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关键词:数控车削加工 一体化课程 教学改革
1 课程改革的必要性
对于数控加工专业而言,在传统的学科式课程体系中,一般是先上完《数控技术》和《数控加工工艺与编程》等专业理论课,再安排《数控加工实训》等的实训课程,这种课程模式存在的不足之处有理论课和实践课知识结构较单一,课程之间的知识有重复,且理论学习脱离实践活动,需要学生具有很好的抽象思维和擅长先理论后实践的演绎式学习方式。但这种学习模式恰是中技学生最不擅长的,他们对脱离实践活动的理论学习有很大困难,造成学生难学、难懂,甚至厌学,教学质量和教学效果不理想。因此,应对课程进行一体化教学改革,以切实提高人才培养的质量。
2 课程改革的理念
所谓工作过程是“在企业里为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序”。理实一体化教学是将专业理论知识、专业技能和对学生的职业素养的培养进行合理整合,融为一体,充分调动和激发学生学习兴趣的一种教学方法,符合当代技工院校学生的学习特点。
基于工作过程的“零件的数控车削加工”理实一体化课程教学改革就是将数控加工工艺、数控程序编制和数控机床操作进行有机融合,以国家职业标准和岗位需要为依据,以综合职业能力培养为目标,以典型、真实的产品为载体,以学生为中心,根据典型工作任务和工作过程设计课程内容,按照工作过程的顺序和学生自主学习的要求进行教学设计并安排教学活动,将“工”和“学”结合在一起,实施理实一体化教学,让学生通过完成一项项工作任务,并以职业人的身份在工作的过程中学习,从而获得专业知识和技能以及职业意识和方法。
3 课程改革的具体实践
3.1 以综合职业能力为主线,确定课程目标
“零件的数控车削加工”课程是广州市高级技工学校模具数控专业的核心课程之一,对学生综合职业能力的培养起着重要的支撑作用,因此课程目标的确定除应体现对学生专业能力的培养外,还应体现对学生职业能力的培养。例如:“能按照车间安全防护规定,正确穿戴劳保用品”,可培养学生的安全意识;“能按车间现场管理规定,正确放置零件,并送检”,可培养学生的规范操作能力;“能对零件进行自检,并判断是否合格”,可培养学生的质量意识;“通过查阅资料,能表述零件的用途和功能”,可培养学生的自主学习能力;等。
3.2 以数控车削加工的典型工作任务为线索,设计课程内容
3.2.1 教学载体的选择和学习情境的确定
一体化课程的教学内容是通过学习情境来反映的。学习情境是用于学习的“情形”和“环境”,它在工作任务及其工作过程的背景下,将理论知识、实践技能与实际应用环境结合在一起的“小型”的主题学习单元。因此,应从典型工作任务出发,寻求主题单元的载体来设计教学内容。
数控加工的典型工作任务是不同类型零件的加工工艺和程序编制以及加工实施。因而在设计教学内容时,应以车削加工的典型零件为载体。经与企业实践专家的研讨和论证,遴选5个典型的真实产品作为教学载体,分别是:导柱(阶梯轴件)、定位套(阶梯套件)、把手(螺纹轴件)、螺套(螺纹套件)、气缸连接头(螺纹轴套件),形成了涵盖“国家职业标准”中级数控车工水平的、难度呈现螺旋式上升的产品加工案例集。
在确定典型工作任务的基础上,确定数控车削加工工作任务中涉及的理论知识和实践知识,剔除学生已具备的知识或重复的内容,最后确定学习内容。
根据载体的遴选结果和确定的学习内容,本课程设计了6个学习情境,分别是:
①认识数控车削加工;
②导柱的数控加工;
③定位套的数控加工;
④把手的数控加工;
⑤螺套的数控加工;
⑥气缸连接头的数控加工。
其中,学习情境①是模拟学生在实习期刚进入企业车间岗位后对数控车床的结构、操作面板等进行学习,在师傅的指导下对数控车削加工形成初步认识;学习情境②至⑥是基于真实产品的项目教学,难度呈递进关系。
3.2.2 以工作过程的顺序来设计学习情境的教学环节
3.2.2.1 以工作过程的顺序来设计学习情境的教学环节,使学生在工作中获取专业知识和技能以及工作经验。
