□劉有余，許德章

( 安徽工程大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

精品課程建設(shè)是教育部高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的重要組成部分，旨在建設(shè)一批具有一流教師隊(duì)伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理等特點(diǎn)的示范性課程[1]。我校自1992年開設(shè)“數(shù)控技術(shù)”課程，經(jīng)過近二十年的不懈努力，1998年定為專業(yè)必修課，2005年評(píng)為校級(jí)優(yōu)秀課程，2006年評(píng)為校級(jí)精品課程，2007年獲批為安徽省精品課程，又經(jīng)過四年的重點(diǎn)建設(shè)，現(xiàn)已取得一定成效。本文總結(jié)與介紹該課程建設(shè)中的實(shí)踐與探索。

一、課程地位及建設(shè)目標(biāo)

數(shù)控機(jī)床是利用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種方法，綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電氣傳動(dòng)、精密測(cè)量、機(jī)械制造和管理信息等技術(shù)，是自動(dòng)化機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等高新技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著科技的飛速發(fā)展，以數(shù)控技術(shù)為核心的現(xiàn)代制造技術(shù)正逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)，數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用和推廣，使得數(shù)控技術(shù)越來越顯示出其重要性。

“數(shù)控技術(shù)”是一門理論性與實(shí)踐性并重的課程，是機(jī)械類和近機(jī)類本科專業(yè)必修的主干專業(yè)課之一，該課程在我國(guó)各高校開設(shè)歷史不長(zhǎng)，且課程內(nèi)容更新較快，因而是各高校重點(diǎn)建設(shè)課程[2]。近年來，根據(jù)我校辦學(xué)層次、特色，及學(xué)科優(yōu)勢(shì)，我們進(jìn)行立體化、全方位建設(shè)，以“培養(yǎng)德、智、體、美等全面發(fā)展的, 適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)需要, 從事數(shù)控加工設(shè)備研發(fā)、使用、維護(hù)和生產(chǎn)管理等應(yīng)用型高級(jí)專門人才”為專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生掌握數(shù)控技術(shù)的基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)，了解現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的理論和方法，學(xué)會(huì)數(shù)控加工工藝處理和手工編制數(shù)控程序的能力，并培養(yǎng)學(xué)生達(dá)到正確使用數(shù)控設(shè)備的能力。

二、“數(shù)控技術(shù)”課程建設(shè)

(一)教學(xué)內(nèi)容

1.課程內(nèi)容體系的重構(gòu)。“數(shù)控技術(shù)”課程體系包括理論課(“機(jī)床數(shù)控技術(shù)”)、實(shí)驗(yàn)課(“數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)”)和實(shí)踐課(“數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)”或“數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)”)。分專業(yè)背景因材施教，課程配置如圖1所示。理論課(40學(xué)時(shí))以數(shù)控加工信息流為主線進(jìn)行教學(xué)，主要講授：數(shù)控加工工藝、數(shù)控加工編程、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床故障診斷及維護(hù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、數(shù)控輪廓控制原理、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)裝置等。對(duì)機(jī)制、車輛等偏機(jī)類專業(yè)側(cè)重于前四項(xiàng)(占用30學(xué)時(shí))；對(duì)測(cè)控等偏電類專業(yè)側(cè)重于后四項(xiàng)(占用30學(xué)時(shí)，圖1中加粗顯示)。實(shí)驗(yàn)課(8學(xué)時(shí))在所設(shè)6個(gè)項(xiàng)目中選做3項(xiàng)，圖1中左側(cè)3項(xiàng)供偏機(jī)類專業(yè)選用，右側(cè)加粗3項(xiàng)供偏電類專業(yè)選用?！凹庸ぶ行木C合加工實(shí)驗(yàn)”和“數(shù)控插補(bǔ)設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)”分別是綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐課分專業(yè)設(shè)置，偏機(jī)類專業(yè)進(jìn)行三周的“數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)”，有三大類課題，主要實(shí)踐各類零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)、手工及自動(dòng)編程，各類機(jī)床的操作方法。偏電類專業(yè)進(jìn)行兩周的“數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)”，也有三大類課題，主要實(shí)踐數(shù)控刀補(bǔ)、插補(bǔ)，及代碼編譯等模塊的實(shí)現(xiàn)。

圖1 課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)圖

2.教學(xué)內(nèi)容組織方式。理論課以教學(xué)與自學(xué)兩種方式進(jìn)行，編程指令以法拉克系統(tǒng)為主進(jìn)行，輔以介紹華中數(shù)控系統(tǒng)，“伺服系統(tǒng)”等章節(jié)僅作原理性介紹，不局限某些教材作過多的硬件電路介紹。受學(xué)時(shí)所限，“位置檢測(cè)裝置”與“故障診斷及維護(hù)”僅介紹基本理論與方法，詳細(xì)內(nèi)容以教師安排引導(dǎo)，學(xué)生自學(xué)，集中答疑的形式進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)教學(xué)摒棄傳統(tǒng)演示驗(yàn)證模式，強(qiáng)化綜合性、設(shè)計(jì)性、探索性實(shí)驗(yàn)[3]，發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和啟迪創(chuàng)新意識(shí)?！皵?shù)控加工實(shí)訓(xùn)”和“數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)”讓學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)、靈活采用相關(guān)方法自主進(jìn)行；對(duì)學(xué)生按課題性質(zhì)分組，實(shí)行一人一題方式。

