加工技術(shù)的一些理論知識(shí)，熟識(shí)數(shù)控機(jī)床的控制方式和結(jié)構(gòu)，有分析、選用滿(mǎn)足零件加工需求機(jī)床及系統(tǒng)的能力；掌握數(shù)控加工程序的編寫(xiě)和調(diào)試的方法，了解數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和前沿技術(shù)等。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，由于教學(xué)內(nèi)容抽象，灌輸式教學(xué)讓學(xué)生學(xué)得枯燥，學(xué)生以應(yīng)付考試為最終目標(biāo)，難以實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)。

1.探究式教學(xué)模式

探究式教學(xué)應(yīng)用在教學(xué)中的最先提出者杜威先生，他認(rèn)為科學(xué)的教育不全是教會(huì)學(xué)生怎樣解決問(wèn)題，同時(shí)要培養(yǎng)出學(xué)生的獨(dú)立探究與思維的能力，注重體驗(yàn)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生們的自主探究欲望。在教學(xué)中應(yīng)用探究式教學(xué)主要是采用從引導(dǎo)到發(fā)現(xiàn)的教學(xué)模式，基本過(guò)程是先分析遇到的問(wèn)題，提出解決該問(wèn)題的辦法，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方式來(lái)推理考證解決辦法，最后總結(jié)和提高。學(xué)生知識(shí)在這種過(guò)程中的形成方式，能將學(xué)生從以往的知識(shí)被動(dòng)接受者向知識(shí)的主動(dòng)探究者進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

2.探究式教學(xué)在課程教學(xué)中的實(shí)踐

數(shù)控加工技術(shù)課程面臨的問(wèn)題：一方面知識(shí)更新快，伴隨自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，涉及的領(lǐng)域不斷在拓展、涵蓋知識(shí)的面在不斷更新，教材內(nèi)容已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能跟蹤技術(shù)的發(fā)展；另一方面伴隨卓越計(jì)劃的要求，教學(xué)改革的深化，雖然課程內(nèi)容在不斷優(yōu)化、整合，但基本知識(shí)和基本要求要保證，新知識(shí)要不斷進(jìn)入課堂，而課程教學(xué)學(xué)時(shí)卻在不斷壓縮[3-5]。課時(shí)由最初的兩門(mén)課共72學(xué)時(shí)減少到一門(mén)課的32課時(shí)。所以教學(xué)方法與手段必須更新以適應(yīng)變化的新形勢(shì)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在數(shù)控加工技術(shù)課程中的采用探究式教學(xué)，主要內(nèi)容如下。

2.1優(yōu)化整合內(nèi)容

數(shù)控加工技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容很廣，教學(xué)中按照一條主線(xiàn)進(jìn)行講授，即按照數(shù)控機(jī)床的控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服裝置和機(jī)床結(jié)構(gòu)四大組成部件。如要編寫(xiě)出數(shù)控程序不難，但編的程能否建立在合理的數(shù)控加工工藝上，充分發(fā)揮設(shè)備的技術(shù)性能需要對(duì)機(jī)床的控制方式較為了解才能完成。因此，數(shù)控程序的編制這部分內(nèi)容按照一平臺(tái)兩手段進(jìn)行講授，一平臺(tái)即數(shù)控加工工藝平臺(tái)，兩手段為數(shù)控車(chē)和數(shù)控銑。

由于數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，其編程系統(tǒng)有多種類(lèi)型，F(xiàn)ANUC系列與SINUMERIK在國(guó)內(nèi)各占相當(dāng)大的比例，國(guó)內(nèi)華中數(shù)控，廣州數(shù)控也有一定份額，教材中往往沒(méi)有全部介紹，講課中也不可能一一涉及。雖然在不同數(shù)控系統(tǒng)加工程序的組成格式上差別不大，但指令代碼的意義和應(yīng)用方法要求等差別較大。因此，對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行拓展，將不同系統(tǒng)常用數(shù)控編程指令匯總比較，并匯集不同系統(tǒng)的數(shù)控程序格式模板。

2.2教學(xué)方法與手段更新

2.2.1 小組討論法

第一章數(shù)控機(jī)床概述計(jì)劃課堂講授1課時(shí)，僅僅只能概述，但其包含的內(nèi)容非常豐富，包括數(shù)控機(jī)床的基本概念；數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)與應(yīng)用；數(shù)控技術(shù)的發(fā)展等，而這些內(nèi)容雖然有廣度但沒(méi)有深度，學(xué)生通過(guò)自學(xué)學(xué)習(xí)掌握。將這部分內(nèi)容簡(jiǎn)單介紹后，設(shè)計(jì)了二十一個(gè)小課題，學(xué)生分成21個(gè)組，每組五人，以小論文的形式組織完成。每組自選組長(zhǎng)，由組長(zhǎng)進(jìn)行組內(nèi)分工，學(xué)生反映良好。課程結(jié)束前挑選兩個(gè)組由組長(zhǎng)進(jìn)行介紹，用PPT演示，最后再點(diǎn)評(píng)。

在數(shù)控加工工藝編制章節(jié)，課后給定三類(lèi)典型零件的工藝設(shè)計(jì)，同樣的21組學(xué)生每7組完成一類(lèi)設(shè)計(jì)。并由將上次成績(jī)優(yōu)秀者的姓氏作為文字圖案加工，每一組學(xué)生的課題有共性也有個(gè)性，還有趣味性，學(xué)生在課題設(shè)計(jì)過(guò)程中，主動(dòng)性強(qiáng)，與老師交流也較多。也挑選兩個(gè)組進(jìn)行介紹，PPT演示，最后再點(diǎn)評(píng)。

