史 勇 ，高澤斌 ※，李雪蓮 ，宋 玲 ，王曉暄

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)工程裝備創(chuàng)新設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

“數(shù)控技術(shù)”課程是新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)工科機(jī)械類及近機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)核心課，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問題能力以及訓(xùn)練工程技術(shù)人員基本素質(zhì)、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的主干課程。課程與大學(xué)物理、理論力學(xué)、材料力學(xué)等先修課程有著直接的關(guān)系，是上述課程內(nèi)容的深化與應(yīng)用。同時(shí)，該課程還與機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械制造工藝學(xué)、電液控制技術(shù)等課程聯(lián)系緊密。因此，學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)課程專業(yè)知識(shí)的掌握程度，不僅影響到學(xué)生的實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)也對(duì)學(xué)生的專業(yè)發(fā)展及就業(yè)有著至關(guān)重要的作用。

目前新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)控技術(shù)課程的授課形式主要采用多媒體授課方式。盡管多媒體課件更加形象和生動(dòng)，并可以展示相關(guān)的數(shù)控加工視頻和動(dòng)畫，但這種教學(xué)模式仍無法實(shí)現(xiàn)本科創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。隨著高等工科教育的改革以及新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械類專業(yè)卓越人才培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施，本科課程授課學(xué)時(shí)被縮減，同時(shí)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力提出更高要求[1]。因此，為了適應(yīng)機(jī)械制造企業(yè)對(duì)本科生專業(yè)能力的要求，同時(shí)滿足少課時(shí)情況下對(duì)創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)，需要對(duì)數(shù)控技術(shù)課程的授課形式和實(shí)踐模式進(jìn)行探索和研究。

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)小組，依托校級(jí)教研教改項(xiàng)目—“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)課程組教學(xué)基層組織建設(shè)”[2]、校級(jí)授課競賽獲獎(jiǎng)科目—“數(shù)控技術(shù)”，以及國家級(jí)教育部地方所屬高?！氨究平虒W(xué)工程”大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)—新疆中收農(nóng)牧機(jī)械公司工程實(shí)踐教育中心）的支持下[3]，利用現(xiàn)代教學(xué)理念完成對(duì)數(shù)控技術(shù)課程的教學(xué)方法、手段以及實(shí)踐模式的改革與探索。

1 我校數(shù)控技術(shù)課程現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 數(shù)控技術(shù)課程現(xiàn)狀

圖1 我?！皵?shù)控技術(shù)”課程體系的構(gòu)成

我校數(shù)控技術(shù)課程共34學(xué)時(shí)，其中講課28學(xué)時(shí)，數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)6學(xué)時(shí)。理論授課主要以教師的講解為主，數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)主要借助宇龍數(shù)控仿真軟件講解西門子數(shù)控系統(tǒng)和發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的編程方法、機(jī)床的模擬操作及典型零件的模擬加工等。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)要求學(xué)生自行完成相關(guān)平板類零件的設(shè)計(jì)，并使用編程代碼進(jìn)行典型零件程序的編制，最后利用宇龍數(shù)控仿真軟件模擬零件的加工過程。實(shí)驗(yàn)仿真無誤后，進(jìn)入數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，實(shí)訓(xùn)需要2周時(shí)間，要求學(xué)生以3-5人小組為單位，以各小組設(shè)計(jì)的典型零部件為加工對(duì)象，完成典型零件數(shù)控加工工藝過程卡和工序卡的編制，并核驗(yàn)所編制數(shù)控程序的準(zhǔn)確性，利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行空運(yùn)行驗(yàn)證，程序準(zhǔn)確無誤后，再使用數(shù)控車床、數(shù)控加工中心（三軸、四軸或五軸）完成零件的最終加工。