(二)教學(xué)條件

1.教材使用與建設(shè)。本著因材施教的原則，根據(jù)授課對(duì)象的不同，本課程采用的主講教材有兩套：偏機(jī)類專業(yè)采用筆者主編的《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》；偏電類專業(yè)采用筆者主編的《數(shù)控技術(shù)》。另外，我們還選用張建鋼等編著的《數(shù)控技術(shù)》作為參考教材。教材建設(shè)注重與教學(xué)內(nèi)容改革、課程體系改革、教學(xué)方法和手段改革、人才培養(yǎng)模式和教育思想觀念轉(zhuǎn)變結(jié)合起來，以專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)為根據(jù)，以課程大綱為指導(dǎo)，在理論知識(shí)上包含數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)理論，在實(shí)踐能力上培養(yǎng)編程、操作與維護(hù)、測(cè)試與調(diào)整等基本技能，并在重視能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上促進(jìn)學(xué)生整體素質(zhì)的提高。

課程組結(jié)合學(xué)校實(shí)際教學(xué)條件，遵循能力培養(yǎng)規(guī)律，還組織編寫了系列配套實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教材：《數(shù)控加工工藝與編程》、“數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書”、“數(shù)控技術(shù)分級(jí)實(shí)訓(xùn)大綱”、“數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書”，這些教材較好地實(shí)現(xiàn)了能力培養(yǎng)目標(biāo)。

2.擴(kuò)充性資料使用情況。為促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，課程組還編制了多種擴(kuò)充性資料。如：“數(shù)控技術(shù)習(xí)題集”、“數(shù)控技術(shù)試題庫(kù)”、“數(shù)控機(jī)床操作錄像”、“數(shù)控技術(shù)CAI課件”；同時(shí)，筆者開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“數(shù)控技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)軟件”，使抽象的教學(xué)形象化，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，降低了學(xué)習(xí)的難度。教研室擁有西門子和法拉克系統(tǒng)的各類技術(shù)手冊(cè)，作為教學(xué)參考資料，教研室將若干年對(duì)外提供技術(shù)服務(wù)的生產(chǎn)零件實(shí)例的圖紙、工藝卡片、數(shù)控程序提供給學(xué)生課余學(xué)習(xí)，典型零件的示例做成展板供現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)使用。

3.實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境?！跋冗M(jìn)數(shù)控和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”的“數(shù)字化設(shè)計(jì)制造實(shí)驗(yàn)室”面積近800m2，共有設(shè)備：法拉克系統(tǒng)數(shù)控車10臺(tái)、法拉克系統(tǒng)數(shù)控銑10臺(tái)、法拉克系統(tǒng)加工中心2臺(tái)、電火花數(shù)控線切割機(jī)床2臺(tái)、X-Y平臺(tái)10套、快速原型機(jī)2臺(tái)。多媒體教學(xué)機(jī)房配有80臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)，并配有CAXA系列軟件。機(jī)房與數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)通訊，可進(jìn)行分布式數(shù)控加工與實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

4.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境。已開通“數(shù)控技術(shù)”精品課程網(wǎng)站，課程組制作的“數(shù)控技術(shù)”網(wǎng)上資源(課程說明、教學(xué)大綱、授課計(jì)劃表、授課課件、備課筆記、授課教案、虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)軟件、教學(xué)錄像、數(shù)控機(jī)床操作錄像、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、試題庫(kù)、習(xí)題集、歷年試題等)已在我校教學(xué)中得到了應(yīng)用，可自由下載學(xué)習(xí)。課程組已組建“數(shù)控技術(shù)網(wǎng)上論壇”，可及時(shí)回答學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題。課程組與這些網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境動(dòng)態(tài)聯(lián)系，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，以保證教學(xué)內(nèi)容的新穎。

(三)教學(xué)方法與教學(xué)手段

1.教學(xué)方法。課程組根據(jù)本科教育的特點(diǎn)和我校資源現(xiàn)況，探索出很多行之有效的教育教學(xué)方法，應(yīng)用于不同的教學(xué)內(nèi)容中。

(1)講練結(jié)合教學(xué)：將“教、學(xué)、練”融為一體，適于需要較強(qiáng)邏輯思維、而在傳統(tǒng)教學(xué)中較難進(jìn)行的課程內(nèi)容。教師在講清基本概念、基本理論與方法后，布置學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。如在講解“數(shù)控編程指令”時(shí)，介紹完一類編程指令后，就給出相應(yīng)圖紙，由學(xué)生應(yīng)用編程模擬器編制數(shù)控加工程序，仿真模擬檢驗(yàn)是否正確。這種即學(xué)即練的教學(xué)方式，提高了學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