2.2.2案例教學(xué)法

課堂上注意將企業(yè)的實(shí)踐要求與案例引入課堂。如數(shù)控編程指令中準(zhǔn)備功能代碼從G0到G99共一百個(gè)，通常教材會(huì)比較全面的介紹得，但學(xué)生往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能掌握。因此在講授過(guò)程中，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，只講解常用的G指令，同時(shí)通過(guò)案例的方式對(duì)實(shí)際加工生產(chǎn)過(guò)程中的編程經(jīng)驗(yàn)與技巧進(jìn)行講述，如如何使用最少的刀具來(lái)加工零件，如何提高加工的效率，如何使用刀具補(bǔ)償指令以及插補(bǔ)等內(nèi)容。講課時(shí)，歸納總結(jié)編程“八股文”，讓學(xué)生熟悉編程的“套路”后，各種中等難度的零件編程可有效完成。如我們通常將程序通常分成五個(gè)模塊，每個(gè)模塊中都由有一系列的指令：①程序頭模塊，主要由程序號(hào)和程序名按照特定的格式組成。②加工準(zhǔn)備模塊，在此模塊中主要進(jìn)行加工工藝的參數(shù)的設(shè)定，如建立坐標(biāo)系、刀具大小種類(lèi)的選擇T、加工速度F、主軸轉(zhuǎn)速S；以及加工過(guò)程中需要的輔助功能的開(kāi)啟，如切削液等。③加工過(guò)程模塊，主要包括加工路線(xiàn)的確定，如直線(xiàn)查補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等。④循環(huán)切削模塊，主要包括各種循環(huán)指令模塊等。⑤程序結(jié)束模塊，該模塊內(nèi)主要包含關(guān)停在加工準(zhǔn)備模塊和加工過(guò)程中開(kāi)啟功能和取消建立的相關(guān)補(bǔ)償?shù)?，以及返回到指定的參考點(diǎn)，結(jié)束程序等。endprint

2.2.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)法

本課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是讓學(xué)生學(xué)中做做中學(xué)重要手段。由于整個(gè)專(zhuān)業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)安排在低年級(jí)即進(jìn)行了金工實(shí)習(xí)，學(xué)生也經(jīng)過(guò)了數(shù)控車(chē)銑的操作及演示實(shí)習(xí)，本課堂的實(shí)驗(yàn)不可以?xún)?nèi)容與前金工實(shí)習(xí)相重復(fù)。因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)先由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師演練講解，作為學(xué)生溫故的過(guò)程，學(xué)生再根據(jù)要求完成現(xiàn)場(chǎng)編程操作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。雖然，有些學(xué)校采取進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前先編程，但對(duì)于首次進(jìn)入數(shù)控實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生，數(shù)控編程指令不同，難以操作，還可能造成事故。

2.2.4多媒體教學(xué)

多媒體的使用作為教學(xué)上的一種輔助手段已被大家廣泛應(yīng)用，雖然其在一定程度上能提高教學(xué)的效果，但不可倚重。適當(dāng)?shù)陌鍟?shū)，很有必要。采用多媒體與傳統(tǒng)板書(shū)相結(jié)合方式。目前，網(wǎng)上大量的視頻內(nèi)容，精選之后進(jìn)入課堂，可有效解決理論上講授難以理解的內(nèi)容，如步進(jìn)電機(jī)工作原理，滾珠絲桿螺母副工作原理。

2.3探究式教學(xué)的缺點(diǎn)

探究式教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和思維能力，及合作的精神，自主學(xué)習(xí)的能力，但對(duì)于整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人數(shù)來(lái)說(shuō)，實(shí)在人太多了，課堂時(shí)間受限，不允許討論研討。

3.結(jié)論

針對(duì)目前數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，進(jìn)行的一些教學(xué)改革方面的探索與實(shí)踐。通過(guò)在課程教學(xué)中結(jié)合工程實(shí)際，使學(xué)生從以往的單向性、以掌握分割條塊的知識(shí)點(diǎn)為主的被動(dòng)式課程學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)向綜合性、以解決數(shù)控加工技術(shù)中實(shí)際問(wèn)題的自主課程學(xué)習(xí)；輔以案例式教學(xué)，突出工程實(shí)踐的應(yīng)用和創(chuàng)新兩方面能力的培養(yǎng)，通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化整合、教學(xué)方法的改進(jìn)和完善來(lái)組織教學(xué)，符合卓越計(jì)劃的培養(yǎng)目標(biāo)要求，同時(shí)也能培養(yǎng)出滿(mǎn)足人才需求和企業(yè)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接的學(xué)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝騏，鄧奕，施曉蓉，王高升. 以實(shí)施“卓越計(jì)劃”為背景的校企聯(lián)合人才培養(yǎng)模式研究[J]. 湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013，23（01）：106-108.

[2]張海云，司馬中文，趙玉剛.數(shù)控課程教學(xué)模式研究[J]. 中國(guó)教育技術(shù)裝備，2013，（03）：92-94.

[3]翁孝波. 基于MachineWorks的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所），2015.

[4]姜忠宇，干洪. 普通工科院校力學(xué)課程教學(xué)的新思考[J]. 中國(guó)電力教育，2010，（30）：58-60.

[5]尚媛園，趙曉旭. “數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革[J]. 中國(guó)電力教育，2010，（25）：71-72.

作者簡(jiǎn)介：

王高升，男，湖南婁底人，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：CAD/CAM教學(xué)與研究。endprint