对于数控加工而言,“编制数控加工工艺”、“编制数控程序”以及“零件加工”是工作的流程和主线。在教学中,以六步法“资讯、决策、计划、实施、检查、评估”为参照,采用与生产工艺同样的工作流程,将每一个学习情境分解为“零件的工艺性分析、制定工艺方案、编制程序及仿真加工、现场数控加工、零件的检测与质量分析、工作总结与评价”6个教学环节,进行教学过程设计及实施,让学生在“做中学、学中做,做学合一”中获取专业知识和技能以及工作经验;同时在内容安排上以工作过程为主线,将学科体系中的单一课程结构,将公差、材料、数控编程、数控加工等相关知识融入到整个教学过程中。
3.2.2.2 采用“先做后学”的方式来设计入门学习情境②的教学环节,以降低学习的难度,引导学生入门。
中技学生的实践学习强于理论学习,喜欢动手。由于“编制数控加工工艺”和“编制数控程序”两个工作涉及的理论知识多、实践性强,而“零件加工”的技能性强,因此在入门教学中如果采用正向工作流程来实施教学,学生难以理解,教学效果不理想。但如果采用“先做后学”的理念,反其道而行,逆向安排入门学习情境②“导柱的数控加工”的学习环节,可以降低学习的难度,引导学生入门,具体安排为:①明确工作任务;②仿真加工;③现场加工;④零件的检测与质量分析;⑤零件数控加工工艺与数控程序的学习;⑥工作总结与评价。此安排的目的有两点:一是让学生在入门时,先学习“零件加工”,通过“做”来熟悉数控车床操作加工零件的基本过程和方法(不要求学生会编工艺和程序,零件的工艺文件与数控程序均由教师提供,且数控程序已录入到数控车床中),然后再来“学”数控工艺和数控程序的编制,由于有了操机的实践知识和经验,学生可以更容易学习理解数控工艺和数控程序的知识,;二是在“现场加工”前安排“仿真加工”,是为了加强实战前的演习,提高安全性,减少出现学生在初学时直接在数控机床上操作可能出现的撞坏刀具或机床,甚至因操作失误对学生造成人身危害的现象。
3.2.3 课程学习考核评价设计
课程学习考核评价不是选拔赛,甄选优等生,而是为了每一个学生的提高与发展。本课程改变传统评价方法,注重学生学习的过程评价,引入企业质量评价方式,建立过程性评价与结果性评价并重的评价体系,提升学生的职业素养,措施包括:①结合“国家职业标准”,数控车工(中级)的考核成绩就是课程成绩,不再设课程考核;②在“现场数控加工”的学习活动环节中,引入企业的《自检记录表》让学生对自己的工作成果进行检查,树立在加工过程中的质量控制意识,如表1所示;③在“零件的检测与质量分析”学习活动环节中,引入企业用于质量检验和控制的《QC质控表》,作为检验学生操作结果的评价方式,由学生担任质检员,对他人的工作成果进行组内互检,培养学生的产品质量意识,如表2所示;④在 “工作总结与评价”学习活动环节中,借助《工作过程自评表》,引导学生反思自己的工作过程是否做到了规范操作和安全操作,引导学生关注自己的工作习惯、工作态度和工作纪律,以加强职业素养养成的培养,如表3所示。
3.3 教学实施
在教学过程中,始终贯穿以学生为主体、教师主导的原则来实施理实一体化教学,并随着学习的推进,采取“手把手、放开手、育巧手、手脑并用”的教学方法,即第一、二个情境由教师“手把手”地教,学生对知识进行简单复制;从第三个情境开始,教师的示范逐步减少,而学生的自主学习逐步增多,教师可以“放开手”让学生发挥自己的聪明才智,这样不仅能培养学生的职业技能,还能培养学生的自学能力、创新能力和可持续发展能力。在教学过程中,还采用“分组实施”的方法,给每个学生分配了一套模拟仿真设备,每5位学生一台实际加工设备,实行轮换操作、分工合作;采用角色扮演法,将学生分成5人一组,分别担任生产主管、数控工艺员、数控编程员、数控操作员、质量检验员,进行分工协作(每完成一个零件的加工,小组成员即更换角色),培养学生团队协作精神以及合作和交流能力,提升学生的职业素养。运用多媒体、仿真及实践教学等手段,合理设置问题、引导学生积极思考,教师解惑答疑;通过课堂讨论、PPT总结报告等方式,总结、归纳学习内容及成果。
4 结束语
教学实践表明,该课程教学改革提高了学生的学习积极性,学生的技能水平以及职业意识和职业素养相比以往有了较大的提升。但在教学的实践过程中,也有一些问题需要继续深入思考,例如:课程强调“做中学”,并以“做”为核心,必然要在一定程度上削减理论知识,这可能影响学生的可持续发展。
参考文献:
[1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京:清华大学出版社,2009:6.