1.2 數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)存在的問題

1.2.1 傳統(tǒng)授課形式影響學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

數(shù)控技術(shù)課程涉及專業(yè)知識(shí)面較為廣泛，包括機(jī)械制造工藝學(xué)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、數(shù)控編程、控制工程基礎(chǔ)、機(jī)電控制系統(tǒng)及傳感器技術(shù)等專業(yè)知識(shí)[4-5]，這類知識(shí)在前期的專業(yè)課程學(xué)習(xí)中學(xué)生都有所掌握，但掌握程度不均勻，影響學(xué)生接受新課程、新知識(shí)的一致性。教師授課過程中只能通過填鴨式的講解，配合多媒體課件上的圖片和動(dòng)畫幫助學(xué)生回顧相關(guān)的原理和知識(shí)，造成學(xué)生被動(dòng)地復(fù)習(xí)和彌補(bǔ)所缺知識(shí)，無法在數(shù)控技術(shù)新課程新領(lǐng)域獲取更多知識(shí)儲(chǔ)備和突破點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)過程，由于學(xué)時(shí)較少，教師只能講解簡單典型零部件的編程方法，幫助學(xué)生掌握數(shù)控編程技術(shù)，極大影響到學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

1.2.2 實(shí)踐環(huán)節(jié)的單一影響學(xué)生的動(dòng)手能力

我校學(xué)生在進(jìn)行數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)之前已經(jīng)完成了金工實(shí)習(xí)、機(jī)械工程認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、機(jī)械制造生產(chǎn)實(shí)習(xí)、機(jī)械制造工藝學(xué)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)。在這些實(shí)踐環(huán)節(jié)過程中，學(xué)生已經(jīng)頻繁接觸到數(shù)控機(jī)床并親眼目睹過數(shù)控機(jī)床的操作和加工過程。但是由于數(shù)控技術(shù)課程開設(shè)在大四第一學(xué)期，導(dǎo)致學(xué)生在前期實(shí)踐環(huán)節(jié)中對(duì)數(shù)控加工技術(shù)不了解和興趣不高，對(duì)工廠的數(shù)控機(jī)床更是避而遠(yuǎn)之，這不僅對(duì)實(shí)習(xí)的效果會(huì)帶來影響，同時(shí)也影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。數(shù)控實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)又安排在學(xué)生大四上半學(xué)期期末，此時(shí)就業(yè)、考研的壓力和畢業(yè)設(shè)計(jì)的壓力接踵而來，學(xué)生已缺乏完成這一實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的耐心和信心，導(dǎo)致學(xué)生自行設(shè)計(jì)并加工完成的零件依然是常見的簡單典型零部件，實(shí)習(xí)作品缺乏亮點(diǎn)，同時(shí)影響到學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐水平的提高。

2 數(shù)控技術(shù)教學(xué)授課形式改革

2.1 數(shù)控技術(shù)理論授課與討論、案例分析、實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練相結(jié)合的教學(xué)模式建設(shè)

針對(duì)數(shù)控技術(shù)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法無法培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的問題，在課程的授課模式上，采用授課與課堂討論、案例分析、實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練相結(jié)合的教學(xué)模式[6]。課堂教學(xué)過程中，采用理論授課、小組討論、案例分析和實(shí)操訓(xùn)練相結(jié)合的形式進(jìn)行。小組討論主要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合“機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)來討論典型零件加工工藝過程的制定，加強(qiáng)學(xué)生完成指定零件數(shù)控加工工藝的能力，這樣不會(huì)占用實(shí)驗(yàn)課時(shí)間，學(xué)生能利用實(shí)驗(yàn)課時(shí)間去學(xué)習(xí)更多的軟件操作和模擬加工。案例分析和實(shí)操訓(xùn)練主要通過讓學(xué)生自行下載安裝新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院現(xiàn)有的“宇龍數(shù)控模擬仿真軟件”，每完成4學(xué)時(shí)的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生即可在宿舍利用模擬軟件仿真加工課本上的案例和例題，以深化對(duì)數(shù)控編程指令的理解。同時(shí)，教師廣泛搜集先進(jìn)制造技術(shù)和制造工藝資源給學(xué)生安排模擬仿真案例，以深化學(xué)生的理論學(xué)習(xí)，推動(dòng)學(xué)生對(duì)課程的參與度和自主思考能力。

