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《數控技術》課程的目標是:使學生對數控技術的基本理論,基本知識和基本編程方法有一定的認識,為以后從事數控機床加工技術工作及開拓新的技術領域打下必要的基礎。該課程涉及的知識面廣,需要信息量大,且實踐性強。同時由于該課程在整個機械類課程體系中一般在最后一學期講解,相應的學生的學習積極性不高,致使學生畢業后接觸到數控加工時感覺很吃力。我?!稊悼丶夹g》課程的教學采用先純理論教學,后實訓教學的方法。講解理論時基本上使用靜止的圖片解釋復雜的電氣組成和機械組成的時空關系,而學生對機床的電氣元件和機械零件理解不深,沒有感性認識,所以理解就很困難。例如在講述機床的電氣控制工作原理時,其復雜內部控制以及在工作狀態下的控制關系是非常抽象的,單憑教師的口述,根本無法連貫地將元件及系統運動情況展現,而現有的數控電氣實訓設備也由于師資力量的薄弱而無法發揮應有的作用。學生對結構、工作原理的理解還是存在很大的問題,對于想象能力較差的學生根本無法提高其學習的興趣,給教師的教學也帶來了很大的壓力。所以,如何提高《數控技術》課程的教學質量,已成為我校課程教學改革研究的一個重點。
2《數控技術》課程教學模式改革的幾項措施
2.1合企業需求和職業學校學生特點,合理安排教學內容
我校作為一所職業學校,學生來源廣泛,學習基礎參差不齊,對知識的理解和掌握能力有差距,這給教學工作帶來了一定的難度。《數控技術》課程目前采用的教材一般先對電氣和機械部分講解,理論知識強調過多,到后面的電器控制回路和機械系統控制分析時,感覺聯系不大;同時學生基礎較差,對高深理論知識的理解也很有限。我校數控專業學生大多數畢業后進入一些從事機械加工和電子產品生產的公司,而目前的《數控技術》教學數控技術理論部分的知識內容和實踐知識部分分開在不同的學期進行教學,學生學完理論知識不能及時的付諸實踐,等到另外一學期上實訓時,理論的內容基本上都遺忘了,兩者嚴重脫節。因此,結合生產實際,應將理論和實訓操作部分放在同一學期內建議分前十周后十周的教學方式,增強學生學習的連貫性。
2.2過程中多媒體課件的廣泛使用,提高課堂教學效果
多媒體以其全面生動的聲、像、圖、文等綜合課程信息顛覆傳統的干巴巴的文字教學,有利于提升學生學習的注意力。同時,豐富多彩的多媒體課件也能激發學生的學習興趣,提高學生學習的主動性。因此教學中應制作大量易于學生學習和理解的電器和機械控制系統課程動畫素材,運用多樣的教學載體,從掛圖、教具到實物、動畫;從板書到多媒體課件;努力營造真實的教學環境以追求最好的教學效果。
2.3強實訓教學,提高學生的創新能力
課程實訓教學的目標是通過加強實訓環節的教學,使學生掌握基本的實訓方法和實訓技能,能熟練地運用電器基本回路和機械系統組合滿足實際需要的數控加工系統以及編制數控程序和進行加工操作。同時加強實訓教學,能加深學生對一些基本理論的理解。在理論講解過程中穿插實訓教學環節,使學生更容易更直觀地理解復雜、難懂的結構和原理,同時在理解的基礎上可以引導進行改進設計,提高學生的創新能力。我?,F有的機械加工設備和電氣實訓設備為我們的實訓教學提供了有力保證。比如介紹機床的結構及工作原理時,由于內部具有復雜的結構,學生僅僅通過看圖和教師的講授往往不易看懂、弄明白,可以在課堂講授過程中穿行機床結構拆裝實訓,變抽象為具體,使學生形象的了解各類零件工作的實質。同時數控技術應緊跟時代潮流,與時俱進,充分利用計算機設備及軟件進行仿真加工,對復雜零件利用計算機仿真軟件進行自動編程,通過相應的數據傳送通道將其輸入到數控機床內,進行自動加工。
2.4建立試題庫,學習評價,考核標準多樣化
