机床数控技术课程的建设与探索

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇机床数控技术课程的建设与探索范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】本文分析了在机床数控技术课程教学中存在的几个关键问题，结合成都理工大学的实际，提出了课程建设的思路及目标，文中详细介绍了在教学内容整合、深化，教学方法改进以及实践教学平台建设等方面的经验。对激发学生主动探究的兴趣，训练学生的工程视角，培养具有创新精神和实践能力的人才有可借鉴的意义。

【关键词】机床数控技术 课程建设 人才培养

【中图分类号】TG659 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）01-0248-02

一、引言

机床数控技术，是数控机床的核心，它融合了精密机械、电子、计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测等技术的最新成就，有效的解决了复杂型面、精密、小批量、多变零件的机械加工问题，其发展和应用水平是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，体现了国家综合国力[1]。机床数控技术课程作为体现机械工程专业特色和实现学生知识、能力、素养培养的专业核心课程，具有多学科交叉、多领域技术集成创新、实践性强等特点，在机械工程专业教学体系中占有重要位置。

近年，成都理工大学的机械工程及自动化专业结合省级卓越工程师培养计划，不断研究、探索培养创新能力强的高质量工程技术人才的新思路、新体系、新模式，深入开展了包括专业教学团队、实践教学平台、人才培养方案、课程教学改革等方面的建设。机床数控技术课程结合相关平台同时进行了大量的探索和实践。

二、机床数控技术课程教学中的几个关键问题

1.难于把握课程理论知识的深度和广度

机床数控技术是由各种技术相互交叉、渗透、有机结合而成的一门综合性学科，具有很强的系统性和实用性。一方面，现代机床数控技术在社会生产需求的推动下高速发展，而在教学学时普遍不足的情况下，出现了相关理论基础、知识难点和前沿技术三者的取舍、综合问题；另一方面，由于数控技术理论知识教学内容相对枯燥，当教学手段、方法无法提高学生的学习兴趣时，更加大了对理论知识讲授深度和广度的把控难度。

2.课程实践教学资源不足

传统的数控实践教学平台往往以各种数控车铣床、加工中心为主，这类以操作实践为主要目标的教学设备价格昂贵，建设成本极高，除非资金非常充足，否则很难在短时间内建起功能丰富、具有一定规模的实践教学平台。这种思路，往往恶化了设备建设的循环发展条件，造成数控培养系统功能单一，甚至技术落后；同时，精密、昂贵的数控机床对操作者提出了很高的要求，从实践教学安全性等方面考虑，有时不得将某些综合性实验、实训内容等转变成演示性实验，难以达成学生实践动手能力以及创新能力的培养。

3.教学方法与课程多方位实际应用特点的不协调

数控技术是一门典型源于实践、用于实践的多学科理论与多方位实践运用的课程。不仅是技术集成创新的产物，也是科技再创新的重要源头[2]。而传统教学模式以教师为中心、知识灌输为主，这种“填鸭式 ”的教学方式和学生“被动接受”的学习模式破坏了实践主体的主动性、独立性和创造性，学习者必然缺乏面对多方位工程实际应用环境所需的看问题、想问题和解决问题的行动能力。

三、课程建设的思路和目标

为了培养出具有扎实理论基础、先进技术理念、宽泛工程视角，创新精神突出，实践动手能力强、综合素质高的高质量人才，机床数控技术课程的教学改革势在必行。

按照大学课程建设要符合现代教育思想、符合科学性、先进性和教育教学的普遍规律[3]，结合机床数控技术课程自身的特点，本课程以“理论与实践并重，实用与先进并重，突出创新，强调应用”为指导思想创建教学内容；以强化学生创新精神和实践动手能力，形成以学生为中心的先进教学方法；以丰富功能，教、研结合，构建多层次递进式实践教学体系，实现从静态知识传授向智能教育的转变。

四、课程教学建设与实践

1.整合、深化教学内容

在专业课的教学中，教学内容的组织对实现培养目标十分重要。在有限的学时数里，一方面必须精简教学内容，同时注意知识体系完整；另一方面必须顺应技术的发展，抓实用性和先进性。为此，我们对教学内容进行了结构性调整、重组和更新。比如，在绪论中注重对数控机床基本工作原理、机床数控技术知识体系及相关专业术语介绍；要求学生利用搜索引擎工具和校园网图书馆电子资源广泛查阅文献资料，完成一份数控技术国内、外应用现状、发展方向的研究报告，为课程后续学习内容的展开和带着兴趣的自主学习打下基础。然后以学生熟悉的机械设计技术作为切入，介绍数控机床的机械结构设计特点。该部分教学内容不仅能加强学生对前期各种机械设计类课程知识的再应用，也要体现出机床技术的发展前沿。为此在探讨提高数控机床结构刚度时，引入对有限元分析的应用，选择学生们相对较熟悉的PRO/e软件，介绍如何分析数控机床工作台结构刚度问题，同时要求学生根据这个实例，课后自主研究学习PRO/e软件的CAE功能，从而拓展了他们在CAD/CAM软件应用方面的实际能力。接下来将数控系统的教学内容分作了四部分。首先介绍连续控制系统的数控插补原理，这是数控系统的核心计算功能。在这部分内容的教学过程中，设计了一个自主开发的插补运算平台，使学生可以在该平台上完成各种插补算法的学习和程序编写（自选内容），极大地激发了学生学习的兴趣，同时增强了他们的高级语言编程能力。然后以有形的NC系统技术着手，展开到CNC系统技术，再扩展到伺服检测技术的介绍。这部分教学内容抽象，是重点也是难点。但对机械专业的同学来说，由于电子技术、计算机技术方面的知识能力普遍不足，成了比较薄弱且难于突破的环节。其教学内容的组织必须注重先进性和实用性，为了减少学生在学习过程中的茫然，我们抓住了一个简单机电一体化系统研发的技术路线这个关键，处处紧扣这个核心，使学生对学习对象的认识更加清晰。最后部分的教学内容安排对数控工艺及编程技术的介绍，在内容上除了注重基本的数控工艺分析和编程指令的讲授，同时加强了对CAD/CAM软件自动编程技术的学习。要求学生在设定的工程环境中具有较强的操作能力和编程能力。