2.2 以“聽、說、讀、寫”相結(jié)合的數(shù)控技術(shù)課堂授課方法改革

在數(shù)控技術(shù)課程講解過程中，通過校級(jí)教研進(jìn)行了以“聽、說、讀、寫”相結(jié)合的數(shù)控技術(shù)授課形式。教師在備課過程中，結(jié)合新疆本地制造業(yè)的現(xiàn)狀，搜集大量數(shù)控編程及數(shù)控先進(jìn)技術(shù)的案例，結(jié)合課本基礎(chǔ)知識(shí)給學(xué)生講授。這樣，學(xué)生在“聽”的過程中，能快速獲取知識(shí)，并且能激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在“說”的過程中，讓學(xué)生表達(dá)自己在課余時(shí)間和前期機(jī)械制造實(shí)踐環(huán)節(jié)所搜集和掌握的數(shù)控先進(jìn)技術(shù)及編程案例，在課堂上與教師和其他同學(xué)共同探討。“讀”的過程，主要給學(xué)生提供數(shù)控學(xué)習(xí)網(wǎng)站和相應(yīng)數(shù)控技術(shù)參考課件及相關(guān)科普類、科研類文章，引導(dǎo)和約束學(xué)生自學(xué)。“寫”的過程，要求每位學(xué)生在每個(gè)學(xué)習(xí)階段（目前擬定4節(jié)課）都要完成課后典型零件加工程序的編寫、包括零件工藝分析過程、程序的編制以及仿真模擬，并將仿真結(jié)果在課堂上給師生展示，以加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和鞏固。

2.3 合理借助計(jì)算機(jī)及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成課程的授課

為了擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)掌握范圍，同時(shí)幫助學(xué)生課下及時(shí)復(fù)習(xí)課堂上所學(xué)知識(shí)，筆者已在“新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)課程中心”建立了“數(shù)控技術(shù)”網(wǎng)絡(luò)課程，并將相關(guān)的多媒體課件和視頻資料以及典型例題完成了上傳。因此，在授課環(huán)節(jié)中借助于網(wǎng)絡(luò)課程資源，給學(xué)生展示相關(guān)的數(shù)控加工視頻和先進(jìn)制造技術(shù)[7]。學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程中，也可對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程提出相關(guān)的意見和建議，并搜集更新更好的教學(xué)資料和資源分享給教師，教師通過篩選后上傳至課程中心。后期網(wǎng)絡(luò)課程資料和資源較為全面和成熟時(shí)，可安排學(xué)生自行完成課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。同時(shí)，在授課過程中，教師還可建立與數(shù)控技術(shù)相關(guān)的微信公眾號(hào)，學(xué)生關(guān)注后，每天可以利用通訊設(shè)備完成數(shù)控相關(guān)技術(shù)和知識(shí)的掌握和學(xué)習(xí)。

2.4 以學(xué)習(xí)過程為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)模式的建立

通過已經(jīng)建成的新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處課程中心的“數(shù)控技術(shù)”網(wǎng)絡(luò)課程，要求學(xué)生通過網(wǎng)站中的PPT課件、圖片和視頻文件先進(jìn)行課前自學(xué)，教師布置相應(yīng)的預(yù)習(xí)題，要求學(xué)生通過自學(xué)完成預(yù)習(xí)題的解答并寫在作業(yè)本上，作為平時(shí)成績的重要依據(jù)。在課堂講授過程中，對(duì)學(xué)生預(yù)先掌握好的知識(shí)不再進(jìn)行詳細(xì)講授，通過學(xué)生的課堂交流和討論來鞏固這些知識(shí)。對(duì)于學(xué)生難以掌握的以及預(yù)習(xí)過程中沒有理解的知識(shí)，教師再進(jìn)行全面的講解。課程的教學(xué)評(píng)價(jià)采用60%的考試成績、10%的實(shí)驗(yàn)成績和30%的平時(shí)成績，通過學(xué)生預(yù)習(xí)題的完成情況、課堂的討論、資料的搜集以及每個(gè)階段的編程的完成情況來綜合評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績[8]。