[2]李木杰.技工院校一体化课程体系构建与实施[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2012:129.
[3]马明娟.基于工作过程的理实一体化教学探索[J].职业教育研究,2014(2).
1、能够掌握数控基础理论模块:
1.1、数控基础理论部分:在编制教材时,这是数控操作很重要的一个理论基础模块。
1.2、这个模块的教学目标:主要让学生掌握数控加工基础理论,为实作打下足够的理论基础。
1.3、模块的教学内容包括:
数控机床的产生、发展、组成、分类、特点、数控机床的坐标系。工序的划分及必备的工艺基础知识,包括切削用量及工装设备的选择的基础知识。
安排教学时数:20学时。
通过这个模块,学生要有对数控车床的最基本的认识,对数控编程要有最一个感性的理解。
2.能够掌握数控操作入门模块:
2.1、数控操作入门,让学生熟悉数控机床的各种运动状态,掌握坐标系在实作时的实质含意。要求学生不是要学得快,而是要学得好。进而让教学的内容更丰富,一方面手动操作数控机床,要求学生熟练掌握数控机床的结构及运动状态,坐标方向,并能用手动的方式加工简单零件;另一方面定义工件坐标系,要求学生能够独立建立工作坐标系,并能自动加工简单零件,要求手动切断。
2.2、教学课时:20学时(包括相关的理论课时)。
相关的理论教学是要学生在实际的操作和现场充分认识数控车床的结构及运动状况,为其自动操作打下坚实的基础,这是专门针对现在的学生空间理解能力弱而设定的一个模块。
3.掌握单把刀具自动加工模块:这是数控操作基础的升华过渡模块
3.1、单把刀具自动加工模块让学生能够完全独立地建立工作工件系并自动加工一些简单的零件,并能够掌握怎样在加工中保证加工精度的基本知识,要求学生能够独立磨外圆刀。
3.2、单把刀具自动加工模块教学内容:
3.2.1、阶梯小轴的加工。要求能独立编制简单零件的自动加工程序并完成自动加工过程。用手动的方式切断。并在实践中进一步理解加工阶段的划分原则及切削用量的选择原则,以达到要求的加工精度。
3.2.2、实训课题二:锥度的加工。
3.2.3、实训课题三:圆弧面加工。
3.2.4、实训课题四:圆角及倒角的加工。
3.3、教学课时:40学时(包括相关的理论课时)。
原本在数控加工中是不能截然的将单把刀和多把刀的自动加工分开,但是由于我们是针对特殊的群体,基础特别薄弱的学生,所以我认为在教学中设定这个模块有助于学生深入理解数控程序的编定方法及自动加工过程中一些技巧。而且通过实践教学确实取得了很好的效果,基本上所有的学生都能掌握最基本的自动加工程序及工件坐标系的确定,起到了很好的过渡作用。
4.多把刀具自动加工模块:这是数控操作的深化模块
4.1、多把刀具自动加工模块,让学生能够编制较为复杂零件的数控程序并能使用多把刀具自动加工一些较为复杂的零件,并能进一步掌握怎样在数控加工中保证加工精度的方法。
4.2、这个模块的的教学内容:
4.2.1、实训课题一:对刀的操作(对切断刀)。要求学生能够独立对刀,保证两把刀具的坐标同一性,并用两把刀具自动加工简单外圆,不要求切断。
4.2.2、实训课题二:切槽及切断加工。要求学生能够独立编制切槽及切断程序。并自动加工零件,要求自动切断。
4.2.3、实训课题三:切宽槽加工。要求学生能够独立编制切宽槽程序,并自动加工及切断零件。
4.2.4、实训课题四:螺纹加工。要求学生能够对螺纹刀具,保证多把刀具的坐标同一性。能够编制简单螺纹零件的程序并自动加工及切断。
4.2.5:内凹圆弧的加工。要求学生掌握内凹圆弧的编程方法,并自动加工内凹圆弧。
4.3、教学课时:40学时(包括相关的理论课时)。
