陶亮亮

(江蘇省東海中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 東海 222399)

0 引言

隨著我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)數(shù)控技術(shù)要求越來越高，對(duì)數(shù)控技術(shù)技能型人才需求日益凸顯。教學(xué)過程中，數(shù)控專業(yè)課程的教學(xué)方法、教學(xué)手段及教學(xué)環(huán)境的質(zhì)量直接影響學(xué)生專業(yè)知識(shí)掌握和技能水平，且需要必要的數(shù)控機(jī)床和實(shí)訓(xùn)時(shí)間保證，但傳統(tǒng)的數(shù)控專業(yè)課程教學(xué)資源有限，無法完全滿足數(shù)控技能人才培養(yǎng)的需要，是數(shù)控技能人才培養(yǎng)所面臨的突出問題。數(shù)控仿真軟件是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及機(jī)械加工技術(shù)于一體，模擬數(shù)控加工過程為主要功能的數(shù)控專業(yè)教學(xué)資源，通過高度還原實(shí)景、三維動(dòng)態(tài)仿真及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)加工等模擬數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)功能和操作流程，切實(shí)解決教學(xué)資源不足，全面滿足數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求[1-3]。

1 中職院校數(shù)控教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 師資力量不足

隨著裝備制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造企業(yè)得到普及化應(yīng)用，對(duì)數(shù)控技術(shù)技能型人才需求日益凸顯，對(duì)中職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)的要求也越來越高。但由于我國(guó)中職院校歷史性的師資結(jié)構(gòu)、學(xué)科分類和資源分配等因素，部分中職院校數(shù)控專業(yè)是傳統(tǒng)機(jī)電一體化專業(yè)或機(jī)械加工專業(yè)過渡而來的，存在專職教師老齡化嚴(yán)重、技術(shù)技能型人才短缺、教育教學(xué)資源陳舊、數(shù)控機(jī)床設(shè)備不足等問題，嚴(yán)重影響中職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)質(zhì)量和數(shù)學(xué)能力的全面發(fā)展。

1.2 教學(xué)方式單一

隨著中職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)改革的實(shí)施，現(xiàn)代化數(shù)控專業(yè)教學(xué)模式不斷探索和實(shí)施，但是部分中職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)仍停留在傳統(tǒng)的教學(xué)方式上，教師在課堂上占主導(dǎo)地位，以滿足教學(xué)大綱的知識(shí)點(diǎn)作為教學(xué)過程的重中之重，學(xué)生在課堂上缺乏對(duì)知識(shí)思考，以一位教師、一臺(tái)機(jī)床、多人一組作為傳授知識(shí)的模式。為了滿足專業(yè)技能的考核，單純地記錄專業(yè)知識(shí)、學(xué)習(xí)操作方法、忽視專業(yè)技能訓(xùn)練、知識(shí)方法轉(zhuǎn)化與理論聯(lián)系實(shí)際等相結(jié)合，導(dǎo)致中職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)效率低，學(xué)習(xí)效果差等問題突出。

1.3 教學(xué)模式陳舊

隨著國(guó)家對(duì)技術(shù)技能型人才重視程度增加，高職院校和中職院校的社會(huì)地位不斷得到提升，國(guó)家和地方財(cái)政的投入逐步增加，職業(yè)院校的教學(xué)模式不斷深化與調(diào)整。但是部分中職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)仍停留在先講理論再進(jìn)行實(shí)踐操作的傳統(tǒng)教學(xué)模式上，無法適應(yīng)職業(yè)院校生源的文化素質(zhì)基礎(chǔ)不足、生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏的主觀問題，職業(yè)院校課堂教學(xué)，往往是教師講的頭頭是道，學(xué)生聽的昏昏欲睡，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容和教材上的知識(shí)完全沒有興趣，缺少學(xué)生的實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)，嚴(yán)重影響中職院校數(shù)控專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣激發(fā)及專業(yè)技能的強(qiáng)化[4-5]。