3 數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程的改革

3.1 根據(jù)地域特色更加針對(duì)性地講授數(shù)控編程語言

由于我校擁有配備西門子系統(tǒng)、發(fā)那科系統(tǒng)（四軸聯(lián)動(dòng)加工中心）以及海德漢系統(tǒng)（五軸聯(lián)動(dòng)加工中心）的數(shù)控機(jī)床和加工中心，而不同數(shù)控系統(tǒng)的編程語言差異較大，僅僅依靠數(shù)控實(shí)驗(yàn)課時(shí)無法完成三套不同系統(tǒng)不同編程代碼的講授。因此，數(shù)控編程代碼的講解應(yīng)該根據(jù)新疆本地制造業(yè)的實(shí)際情況有針對(duì)性地給學(xué)生講解。通過對(duì)新研股份、中收農(nóng)牧機(jī)械有限公司等企業(yè)的調(diào)研得知，企業(yè)采用發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床較多。因此，在實(shí)驗(yàn)課程環(huán)節(jié)，重點(diǎn)以新疆本地典型農(nóng)業(yè)機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)、編程和加工為例，給學(xué)生主要講授發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的編程和操作。而對(duì)于西門子和海德漢數(shù)控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，教師可錄制相關(guān)教學(xué)視頻資料上傳至課程中心，學(xué)生通過登錄網(wǎng)站完成自學(xué)。

3.2 建立基于新疆農(nóng)業(yè)機(jī)械典型數(shù)控加工零件案例庫，不再以傳統(tǒng)零件作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的案例

我校前期學(xué)生實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)編程的對(duì)象，主要以典型階梯軸零件為主，這類零件編程較為簡單。但是學(xué)生容易將已經(jīng)編制好的程序共享給下一屆學(xué)生，即使教師對(duì)零件的相關(guān)尺寸和形狀做了修改，但學(xué)生仍可以通過修改現(xiàn)有的程序完成任務(wù)，使得學(xué)生缺乏自主思考性，一旦零件結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大的變動(dòng)，他們將無從下手。因此，教師應(yīng)將廣泛搜集的企業(yè)數(shù)控機(jī)床的零件加工案例，并借助科研項(xiàng)目中典型及復(fù)雜零件的相關(guān)信息，建立課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的案例庫。對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每組可指定一個(gè)特定零件，學(xué)生以小組為單位完成零件的編程和模擬仿真。這樣，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)更加注重與科研項(xiàng)目、與企業(yè)現(xiàn)況的結(jié)合，同時(shí)也能充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力[9-10]。

3.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)同時(shí)進(jìn)行

我校數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)間隔一個(gè)月，進(jìn)入實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)時(shí)，部分學(xué)生已對(duì)機(jī)床的基本操作產(chǎn)生遺忘，因此需要實(shí)訓(xùn)教師重新幫助學(xué)生復(fù)習(xí)機(jī)床的操作。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)采用的軟件模擬加工方法，雖然可順利加工出零件的形狀輪廓，但是無法驗(yàn)證零件的精度，學(xué)生所編制的零件加工工藝和數(shù)控程序不是最佳方案。由于實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的脫節(jié)，學(xué)生重新進(jìn)行工藝和程序的編制又耽誤了大量時(shí)間，因此學(xué)生只好將程序進(jìn)行簡單修改，然后導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行加工，這種做法極易造成機(jī)床的損壞。因此，將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)同時(shí)進(jìn)行，工藝制定環(huán)節(jié)和編程環(huán)節(jié)由學(xué)生在課下完成，實(shí)驗(yàn)課堂上教師負(fù)責(zé)輔導(dǎo)學(xué)生的模擬過程，如果模擬無誤，學(xué)生可提前進(jìn)入實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，對(duì)于實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題，學(xué)生可利用實(shí)驗(yàn)課繼續(xù)修改和模擬程序，這樣可最大程度的保證機(jī)床不被損壞。

4 結(jié)束語

通過新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)教研教改項(xiàng)目對(duì)“數(shù)控技術(shù)”課程的授課及實(shí)踐模式進(jìn)行了改革，將理論授課與案例分析、實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合，并建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)資源課程，加強(qiáng)科研項(xiàng)目與教學(xué)環(huán)節(jié)的聯(lián)系。通過具體實(shí)踐，數(shù)控技術(shù)理論課程與實(shí)踐環(huán)節(jié)的總體教學(xué)水平和教學(xué)效果得到了明顯提升。今后，我們將以創(chuàng)建精品課程為目標(biāo)，提出切實(shí)可行的精品課程建設(shè)計(jì)劃，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，推動(dòng)我院教學(xué)水平的提高，同時(shí)為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。