在学生掌握了最基本的数控编程及操作技术的前提下,更进一步深化所学的基本知识,使学生对前一个模块的知识理解更深刻,更具体,起到了很好的知识扩展和延伸作用。
5.外轮廓综合零件加工:这个模块为综合训练模块
5.1、外轮廓综合零件加工,要求学生能够熟练编制复杂零件的程序,并自动加工、切断并保证加工质量,熟练掌握多把刀具的对刀操作。
5.2、这个模块的教学内容:
5.2.1、实训课题一:综合零件一加工。要求独立编制复杂零件的程序及自动加工及自动切断,保证加工质量,熟练对刀。
5.2.2、实训课题二:综合零件二加工。要求同上。
5.2.3、实训课题三:综合零件三加工。要求同上。
5.2.4、实训课题四:综合零件四加工。要求同上。
5.3、教学课时:40学时(包括相关的理论课时)。
在这个阶段学生把所学的知识融会贯通,形成完整的知识链,并在操作上达到非常熟练的程度。还可以在这个阶段划分出学生接受知识的层次,以备下一步因材施教。
二.强化训练阶段:(含三个模块)
6.异型表面的加工:这个模块为强化模块(针对优生使用)
6.1、这个模块的教学目标:要求学生能够编制较特殊地一些零件表面的自动加工程序,并能自行选择刀具,初步掌握刀具的一些特殊要求。
6.2、这个模块的教学内容:
实训课题一:较深内凹表面的加工。要求学生掌握异型表面对刀具的特殊要求,并能编制简单异型表面的程序且自动加工。
实训课题二:手柄的加工。能编制较复杂异型零件的加工,满足复杂异型表面对刀具的特殊要求。
实训课题三:葫芦的加工。
7.内孔表面加工:这个模块为强化模块(针对优生使用)
7.1、这个模块的教学目标:要求学生初步掌握对内孔表面的数控编程及自动加工方法。
7.2、这个模块的教学内容:
实训课题一:光孔的加工。要求学生能够独立编制光孔加工程序并完成自动加工,保证加工质量。
实训课题二:圆弧内孔的加工。
实训课题三:螺纹内孔的加工。
8.配合零件的加工:这个模块为竞赛模块(针对竞赛学生使用)
8.1、这个模块的教学目标:要求学生能够加工较复杂的配合零件,并达到相关的配合要求,同时要能独立制作一些必需的专用夹具,刃磨刀具等工装设备。
8.2、这个模块的教学内容:
【关键词】数控加工;仿真系统;应用
随着我围经济的飞速发展,我国制造业装备的自动化水平在不断提高,数控机床的拥有量及在机床中所占的比重大幅度地增加。如何有效地发挥数控机床的使用效率、提高加工质量一直是人们追求的目标。在进行零件数控加工过程中,零件本身的可加工性和数控程序的质量是影响零件加工质量的关键因素。数控程序投人实际加工之前,都必须进行有效的检验。检验数控程序的方法主要有手工检验、试切检验、轨迹显示和计算机仿真等。其中计算机仿真是近年来发展较快,也足最行之有效的方法。我们在综合分析国内外研究现状的基础,对数控加工仿真的若干关键技术进行了研究,以此为基础建立了数控加工仿真系统并应用到教学中。学生利用此系统可以在计算机上模拟加工环境和数控加工的过程,完成NC程序的校验,发现干涉(主要是刀具与工件之间)和过切现象,修改NC程序,通过实际参与,弥补课堂教学的不足。另外,此系统也可用予生产实际。减少加工失误、返工,缩短研制周期,节约资金,提高产品质量和生产效率。
其优点在于:(1)系统完全模拟真实机床的控制面板和屏幕显现可轻松操作。(2)在虚拟环境下对代码的切削状态进行检验操作安全。(3)用户可看到真实的三维加工仿真过程仔细检查加工后的工件可以更迅速的掌握机床的操作过程,过程逼真。(4)采用虚拟机床替代真实机床进行培训在降低费用的同时获得更佳的培训效果,使用更经济。
数控加工仿真系统具有FUNUC、SIEMENS等众多数控系统功能,学生通过在电脑上操作该软件,能在很短时间内就能掌握数控车、铣及加工中心的操作。可手动编程和加工,教师通过网络教学,监看窗口滚动控制,可随时获得学生信息。在教学中还具有多媒体教学的特点。
