首页 -> 2007年第9期
《数控编程与操作》课程教学方法之探讨
作者：罗 辉
关键词：数控编程与操作；数控仿真软件；能力
伴随着全球经济的发展，中国制造业的总产量不断上升，中国正在成为一个制造业大国。包括跨国公司在华生产的产品在内，已有百余种产品的产量位居世界第一。另一方面，我们又必须清醒地认识到目前的中国仅仅是“制造业大国”而非“制造业强国”，从总体上说，我国的制造业以传统产业为主，技术落后，低水平生产能力过剩，高水平生产能力严重不足，总体竞争力不高。在我国，高档数控机床只占机床总数的1.2%，而在美国和日本等发达国家则占到60%以上。我国的加工制造业规模和技术水平还有待大幅度提高，我国需要为此提供更多高素质的数控人才。
在这样的背景下，我校于2002年开始培养数控加工专业的学生。由于数控制造业涉及机械、电子、计算机、信息、控制等多学科的内容，如何尽快培养出满足市场需要，掌握数控机床编程和操作的技术人才成为数控教学工作者必须研究的问题。笔者作为数控编程与操作的专业教师，从专业开办以来一直致力于改进教学模式，提高课堂效果，引进新的教学手段，在教学方法上做了一些大胆的尝试。
运用数控仿真软件充分调动学生的学习积极性数控机床属于高科技产品，品种多，价格高，一台经济型数控车床就需七万多元，至于装配国际先进系统的全功能型数控机床少则几十万元多则几百万元。如果说数控机床的操作训练完全依赖数控设备来进行实训操作，即使实力雄厚的企业和学校也无力承担此种消耗与投入。而数控仿真软件的出现，很好地解决了上述矛盾，这种软件是把机床厂家的实际加工制造经验与学校教学训练结合为一体所开发的一种机床虚拟控制仿真系统软件，它在微机平台上运行，可以对数控设备进行仿真操作，动态验证编程指令的正确与否，具有自由设置机床的规格大小，定义毛坯尺寸与刀具形状，任意选择各种刀具、零件加工后的测量等功能。另外仿真软件依据计算机强大的显示功能和全中文的结构设计，配以丰富多彩的操作界面，深深吸引住了学生的注意力，从而调动了学生的学习积极性。
调整教学内容，突出实用性，提高学生实操能力现代教育研究发现，职业院校学生的形象思维能力强于逻辑推理能力，他们能够较快地获取经验性和策略性的知识，而对于陈述性的知识相对排斥，因此在教学中必须弱化艰深的数控原理部分的讲授，从学生感兴趣的数控加工程序的编制与数控机床的操作两部分入手，运用数控仿真软件，使两部分内容交替进行，互为补充，不可割裂两部分的紧密联系。在教学进程中可把内容分为三个模块。第一为基础模块，主要针对我校现有的广州数控系统与北京凯恩帝系统，讲解最常用的数控车床、数控铣床的编程方法、操作与应用，这一模块是教学的重点，学生必须熟练掌握并能灵活运用；第二为提高模块，主要是讲授Fanuc数控系统在车床、铣床、加工中心三种机床中的编程与操作，这个模块的实践通过仿真软件来进行；第三为拓展模块，主要是训练西门子数控系统的编程与操作，目的在于扩大学生的知识面，提高学生在就业时面对不同系统、不同操作面板的编程与操作能力。另外还可将传统的机加工专业的有关加工工艺的教学内容整合充实到数控教学中来，使学生在选择加工参数的过程中有充分的理论依据，而不是按照教科书上给出的数值胡乱选择。
体现学生的主体作用，充分调动学生的主观能动性一堂课的45分钟全由教师从头到尾进行教学是令学生极为反感的，在这样的课堂里学生只能被动地吸收知识，而不能加入自己的创造性思维过程，最终导致学生觉得索然乏味。笔者在教学中首先是根据本次课的理论内容设计一个较简单的零件图样，运用仿真软件进行示范性操作，同时提醒学生认真观察，掌握操作要领。当机床的模拟声响起来，切屑飞溅，毛坯随刀具变成图样要求的工件后，学生的好奇心被调动起来，个个跃跃欲试，这时可不失时机地提出要加工此工件用到的新指令，从而进入理论课的讲授，大约为20分钟左右。接下来就是学生自告奋勇上讲台的动手操作时间，课堂开始进入热烈的讨论过程，台上的同学努力回想教师刚才讲过的内容，台下的人不时插上一句半语提醒，全班共同完成一个工件的加工过程。当学生完成操作，兴奋不已时，及时表扬他们所取得的成绩，激发每个人的学习自信心，然后及时引导学生思考能否运用所学的指令加工一个新的工件。这样的教学方式要求数控专业教师应有较高的教学水平，每节课知识点的讲解尽可能集中，深入浅出，在教学过程中发挥学生的能动性，凸显学生动手动脑的能力，教师起引导作用。另外，教师还要具备较强的数控编程能力、工艺处理能力、实际动手能力，非常娴熟地驾驭课堂，及时解决同学从不同角度提出来的问题，从而实现学生对知识的灵活运用，真正把课堂的内容消化吸收。
组建课外兴趣小组，培养学生自我研究、自我提高的能力目前常用的数控系统国外有日本的Fanuc、三菱，德国的西门子，国内有华中世纪星、广州数控等等，而且每种系统都在不断推陈出新，单纯依靠课堂是不可能穷尽所有系统的。所谓“授之以鱼，不如授之以渔”。笔者在自学能力强的学生中间组建了课外兴趣小组，提供某种系统的操作说明书，并允许他们业余时间在机房运用仿真软件验证该系统的指令，按照“熟悉操作界面——掌握对刀方法——清楚指令使用”三个步骤进行自学，并且要求每完成一个步骤都必须写出学习报告。实践证明，此种学习方式极大地调动了学生的学习积极性，因为他们时时刻刻思考的是自己感兴趣的问题，而不是强加给的任务，坚持下来的学生都能熟练操作三到四种数控系统，大大增强了自身的学习能力和就业时的适应能力。
重视学生经受挫折、克服困难的教育在教育实践中，笔者发现有的学生刚开始时对数控的学习抱有极大的热情，但一段时间后就放弃了，究其原因是在编程中碰到了多次挫折，进而心灰意冷，产生了自己不适合学数控的念头。21世纪是人才素质竞争的时代，需要青年人具有坚韧不拔的精神和顽强的意志。职业院校的学生年龄在18～20岁之间，大多数人意志不够坚强，所以在教学中，要有意识地设置障碍，来磨炼学生的意志，加强学生经受挫折、克服困难的教育。比如故意少编一个程序段，输入错误参数，致使程序发生问题，被系统拒绝执行，或者引用学生自己的错误程序，让他们找出原因，当学生真正排除了障碍，就会在一种成功的情感体验中既获取了知识，又培养了意志。
上述对于数控编程与操作课程的教学探索，旨在培养学生具备较强的适应能力，能够迅速地把所学知识灵活运用到新的工作中，能够迅速地更新知识以适应相应行业或职业的需要，在竞争日益激烈的市场上立于不败之地。
作者简介：
罗辉（1973—），湖南省永州市人，机械制造专业讲师，研究方向为CAD/CAM。