2.改进教学方法

教学方法是达成教学目标的关键。为了配合上述教学内容的开展，在有限的学时内完成基础理论、实用技术和前沿知识的传授，学生必须在学习目的明确的情况下具有自主学习的能力和积极性，因此，着眼于促进以学生为中心的教与学方式的转变是十分必要的。

首先根据内容特点采用灵活的授课形式，包括课堂讲授，讨论，自学，现场课，避免“填鸭式”的一讲到底。在课堂教学形式上，加强师生交流，重点讲思路，讲方法，提问题，启发学生对老师所提问题进行独立的逻辑思考和研究探索，培养他们的创新意识和终身学习能力。精心设计讨论课的内容，讨论题目大多无标准答案，具有较强的探究性。比如以一个实际的机械零件的数控加工工艺分析及编程为例，同学们可以分组研究讨论，然后派代表上台主讲，展示程序及仿真加工效果，互相问辩，最后由老师总结、点评。针对比较抽象、难于理解的某些教学内容，则采用现场课，如数控系统的结构和伺服检测系统的基本工作原理等，则可在数控综合实验平台上一边讲解一边演示来完成。

其次，充分利用多媒体、视频和动画来提升教学效果，改变知识表述方法的单一性，建立多工程实际应用环境，使学生在生动活泼的教学过程中牢牢掌握理解困难并且抽象的数控知识，熟悉以工程师视角分析问题、解决问题的方法。多媒体教学中同时要注意活泼课堂气氛，抓住经典内容，以多媒体结合板书推导，调动学生积极参与教学过程，不断启发学生跟随老师思路积极思维，做到“学、思、行”结合，不仅可以培养学生分析、解决问题以及逻辑思维的能力，也加强了师生间的互动交流。一般来讲，机床数控技术课程的动画演示（尤其是各部件工作的动态展示），难以通过实际部件组建实现，也很难在网络资源里找到相应资源。为了让学生对所学内容有直观而清晰的认识，可以利用自主研制开发的教学平台或设备去获取动态知识素材。比如对数控插补的含义、原理、特点的理解我们就借助了一个基于VB的数控加工预处理系统来演绎，使抽象的知识也能通过视觉直观的获取。

3.注重实践教学平台建设

本课程的实践教学必须以培养学生的工程视角、技术应用能力、操作技能和创新精神为目的，创建真实的多工程应用环境，将“主动实践”贯穿于整个教学过程，抓“基础性、认识性、创新综合性”三个层次的实践教学内容，在实践教学环节的开展中使实践教学和理论教学有机结合并相互补充，教学和科研相互促进，构建多层次递进式实验教学模式。

在有限的资金条件下，我们重点建设三种类型的实验平台。第一类平台拟建成以PPCNC系统为主的集数控编程与加工一体化的实验平台。传统数控设备“买不起、养不起、用不起、责任担不起”的特点使一般学校要么无机可用，要么有机怕用，进而造成学生们在数控加工实践动手能力方面始终“眼高手低”。个人便携式数控机床（Personal Portable CNC，简称PPCNC）是一种针对数控加工教学的新型教学设备，它以塑料、代木作为加工对象，能满足数控加工核心内容的培训要求，具有现场教学互动性好、造价低、安全性高、场地要求低、运行维护成本低等特点，能较好的应对上述数控教育的困扰，满足开放性教学的要求。第二类平台数控系统电气设计、组装、调试、维护等多功能综合实训系统，可以将课堂教学和实训紧密结合，以学生主动探求知识为前提，围绕研究性教学内容展开，通过分析问题和解决问题，重点培养学生的创新精神和实践能力。第三类平台CAD/CAM及数控加工仿真系统，主要提供数控加工仿真及自动编程技术的学习，旨在提升学生对工程实际应用中各类数控系统操作的应对能力及利用CAD/CAM软件进行编程的能力。在上述三类平台上精心设计实践教学内容，有利于构建起多层次递进式实验教学模式。

五、结束语

本课程的教学建设探索旨在面向市场需求，提高数控技术人才培养的创新性、实用性和先进性。从教学内容的整合、教学方法的改进、实践平台的建设等三方面出发，以培养创新精神和实践能力为核心，激发学生主动探究、学习的兴趣；训练学生的工程视角，提升面对实际工程环境分析问题和解决问题的能力。MOOCS风暴强烈地冲击着传统大学教育模式，必将促进机床数控技术课程的一线教学人员对构建网络化、开放型的教学和实践环境，以及与之适应的课程知识体系和教学方法进行更多的研究探索。

参考文献：

[1]张吉堂. 现代数控原理及控制系统[M].北京：国防工业出版社. 2009.

[2]李曦. 数控技术探究式教学方法的探索与体会[J].机械类课程报告论坛论文集. 2010：228～233.

[3]陈彬. 高校精品课程建设思考[J].黑龙江高教研究. 2004（11）： 90～91.

作者简介：

杨健，女 ，副教授，博士，研究方向：机械电子，先进制造技术。