2 數(shù)控仿真軟件在中職教學(xué)中應(yīng)用必要性

目前，中職院校數(shù)控教學(xué)仍存在很多問題，數(shù)控專業(yè)教學(xué)過程中，在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)持續(xù)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)境和實(shí)際操作學(xué)時(shí)的優(yōu)化。數(shù)控仿真軟件是打破傳統(tǒng)教學(xué)模式，促進(jìn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合的紐帶，以數(shù)控仿真軟件作為中職院校數(shù)控教學(xué)的實(shí)踐平臺(tái)，通過計(jì)算機(jī)圖形轉(zhuǎn)換模擬數(shù)控機(jī)床對(duì)零件的仿真操作和虛擬加工過程，并對(duì)仿真加工后零件的正確性進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，對(duì)中職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[6-8]。

2.1 有利于熟悉機(jī)床基本操作

中職院校傳統(tǒng)數(shù)控專業(yè)教學(xué)過程中，一位教師演示講解、一臺(tái)機(jī)床循環(huán)運(yùn)動(dòng)、多名同學(xué)圍觀學(xué)習(xí)、一個(gè)環(huán)境多個(gè)項(xiàng)目同時(shí)教學(xué)等，導(dǎo)致每一位學(xué)生注意操作熟悉數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)床操控面板及基本操作流程需要耗時(shí)較長(zhǎng)，教學(xué)效率較低。數(shù)控教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控仿真軟件，通過數(shù)字化虛擬仿真環(huán)境，具有與真實(shí)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)完全相同的仿真功能，一比一還原的數(shù)控機(jī)床操控面板，高度仿真的數(shù)控刀具、刀架、夾具及機(jī)床附件，通過計(jì)算機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)真實(shí)模擬數(shù)控刀具切換、工件裝卡、主軸運(yùn)動(dòng)、切削加工、工作運(yùn)動(dòng)，動(dòng)態(tài)觀察實(shí)際的加工流程，且數(shù)控仿真軟件具有撞刀判斷、超行程保護(hù)功能及誤操作報(bào)警功能等。在同一教學(xué)環(huán)境中，學(xué)生可同時(shí)操作，反復(fù)練習(xí)，模擬加工，有利于熟悉數(shù)控機(jī)床的基本操作，掌握基本加工技能，為數(shù)控機(jī)床的實(shí)際操作打下了扎實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 有利于熟悉多種機(jī)床與系統(tǒng)

隨著數(shù)控機(jī)床發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)和種類不斷更新，中職院校數(shù)控專業(yè)的教學(xué)過程中，要求學(xué)生掌握多種數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的操作技能，由于教學(xué)資源分配和教學(xué)成本等原因，中職院校不可能完全具備多種不同類型數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床，缺乏與時(shí)俱進(jìn)的數(shù)控教學(xué)資源。數(shù)控教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控仿真軟件，通過數(shù)據(jù)資源不斷更新，全面涵蓋實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)普遍應(yīng)用的數(shù)控機(jī)床及數(shù)控系統(tǒng)，依據(jù)企業(yè)實(shí)際需要，適時(shí)調(diào)整相應(yīng)的機(jī)床和系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行數(shù)控專業(yè)教學(xué)，有利于學(xué)生熟悉多種數(shù)控機(jī)床及系統(tǒng)，提高學(xué)生對(duì)不同數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng)適應(yīng)能力，拓寬中職院校學(xué)生的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，滿足不同企業(yè)的就業(yè)需求。

2.3 降低教學(xué)成本，提高學(xué)習(xí)效率

相比普通機(jī)械加工機(jī)床和機(jī)電一體化設(shè)備，數(shù)控機(jī)床種類多、成本高，中職院校數(shù)控專業(yè)的教學(xué)過程中，數(shù)控機(jī)床配件及常用刀具耗損量大，且中職學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力各不相同，初學(xué)者直接操作數(shù)控機(jī)床，經(jīng)常出現(xiàn)刀具撞刀、工件飛出、機(jī)床損壞及材料浪費(fèi)等現(xiàn)象，導(dǎo)致數(shù)控專業(yè)的教學(xué)成本較高，甚至因操作失誤造成機(jī)床故障和安全事故。數(shù)控教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行技能操作訓(xùn)練，通過中職院校CAD/CAM機(jī)房及學(xué)生個(gè)人電腦等，充分保證每一位數(shù)控專業(yè)學(xué)生的操作時(shí)間，緩解中職院校數(shù)控機(jī)床數(shù)量不足問題，降低實(shí)訓(xùn)成本，節(jié)約教育資源，提高實(shí)訓(xùn)效率，避免機(jī)床損壞，保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)安全，改善傳統(tǒng)的中職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)模式和教育教學(xué)資源優(yōu)化配置等，促進(jìn)中職院校數(shù)控專業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2.4 促進(jìn)師生互動(dòng)，提高教學(xué)質(zhì)量