通常在機械類專業及其它相關學科專業的班級開設《數控技術》課程,工作量由幾位老師承擔,考試一般是各任課教師各自出題,難免具有片面性,且題目保密性差,因此各班成績也無可比性,教學效果不明顯??荚嚨哪康氖峭ㄟ^教師的“教”與學生的“學”的雙向互動過程,通過考試學生、教師以及教學管理人員可以及時發現教學中存在的問題,進而改進課程教學,提高教育質量。通常實行教考分離是比較有效的措施。因此建立試題庫并使用試題庫進行考試是非常必要的。建立試題庫既能為課程教學改革服務,使的考試科學化、規范化,減輕教師的工作強度,又有利于監控教學質量,是加強教學管理工作的重要手段之一。在考教分離同時還必須注重平時學習成績考核,利用理論成績、課堂表現、課后作業和實訓并重的學習評價考核方式。例如對學生平時課堂參與狀況、回答問題情況、作業完成情況,特別是實踐教學中的能力表現等情況進行全面考核,記入成績。
3總結
在十余年的數控技術教學實踐中,作者以從知識到能力的轉化為契機,在傳授數控理論知識的同時,更加注重學生實踐能力的培養,逐步摸索出一套適合學生能力發展的數控技術實踐性教學模式。
1.1實踐性教學方法的提出
《數控技術》是比較偏重實踐性的課程,特別是一些相關的程序、概念,比較抽象,學生不容易理解,聽起來比較枯燥,學生興趣不是很高。在教學中加強課程與專業的聯系、課程與實際應用的聯系,開展實踐性教學改革是全面提高教學質量和教學效果的有效方法和手段。筆者認為,運用現代教學理論,積極探索實踐性教學模式,切實提高應用性學科教學質量,是《數控技術》教學改革的一種有效嘗試。
12實踐性教學的指導思想
“教學活動必須建立在學生的認知發展水平和已有的知識經驗基礎之上。教師應激發學生的學習積極性,向學生提供充分從事學習、活動的機會,幫助他們在自主探索和合作交流的過程中真正理解和掌握基本的知識與技能和方法,獲得廣泛的活動經驗?!边@是開展實踐性教學模式研究的指導思想。
1.3實踐性教學三法
授課過程中,除了講解、提問和答疑等常用的方法外,筆者結合《數控技術》課程本身的特點,探索并完善了以案例式教學法、探討式教學法和現場式教學法為代表的實踐性教學三法。
1.3.1案例式教學法
案例式教學法主要是通過列舉實例,提高學生臨場解決實際問題的能力,引導學生對一些特殊情境進行思考的一種教學方法。
案例教學的目標是讓學生像一個真正的老師那樣去思考問題、分析問題、解決問題,用綜合的觀點來審視教育現象,案例答案的不確定性增強了學生面對教學實踐中的不可預期性問題的應對策略和能力。通過各種各樣的案例演示,學生不僅接觸到各種社會現象,而且這些針對性的演練對于學生畢業后走上社會,在經濟的大舞臺上施展才華無疑具有很強的使用價值。
本文介紹在《數控技術》授課過程中,案例教學法的一個典型應用。如圖1所示的切削零件,通過示例,介紹數控編程的基本方法。用螺紋切削復合循環G76指令編程,加工螺紋為M60×2,工件尺寸見圖,其中括弧內尺寸根據標準得到。
%2451
N1T0101(換一號刀,確定其坐標系)
N2G00X100Z100(到程序起點或換刀點位置)
N3M03S400(主軸以400r/min正轉)
N4G00X90Z4(到簡單循環起點位置)
N5G80X61.125Z-30I-0.94F80(加工錐螺紋外表面)
N6G00X100Z100M05(到程序起點或換刀點位置)
N7T0202(換二號刀,確定其坐標系)
N8M03S300(主軸以300r/min正轉)
N9G00X90Z4(到螺紋循環起點位置)
N10G76C2R-3E2A60X58.15Z-24I-0.94K1.299U0.1V0.1Q0.4F2
N11G00X100Z100(返回程序起點位置或換刀點位置)
N12M05(主軸停)
N13M30(主程序結束并復位)
2.3.2探討式教學法
探討式教學法的實質,首先就在于它不僅是“教”或“學”的過程,而且是一種全體參與的過程。要充分發揮學生的主體性,讓他們參與到你的整個教學中去,激發他們的學習興趣,才能提高教學質量。其次,教學的本質是一種師生交往、交流、互動、對話的活動。在這樣的活動中,老師作為一種知識資源出現在學生面前,應成為學生學習的合作者、促進者,而不是教材的代言人。所以教師應該學會在適當的時候設計適當的問題,從而有效地提高學生的學習興趣,激發學生的學習動機,提高教學效果。
《數控技術》這門課知識點多,相輔相成,完成一個項目需要較嚴密的邏輯思維能力。在編程學習階段,可以把學生分為幾個學習小組,共同完成。實踐的結果表明,在互相討論又各有其責的學習氛圍中,對知識的提高與鞏固有很大的幫助,同時也培養了他們的團隊合作精神。