首先,由于计算机辅助控制系统是以计算机为媒体开发的,所以它的通用性较强。在屏幕上能够显示和机床操作面板一模一样的界面;以动态的模拟显示代替机床实际运行并且还能够提示操作信息,如编程错误信息和操作失误机床碰撞报警信息等。使数控机床的编程操作易于课堂化教学,从而即节省了机床设备和实习消耗、又大大提高了教学效率。
其次,计算机辅助机床控制系统依据计算机强大的显示功能和全中文的结构设计,并配以丰富多彩、自然友好界面显示,使学生一进入本系统就被深深的吸引,从而能够激发学生学习兴趣和动力。模拟演示功能更为真实可靠,图形大小、颜色、观察视角以及刀具的形状等都可由操作者自行设计以满足不同监控要求。当程序执行时,程序段、坐标值、出错信息以及工件与刀具的相对移动的切削过程同时显示在同一窗口内,使操作者能够一目了然,随时监控机床运行的状态体验真实的加工过程。该系统具有机床规格大小设置,可定义刀具形状、切削用量,如数控铣床上钻头、镗刀、球头刀、圆角刀,数控车床上的外圆刀、镗刀、切刀、螺纹刀,可以实时监控刀具加工轨迹及图形缩放控制。机床外形也可显示并具有关门保护、零件加工后的测量和保存视窗作业的功能。
数控加工仿真系统功能较为完善、适于教学的使用。其中语法诊断和模拟示教功能可以使学生进行人机交互式学习。即由学生输入程序,在模拟运行过程中,系统能及时提供错误信息以及刀具相对移动轨迹的显示以及最终加工的立体效果,再由学生经过简单判断就能很容易的发现和修改程序的错误,从而避免教师直接面对学生的指责伤害学生的自尊,也大大减轻了教师批改学生程序作业时的繁重负担。使教师能够集中精力以帮助学生解决实际问题,保证了教学质量使教学效果得到显著提高。
在操作方面,由于数控加工仿真系统采用了与数控机床操作系统相同的面板和按键功能,并且使用数控加工仿真系统在操作中即使出现人为的编程或操作失误也不会危及机床和人身安全,反而学生还可以从中吸取大量的经验和教训。所以说它是初学者理想的实验、实践工具,只要经过短期的专门训练,学生很快就能够适应数控系统的实际操作方法,从而为以后的技能的进一步深造打下了坚实的基础。由于我们注意到了它在这一方面具有的优越特点,而且根据学校教学改革的要求,我们尽力把它运用到我校无断层教学模式中。比如,我们在数控机床实操训练之前开发了编程模拟操作课程,并且专门编著了《数控机床编程与模拟操作》,在内容上突出了理论和实践的关系,为我校填补了在这一方面的空白。至此,我们将理论与实践有机的结合在一起边讲授边练习,使讲过的知识及时应用于实践中,不但加深了学生对理论知识的理解而且在模拟操作的同时对数控机床的操作方法上也具备了相当水平的实践基础。在教学中边教边学、边学边做、在学中做、在做中学,学生的积极性被调动起来,老师也在繁锁教学活中得到解放和学生一样都感到非常轻松,大大提高了教学效果。学生的编程与操作能力也有了非常明显的效果,在数控等级工考试中合格率达到,学生成绩相当优秀,得到相关老师及校领导一至好评。
随着仿真软件的较快发展,只有在教学当中合理、科学、有效、有选择地利用仿真软件才能使之为教学服务。我们不能把软件仿真作为理想的、真实的模型来认识,而只能将其作为认识事物的中介与桥梁,在教学中必须与实践操作相结合,才能发挥它的最佳教学效果。
参考文献
[1] FUNUC数控车说明书
【关键词】数控教学;仿真软件;职专学生;技能操作;实际操作
数控编程与操作是一门对学生思维要求很强的专业技术课,单纯的理论教学,易使初学者感到抽象、难学。学生的知识结构、学习习惯等诸多不利因素,使教学陷入困难的境地。如何降低学习的门槛,激发学习兴趣,化“难学”为“易学”,化“苦学”为“乐学”,在教学中,我利用数控仿真软件做了些探索:
1理论实践相结合
理论与实践是相互联系,二者在学习中是不可缺少的。我们知道理论是靠实践来检验的,而实践则可用理论来进行指导。在仿真实习教学中,理论学习的目的全在于应用。
1.1从实践入手,调动学生学习理论的积极性:我在仿真实习教学中,总是先拿出已加工好的真实的零件,精致的外观、光洁的表面,吸引着他们,使学生产生也要加工、想实践的心理,调动其积极性,为上好理论课做铺垫。如讲解点位快速移动代码G00,直线插补代码G01,顺时针插补代码G02,逆时针插补代码G03等,都是采用先看再做的方法,同时,提出一系列相关的问题,使学生产生浓厚的兴趣。
有的学生在练习中会产生一些错误,我就用仿真软件的授课演示功能针对这些问题,让学生观察现象,及时纠正程序的错误之处。使之明白没有正确的理论知识就不能够加工合格的零件,产生一种迫切需要通过实践来掌握理论知识的渴望。
1.2让学生在仿真课中掌握一定的理论:在仿真实习课中,每次我都展示一张难度适当的零件图,用直观的方式提问学生,让他们分析图形及走刀过程,引导学生思考编程指令,得出正确结论,从而来获得知识。如编程时用G71粗车循环的优点是什么?为什么加工外圆用G01直线插补,而回刀用G00快速移动呢?加工锥度时,为什么要用G01指令使 X轴、Z轴同时移动产生角度?这些问题的提出,主要是激发学生的思维活动,使学生通过独立思考来获取知识,并提高学生的语言表达能力。在实习课中学生们感觉理论知识不够用时,我马上抓住时机把理论知识适当地拓展、加深,使学生牢固地掌握知识,掌握实践方法。
2坚持以技能操作为核心的仿真教学,真正提高学生的实际操作能力
针对职专学生形象思维较强的特点,在课堂教学上,我进行了大胆的尝试,变传统的课堂教学为以“技能操作为核心”的仿真教学。所谓以“技能操作为核心”的仿真教学是将相关知识与能力,按照其相互之间的关系以及内在的逻辑联系,编成便于学生进行技能操作的相对独立的单元,在计算机上仿真出来。
在数控仿真教学中,如何激发学生技能操作的积极性呢?首先结合学科特点,介绍数控编程知识的实用价值,有意识地让学生了解数控编程与今后工作的密切关系。从学生中挖掘具有实用价值的,能激发学习热情和兴趣的典型事例,充分展现数控编程及操作的价值,使更多的学生对数控编程产生浓厚的兴趣。其次,降低入门的门槛,避开空洞的理论教学,教学过程一开始先进行示范性操作,同时提醒学生认真观察,掌握操作要领。当机床的模拟切削声响起来,切屑飞溅,毛坯随着刀具的加工变成图样要求的工件后,学生的好奇心和求知欲极度膨胀,此时也恰是让学生动手操作,进行模仿的最佳时机。当学生独立完成,兴奋不已时,及时表扬学生所取得的成绩,发现他们的闪光点,鼓励他们勇于战胜自己,激发每位学生的学习自信心,挖掘他们的内在潜能。当学生激动的情绪趋于平静时,及时引导学生积极地思考,工件为什么会变成与图样尺寸一样?机床为什么会自己加工?让学生在一种积极的情感体验中,既学到了知识,又培养了能力。既发挥了学生的主体作用,又提高了课堂教学效果,从而让学生真正体会到学习知识的目的是为了应用,在应用中找出自己现有知识结构的欠缺,促使自己进一步学习相关的理论知识,即“学以致用,以用促学”。
另外,在每一个仿真结束后,我都及时地引导他们思索,对于我们已经做好的零件,你认为还有哪些缺点或者还做哪些改进。当同学们把问题提出来后,再让他们通过讨论,看看自己提出来的问题是不是别人也存在,如果是别人没有研究过的,再进一步制定实施方案,并通过小组讨论确定其可行性,然后在老师的辅导下,把创新后的零件作出来。对于一些有价值的零件,建议他们保留程序,在今后的实际操作中加工出来。目前,我校已有不少学生加工的零件作为展品存在学校的荣誉室中。这样既实现了“用中求创”的教学目标,也为学生将来走上工作岗位打下了良好的基础。