傳統(tǒng)的數(shù)控專業(yè)課堂教學(xué)過程中，數(shù)控專業(yè)教師進(jìn)行演示講解，通常是一位教師負(fù)責(zé)一個(gè)或幾個(gè)班級(jí)，由于數(shù)控專業(yè)學(xué)生數(shù)量較多，難以保證每一位學(xué)生都能“聽的清、看的見”，清晰記錄每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)操作流程和注意事項(xiàng)，導(dǎo)致傳統(tǒng)數(shù)控專業(yè)實(shí)訓(xùn)互動(dòng)性不足，教學(xué)效果不理想。數(shù)控教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控仿真軟件促進(jìn)數(shù)控專業(yè)理論教學(xué)和實(shí)踐操作相互融合，通過仿真軟件一邊演示一邊教學(xué)，讓中職學(xué)生充分理解數(shù)控機(jī)床工作原理、基本運(yùn)動(dòng)和操作方法等，通過仿真軟件動(dòng)態(tài)仿真數(shù)控加工的走刀過程、運(yùn)行軌跡和操作指令等，使中職學(xué)生加深對(duì)數(shù)控加工的認(rèn)識(shí)和加工經(jīng)驗(yàn)的積累，同時(shí)，教師通過自己屏幕上的軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)觀察每位學(xué)生的聽課狀態(tài)，記錄學(xué)生的操作問題，了解實(shí)訓(xùn)教學(xué)的課堂情況等，針對(duì)性的指導(dǎo)每位學(xué)生，實(shí)現(xiàn)教學(xué)同步、師生互動(dòng)交流、使數(shù)控專業(yè)的抽象內(nèi)容形象化，提高中職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)質(zhì)量。

2.5 有利于構(gòu)建科學(xué)評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)數(shù)控專業(yè)考評(píng)過程中，專業(yè)教師的主觀性占比較大，數(shù)控專業(yè)學(xué)生數(shù)量比較多，學(xué)生的某一次操作或某個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生考評(píng)結(jié)果影響較大，無法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)客觀公正的評(píng)價(jià)每一位學(xué)生的表現(xiàn)，影響數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)的科學(xué)評(píng)價(jià)。數(shù)控教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控仿真軟件，通過仿真軟件實(shí)時(shí)記錄每一位學(xué)生全過程的聽課狀態(tài)、操作時(shí)間、課堂表現(xiàn)等情況，真實(shí)評(píng)價(jià)每一位學(xué)生的平時(shí)成績(jī)，通過仿真軟件的考評(píng)系統(tǒng)，教師進(jìn)行題庫(kù)隨機(jī)出題，設(shè)置評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，實(shí)現(xiàn)試卷保存、自動(dòng)評(píng)分、成績(jī)查詢和數(shù)據(jù)分析，有利于構(gòu)建科學(xué)合理的數(shù)控專業(yè)教學(xué)評(píng)價(jià)體系，對(duì)每一位學(xué)生的知識(shí)掌握程度和實(shí)踐操作技能進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。