例如,在講授絕對坐標編程和增量坐標編程兩種編程方法之前,通過學生討論,預測出其不同的用法,在這個預測和探討的過程中,學生已經對兩種編程方法的不同有了初步認識。此時講授起來,學生易于接受,學習的積極性也高。
方法一:用絕對坐標編程
N001G92X0Y18LF
N002G90G02X18Y0R18
F100S300M03LF
N003G03X68Y0R25LF
N004G02X88Y20R-20M02LF
方法二:用增量坐標編程
N001G91G02X18Y-18R18
F100S300M03LF
N002G03X50Y0R25LF
N003G02X20Y20R-20M02LF
2.3.3現場式教學法
因數控技術本身的特點,要求我們必須做到理論與實踐相結合,加大現場式教學力度,突出技術的應用性,并要強調教學內容的可操作性。
對于機床操作教學,應盡可能地讓學生多摸、多動機床,尤其是手動(JOG、ING)工作方式,對于缺乏實際經驗的學生來說,其效果是顯而易見的,而且便于控制手動的安全性。
數控編程是數控機床學習的重點,在了解數控手工編程指令的基礎上,可由教師指導學生裝夾工作,指明欲加工的內容和將要使用的刀具,用單步運行的方式逐段運行程序,邊運靠邊講解,可收到事半功倍的效果。
3應解決的幾個問題
3.1學生學習觀念的轉變
首先,學生應轉變被動的學習觀念,樹立自主學習的理念,增強主體意識和自我建構意識,主動參與教學、積極思考、大膽探究。其次,要加強合作意識和能力的培養,學生之間應建立良好的學習合作關系,溝通交流,共同探究。
3.2教師綜合素質的提高
教師本人要具備科學研究和創新的基本能力,而且教師必須站在知識的前沿,用自身的創新成果不斷豐富和補充教學內容。教師還應提高教學的專業化程度,組織好研究性課程。
3.3網絡教學資源的建設
實踐性教學的形式與內容是開放的,因此優質的網絡教學資源是實施研究性教學的重要保障。網絡教學資源的建設應保證內容豐富、開放和動態,以提供研究性教學需要的資料和信息。教學網站中應當構建一個開放、互動的教學平臺,并創建各種虛擬的研究環境,為學生參與和自主開展課題研究創造條件。
3.4數控仿真實踐教學
由于數控設備投資較大,并且操作過程具有較大的危險性,通過引入數控仿真教學,使學生在機房能夠模擬數控機床加工工件,并且基本上與實踐加工現場相似,這既能節約數控實踐教學的成本,又滿足了大量學生實踐能力培養的需求。具體教學過程:運用CAXA、SolidEdge、MASTERCAM等三維軟件進行零件建模,并自動生成刀具軌跡和NC代碼(或者根據圖紙手工編程)后在南京宇航、VNUC仿真軟件上進行仿真加工,以驗證程序是否正確,同時又能熟悉機床操作面板各個按鍵的作用;此仿真實踐教學過程既體現先進制造技術內涵,又充分培養學生設計、分析和動手操作的能力。
4結束語
作者主要從事數控技術等課程的教學,并主持相關科研活動。多年來,通過實踐總結,摸索出實踐性教學模式在數控技術教學中的應用。實踐性的教學模式,教師應根據課堂教學的學習內容,創設教學情境,提供必要的學習材料,讓課堂充滿研討、探究、思考的氣氛。在實踐活動中,讓學生享受把所學的知識運用到生活實際中去的體驗感受和樂趣。培養學生靈活運用、解決實際問題、大膽創新等綜合能力。2004年,作者獲新疆大學《數控技術》講課比賽一等獎,《數控技術》課被評為新疆大學精品課程,并于2006年申報自治區精品課程,這是實踐性教學模式在數控教學領域成功的一個例子。
【摘要】數控技術是機械學科一門實踐性很強的技術課程。本文初步探討了實踐性教學模式在《數控技術》課程中的應用。旨在引導學生運用加工工藝、程序的編制等理論知識,實際操作和運用數控機床,構建數控技術課程的教學、生產、操作實踐相結合的新的教學模式。該模式已在施教過程中得以應用,并取得了顯著的教學效果。
【關鍵詞】數控技術程序編制實踐性教學模式
參考文獻:
[1]趙慶聰,張鍵,陳元鳳.數據庫原理與應用.實踐性教學方法研究[J].科技信息,2007,(35):224.