(2)師生互動(dòng)教學(xué)：教師授課中善于提出問題，學(xué)生可進(jìn)行討論或爭(zhēng)論，提出解決方案，教師適時(shí)引導(dǎo)，使學(xué)生從中領(lǐng)會(huì)教師思路，提高分析解決問題的能力，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教育理念。如在講解“刀具補(bǔ)償”時(shí)，教師可讓學(xué)生思考使刀位點(diǎn)沿工件輪廓正確運(yùn)動(dòng)的兩種方式，并展開討論，從而說明刀具補(bǔ)償功能的作用。

(3)案例剖析教學(xué)：數(shù)控加工的零件是千差萬(wàn)別的，我們通過介紹典型零件的加工方法，使學(xué)生能做到舉一反三，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。如介紹“數(shù)控車床編程加工”時(shí)，我們僅剖析一個(gè)典型的加工案例，學(xué)生便能做到對(duì)同類零件加工的觸類旁通。

(4)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物教學(xué)：數(shù)控技術(shù)的某些概念比較抽象，如“數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系”、“對(duì)刀”、“換刀”等，可把教學(xué)地點(diǎn)選到“數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心”，面對(duì)具體的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行講解或操作。這樣有利于把抽象概念具體化，降低學(xué)習(xí)難度。

(5)企業(yè)應(yīng)用技術(shù)講座：現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅猛，課程教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用水平之間存在著滯后性。課程組每年定期從“奇瑞汽車有限責(zé)任公司”、“蕪湖永達(dá)科技有限責(zé)任公司”等技術(shù)先進(jìn)企業(yè)邀請(qǐng)專家來校舉行“企業(yè)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用講座”，以適應(yīng)技術(shù)的快速發(fā)展。

(6)雙語(yǔ)教學(xué)：課程部分章節(jié)可實(shí)行雙語(yǔ)教學(xué)，如：“數(shù)控加工編程”和“計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置”簡(jiǎn)單易懂，可結(jié)合法拉克英文操作系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)。不會(huì)造成學(xué)生理解上的困難，同時(shí)，也利于培養(yǎng)學(xué)生閱讀英文數(shù)控文獻(xiàn)的能力。

2.教學(xué)手段。

(1)多媒體教學(xué)輔以傳統(tǒng)教學(xué)：課程許多內(nèi)容如“數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)”、“孔加工的數(shù)控編程”等復(fù)雜抽象，采用了多媒體輔助教學(xué)，有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果。課程組開發(fā)制作出二維、三維模擬動(dòng)畫和數(shù)控加工操作視頻。這些教學(xué)資源輔以傳統(tǒng)教學(xué)手段，極大提高了教學(xué)效果。

(2)軟件仿真教學(xué)：課程有些內(nèi)容如“數(shù)控輪廓控制原理”、“數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)裝置”等復(fù)雜難學(xué)，為改變當(dāng)前教學(xué)中“紙上談兵”現(xiàn)象，筆者開發(fā)的“數(shù)控技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)軟件”，采用實(shí)驗(yàn)和課堂演示的方式，把復(fù)雜的原理仿真出來，通過調(diào)節(jié)基本參數(shù)演示結(jié)果，讓學(xué)生在實(shí)踐中理解參數(shù)涵義。

(3)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)：利用“精品課程網(wǎng)”和“數(shù)控技術(shù)網(wǎng)上論壇”平臺(tái)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。

三、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過安徽省精品課程建設(shè)，“數(shù)控技術(shù)”目前已形成鮮明特色：把握專業(yè)方向，適應(yīng)學(xué)校發(fā)展，順應(yīng)企業(yè)需求；師資力量雄厚，教學(xué)科研成果豐厚，教學(xué)資料豐富，教學(xué)效果良好；實(shí)驗(yàn)設(shè)施完備，實(shí)踐教學(xué)條件良好。今后,我們將深化課程教學(xué)改革，以“國(guó)家精品課程”為奮斗方向,在教材建設(shè)、師資隊(duì)伍、教學(xué)方式、教學(xué)成效等方面科學(xué)規(guī)劃，建成省內(nèi)外取得公認(rèn)的教學(xué)水平高、教學(xué)效果好，產(chǎn)生一定影響的且符合我校發(fā)展目標(biāo)定位的精品課程。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.關(guān)于啟動(dòng)高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程精品課程建設(shè)工作的通知[Z].教高，[2003]，1號(hào).

[2]周建平.精品課程“數(shù)控技術(shù)”建設(shè)過程中的探索[J].高等理科教育,2009,(1):126-129.

[3]茍向鋒,楊晉,陳德道,王小榮.開放式綜合性數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2011,(3):137-144.

[4]許德章,劉有余.機(jī)床數(shù)控技術(shù) [M].合肥:中國(guó)科技大學(xué)出版社,2011.

[5]何雪明,吳曉光,劉有余.數(shù)控技術(shù)(第二版)[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2010.

[6]吳曉光.數(shù)控加工工藝與編程[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2010.

[7]劉有余,王立濤,付立新,許德章.虛擬數(shù)控軌跡仿真系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2009,(5):66-69.