3 數(shù)控仿真軟件在中職教學(xué)中應(yīng)用思考

數(shù)控仿真軟件在中職數(shù)控專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)中職數(shù)控專業(yè)教學(xué)資源不足，無法完全滿足數(shù)控技能人才培養(yǎng)需求，對(duì)中職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)的健康、可持續(xù)發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。但與真實(shí)數(shù)控專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)相比，首先，數(shù)控仿真軟件實(shí)訓(xùn)是模擬理想的加工過程，數(shù)控專業(yè)學(xué)生通過數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行毛坯零件裝卡、功能演示、數(shù)控編程和操作訓(xùn)練，經(jīng)常忽視實(shí)際加工過程中毛坯件選擇、刀具的選用、零件的裝夾、工藝規(guī)程等機(jī)械加工問題，導(dǎo)致實(shí)踐操作環(huán)節(jié)出現(xiàn)工件質(zhì)量較差、打刀、撞刀等不規(guī)范和不安全現(xiàn)象；其次，仿真軟件是利用智能化的計(jì)算機(jī)完成數(shù)控加工各個(gè)流程，出現(xiàn)問題會(huì)及時(shí)報(bào)警，提示操作者注意或自動(dòng)停止加工，容易讓學(xué)生放松對(duì)安全生產(chǎn)的要求，導(dǎo)致實(shí)踐操作環(huán)節(jié)出現(xiàn)損壞機(jī)床，甚至人身安全事故。因此，對(duì)數(shù)控仿真軟件在中職教學(xué)中合理應(yīng)用的幾點(diǎn)思考。

3.1 仿真教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)時(shí)間合理安排

中職數(shù)控專業(yè)教學(xué)是理論教學(xué)模塊和實(shí)踐教學(xué)模塊相結(jié)合的教學(xué)模塊。在教學(xué)內(nèi)容安排上，首先，學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)理論課程學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)數(shù)控專業(yè)基礎(chǔ)編程和加工工藝方面的理論知識(shí)，掌握數(shù)控專業(yè)常用的編程指令和編程方法；其次，學(xué)生利用數(shù)控專業(yè)仿真軟件進(jìn)行模擬實(shí)踐，讓學(xué)生及時(shí)掌握理論知識(shí)和實(shí)際操作過程中的操作要點(diǎn)，滿足大部分學(xué)生對(duì)知識(shí)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的學(xué)習(xí)愿望；最后，合理安排教學(xué)資源和學(xué)生課時(shí)，通過實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)與數(shù)控機(jī)床相結(jié)合，進(jìn)行真實(shí)工件的加工，通過仿真教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)時(shí)間合理安排，全面提高中職學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和專業(yè)技能。

3.2 數(shù)控仿真軟件規(guī)范使用

中職數(shù)控專業(yè)教學(xué)中數(shù)控仿真軟件可實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的全過程，教學(xué)大綱要嚴(yán)格規(guī)范教學(xué)流程，教師按實(shí)際生產(chǎn)要求和操作流程嚴(yán)格要求學(xué)生正確操作仿真系統(tǒng)并計(jì)入考核評(píng)價(jià)體系，讓學(xué)生做到“合理選擇毛坯零件、正確零件工裝、合理選擇切削用量、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控加工工藝”的規(guī)范操作流程，進(jìn)行仿真訓(xùn)練和仿真軟件的使用；在教學(xué)的過程中，教師按著實(shí)際生產(chǎn)要求和操作流程嚴(yán)格實(shí)施，及時(shí)提示學(xué)生各個(gè)環(huán)節(jié)的操作方法和操作技巧，明確仿真訓(xùn)練與實(shí)際加工不同，詳細(xì)講解說明注意事項(xiàng)，防止實(shí)操中出現(xiàn)問題。在中職數(shù)控專業(yè)教學(xué)中，科學(xué)、合理、規(guī)范應(yīng)用仿真軟件服務(wù)數(shù)控專業(yè)教學(xué)，并在軟件應(yīng)用過程更好地解決實(shí)訓(xùn)問題，促進(jìn)數(shù)控專業(yè)仿真訓(xùn)練與實(shí)踐訓(xùn)練協(xié)同發(fā)展。

4 結(jié)論

通過中職院校數(shù)控教學(xué)現(xiàn)狀分析，深入探討了數(shù)控仿真軟件在中職教學(xué)中應(yīng)用必要性，并對(duì)數(shù)控仿真軟件在中職教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了思考，為數(shù)控仿真軟件在中職數(shù)控專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用具有參考價(jià)值。