現代社會瞬息萬變,科技發展日新月異,因此,對于數控技術應用專業課程所設置的教學內容也應當是較新的,能夠與時代接軌。然而,縱觀諸多中職學校所安排的課程教材就會發現,這一預設的想法并未能如愿達成。一些中職學校開設了較為陳舊的教學內容。以“計算機應用基礎”這門專業基礎課所選用的教材為例,該書的內容主要為excel與word基本操作的簡介。然而對于電腦普及多年,能熟練運用office軟件進行簡單操作的年輕學生而言,是極為過時的,學習該書所獲得的知識是十分有限的,甚至書中部分介紹的內容已經不適用于當前流行的軟件。因此,教師難以調動學生上課的興趣。與此同時,中職學校的教學方法滯后,理論教學與實踐教學的“分家”、脫節現象依然嚴重。一方面,中職教師在專業理論課堂上的教學方法依然沿用普通課程課堂的教育方式,即老師在課堂上講課,學生在座位上聽課。顯然,這是遠遠不夠的,因為數控技術所接觸的機器較為復雜,僅僅通過教師的口述無法讓學生形成鮮明的立體的機器圖形,思維意識無法跟上老師的“輕描淡寫”。同時,教學輔助手法比較單一,要么就是在課堂上發放有限的機器模型僅供觀賞,要么就是開設“十年如一日”的簡單的實驗課程。
2數控專業開展以工作過程為導向項目教學的意義
針對職業教育內容與企業實際需求脫節問題的矛盾,德國實行了“雙元制”職業教育模式,并取得了良好的效果。“雙元制”職業教育模式強調“工作過程是企業為完成一件工作任務并獲得工作成果而進行的工作程序,是一個綜合的,時刻處于運動狀態的,但結構相對固定的系統”。據此,以工作過程為導向的項目教學模式,就是通過校企合作、工學結合的形式,采取實踐與理論緊密結合的一體化教學方式,注重培養學生的操作技能、知識運用能力和個人綜合素質,為企業培養更多高水平、高素質的技能型應用人才。具體來說,就是把行動領域轉換為學習領域,把比較有代表性的職業工作過程轉變為教學內容,將其合理運用到教學情景當中。采用實物模型、實踐操作、計算機輔助、實驗分析等教學方法,強化學生數控機床編程與加工、數控加工工藝、CAD/CAM技術等能力,高起點地培養從事數控加工、模具加工和CAD/CAM技術的機電復合型人才。
3數控技術專業以工作過程為導向的一體化教學的構建
3.1教學內容的改革
雖然我國職業教育改革已經如火如荼地開展多年,經歷了實踐本位課程改革、能力本位課程改革和工作過程本位課程改革,取得的進步與成果有目共睹,但是我國的職業教育始終未能真正擺脫科學體系的束縛,三段式的課程結構仍然橫行于諸多職業院校的教學過程,“工”、“學”的相互獨立局面沒有得到本質的改變。然而,現有研究以及國外有關實踐經驗表明,要想實現學生綜合職業技能的全面提升,就必須要做好工學結合一體化的課程開發工作,讓學生在學習情境中運用理論知識,熟練掌握與運用職業技能,強化團隊合作意識與溝通技巧,進而在實操中形成自己的知識體系,真正做到應對綜合、完整工作任務時臨危不亂,做到有計劃、有條理地解決工作中遇到的問題。因此,中職數控專業課程設置要實行模型化,以工作為導向,進行實踐與理論相結合的一體化教學內容改革,使教學內容能更好地貼近制造業發展實際。
3.2教學方法的改革