3在以“技能操作为核心”的数控编程仿真教学中,还应重视学生经受挫折、克服挫折的教育
21世纪的竞争是人才素质的竞争,它需要青少年具有坚韧不拔的精神和顽强的斗志。职专学生的年龄大都在15-18周岁之间,大多数意志品质还不够坚强,承受挫折的能力也较弱,所以在模块教学中,应创设让学生尝试“挫折”考验的情境,以此来磨炼学生坚强的意志品质,使学生体验到只有经过艰苦努力,获得的成功才更有价值,从而产生足够的自信和克服挫折的勇气。因此,在教学过程中,我经常有意识地设置“陷阱”,如故意少编一个程序段、参数输入错误等,发生撞刀现象,致使工件车不出来,让学生自己找出失败的原因。当学生真正排除了故障后,就会在“山重水尽疑无路,柳暗花明又一村”的情感体验中既获取了知识,又培养了意志的坚韧性。因此,经受挫折、克服挫折的教育也是帮助学生增强信心的重要一环。这把“双刃剑”用好了,会让学生获益终生。
参考文献
[1]仿真软件:上海宇龙软件工程有限公司 数控加工仿真系统V3.8.20050607版(25节点)
一、微型数控铣床简介
机床在研发初期,主要是以小型并且桌面化的成品展示出来,并且抛开了现在的数控机床控制系统都采用的市场上商业化的数控系统,转为采用可编程程度高的单片微处理器控制,能最大限度地控制成本,从而满足自主研发并生产的要求。
更为简单,材料更为低廉,这也大大降低了由于学生经验不足带来的设备安全隐患,也从一定程度上降低了学生心理压力,为数控铣床后续教学打下了良好的基础。实践证明,通过学生的实践操作与自主学习,大大提高了学生解决问题的能力,也从另一方面提高了学生的学习兴趣。
在教学的评价环节中,先由学生进行自我评价,再由组长进行评分,最后由教师对学生进行综合评价,将优秀的工件应用到本专业的下一个教学项目中。
二、数控机床结构介绍的积极作用
在学生学习数控机床之初,对于机床的整体结构了解还不够深入,如果仅仅是教师照本宣科的讲解,对于中职学生来说太过于枯燥,通过对微型数控铣床床身机械部分的拆装,不仅让原本书本上枯燥的名词更生动具体,也锻炼了学生的动手能力,从教育效果来看比原本的纯理论教学更受学生的青睐。在电气专业方面,让学生通过电气控制的制作,解决了数控机床的接线、安装和调试的综合操作训练;在数控、模具专业方面,让学生在微型数控铣床上编写加工程序,进行实际产品加工。
三、对数控加工技术教学的支持作用
通过微型数控铣床产品开发制作“学做一体化”的实践,解决工学结合中“工、学”分离的普遍性问题。即以产品为教学活动载体,结合专业技能模块,构建基于工作过程的项目化教材,让学生在参与产品设计、加工、检测的一系列生产过程中,通过边学边做的方式,系统掌握专业核心知识和技能指标。过去我们只是将工厂的产品引进校园进行加工,经过实践发现外来的产品过于单一,无法将系统的专业知识结合起来进行教学,通过微型数控铣床产品零件的生产制作,按照专业编制校本教材及进行教学,完全符合实际专业教学需要。
四、对数控维修专业的提升作用
微型数控铣床因其结构相对来说更为简单,对学生一开始入门学习数控机床控制原理和维修原理更为易学,学生通过对微型数控铣床的控制原理的分析与学习,可以更直观地掌握数控机床上PLC的控制原理,对数控维修的学习起到提升的作用。
五、在专业课程教学中发挥生动的实例作用
微型数控机床生产过程中的各零部件和传动组成部分也受到学校《机械基础》《机械制图》等课程教师的青睐,将微型数控机床中的零部件作为课堂上的教具,使机械基础教学中螺纹传动、带传动等知识的讲解更生动;将微型数控铣床的零件作为《机械制图》课程的教具,让学生在学习制图知识时更贴近实际运用,提高案例的真实性,充分激发学生的学习兴趣。