3.2.1實物模型教學法中職數控專業課程內容比較抽象和枯燥,對于學生來說,單憑老師課堂上的灌輸講解和自己的記憶與自我理解,很難掌握和融會貫通。不少學生對此存有畏難心理,調動不起學習的興趣。常見的課堂教學情境是:老師在鏗鏘有力地講授,學生聽得似懂非懂,一頭霧水。為了改變這種教學現狀,激發學生學習本專業的積極性,引導學生主動參與到教學中來,提高課堂教學效率,就要改革教學方法,打造情景式課堂教學模式,借助生動、形象、直觀的教學模型,引發學生興趣,實施有效教學。比如,數控機床課程中的機床主傳動系統及進給傳動系統、數控系統結構以及機床的典型部件等,如果借助模型進行教學,學生就能很容易地從有形、實在的模型形成抽象思維,對課本知識點的掌握也變得輕松從容,使學生學習的主動性大大提高。
3.2.2教學監控為了能夠確保所開發的課程能夠順利實施,學校有必要就針對數控技術應用專業開發的課程的教學過程進行監控。這一監控可從課程的實施模式、方法、手段等方面開展。對于專業課程的監控,則需要側重于授課計劃總體安排、教學情境的建構、教學過程中可能遇到的重點難點等方面,教學監控有關人員要及時發現問題并進行反饋,提供指導性意見,主要突出工學結合一體化、行動導向、教學情境等關鍵因素。以數控車削編程與加工課程為例,在教學過程中,有關人員要注重監控以下幾點:一是教學過程中,學生的主體地位是否得到維護,教師的引導與示范作用是否起效;二是在運用項目教學法時,項目中的零件加工教學是否構建了貼近于真實工作過程的教學情境,綜合訓練項目的生產實例是否注意到了技能訓練是重點;項目教學過程中,教師是否引導進行文明生產,有意識地加強其職業素養。
3.2.3實踐操作教學法培養和提高學生的動手能力和實際操作技能,是中職數控專業教學的目的。只有在實踐中,學生才能理論聯系實際,將課本知識運用到實踐中來,真正實現操作技能和操作水平的提高。對于數控專業教師來說,采取邊實踐、邊操作、邊教學的方法,能幫助學生更好地理解艱澀的課本知識,并在具體的實踐操作中,將知識和技術融會貫通,更好地適應以后生產一線的工作。以數控專業的數控編程課為例,采用邊教、邊學、邊練的教學模式,通過對機床程序的實際演練和利用數控模擬軟件進行的程序輸入、編輯、修改、調試以及運行,同學們對生產一線的環境和加工工藝的編排有了真實而全面的認識,鞏固了基礎知識,并在實踐中提高了操作技能,為將來參加生產一線的工作夯實了基礎。
3.2.4教學環境建設傳統的數控技術應用專業教學所使用的教室一般都有理論學習場所、實踐學習場所、網絡學習場所、計算機模擬實訓教室等的區分,從某種程度上而言,這種教學場所的割裂將學生的理論知識學習與實踐操作相隔離,不能有效地幫助學生在理論學習的基礎上通過實踐來鞏固,也無法在實踐環境中很好地利用理論來做指導,使得理論與實踐能夠融會貫通。對于實踐操作性強、技術復雜的數控技術應用課程的教學而言,單獨設置專門的理論課教室與實踐課教室就更顯得突兀,如計算機輔助數控加工模擬教學是更加偏重于理論還是技能,教師沒有給出明確的分界線。顯然這不能滿足工學結合一體化教學的需要。因此,對于專業教室的設計而言,應當要避免重蹈覆轍,盡可能將理論教學與實踐教學融于一體。以計算機模擬實訓教室的建設為例,該教室的主要作用在于教導學生用計算機模擬數控加工工作過程,因此,教師需要配備計算機硬件和CAD/CAM軟件。同時,在教學的過程中,教師出于對該模擬內容的理論講解與實操引導還應當配備一定的多媒體設備。計算機硬件的數量以一個教學班為基準,每臺計算機配備二維與三維CAD繪圖軟件、CAM自動編程軟件、數控加工模擬軟件等。教師在進行計算機模擬教學時,需要提前準備好模擬實訓項目,并利用多媒體,如大屏幕投影、計算機來開展現場講學,在學生進行計算機模擬實訓時,進行現場指導。