六、对教师教学能力和研发能力的提升作用
通过微型数控铣床产品开发制作、“学做一体化”的教学实践解决教师队伍成长缺乏实践经验的问题。通过微型数控铣床产品开发制作,实施“学做联动”的教学模式,教师在带领学生边学边做的过程中,实现了知识的更新和技能的提高,保证了教学的质量。
我们看到,这种结构简单、价格较低、自主性大的微型数控铣床在中职机械及相关类专业的教学实践中收到了令人满意的效果,大大提升了中职教学的实践性、参与性,为中职数控人才的培养拓宽了思路。
本微型数控铣床是一个集成了机械与电气自动化的控制系统,它与工厂生产加工用的数控铣床并无本质上的区别,所以它能应用于基本的数控加工领域。其核心技术涉及到机械、电气、自动化控制、计算机软件、数控加工等多个技术领域。
二、微型数控铣床在教学中的地位和作用
微型数控铣床的主要应用是以减缓因设备不足带来的教学实训资源的需求压力,降低教学成本,从而解决教学课程与教学资源之间的矛盾。结合我校的专业特点,微型数控铣床的核心技术主要对应我校的机电专业和自动化专业。
微型数控铣床的功能是参照商业化的数控铣床基本功能而设计的,所以微型数控铣床能在一定程度上完成一些基本的加工要求。随着国家大力支持职业教育,如今中职生的数量比以往多得多。作为制造强国的中国,机电专业更是许多中职生的首选专业。那么随着机电类专业的学生不断增加,学校教学设备资源也会变得越来越紧张。微型数控铣床的出现可以在很大程度上解决因设备资源不足而带来的教学压力。首先,制造一台微型数控铣床的成本大概只占了采购一台一般性能的数控铣床价格的5%,也就是说采购一台一般性能的数控铣床能制造大概20台的微型数控铣床。这个价格比例就是微型数控铣床的最大优势。而且,微型数控铣床的结构是以桌面型产品的方向去设计的,所以其对空间的占用是很少的,放置一台微型数控铣床只需1平方米。所以它很容易就能走进实习车间、实验室、教室甚至是办公室。最后,微型数控铣床的小型化设计也决定了它工作时所消耗的电力资源,经实测微型数控铣床满载工作时的电能功率消耗最高300W,只是C6130A型普通车床(4.5KW)的7%,并且它只需要民用市电的200V电压,并不需要电价昂贵的工业用电380V。
1.微型数控铣床的机械结构组成能对应相关的教学课程
我校的机电专业机械方面教学主要是以基础理论、加工实训、钳工装配和技能竞赛为主,微型数控铣床的机械结构组成恰好也能对应上以上的教学课程。
微型数控铣床能承担机械加工实训教学。微型数控铣床主要是完成机械切削加工的功能,它同样也是采用数控编程的方法进行加工控制的。控制程序与我校数控铣编程常用的CAXA软件所生成的G代码文件完全兼容通用,所以在编程操作上是完全一样的,学生可以将在微型数控铣床上调试好的程序直接拿到学校的数控铣床上进行加工。微型数控铣床使用的加工刀具是小型的雕刻刀,能加工的材料主要是体格相对低廉的亚力克、塑料、木材等软材料,大大地节省了刀具损耗和材料损耗,这特别适合初学学生练习用。组合成微型数控铣床的基本部件由铝合金板材做成,其零件外形的尺寸要求并不复杂,很适合学生进行加工生产。所以在大批生产微型数控铣床时,机械部件全部由学生完成,这不仅节省了很多的人力资源,还可以对学生进行项目教学,让学生进行实训加工操作,了解机器的整个制造加工过程。
微型数控铣床可用于钳工装配教学。机器的机械装配也可以由老师辅导学生完成,机器的主要装配是以板材部件连接、电机安装、丝杆安装、导轨安装、工作台安装和整机调试校验等为主。一台机器涉及到多个安装项目要求,比以前的由锯锉削再到简单装配实训内容要丰富得多,也能为竞赛增加训练项目。
微型数控铣床为数控维修教学打下基础。数控维修在我校是机电专业的一个分支,但微型数控铣床是一个机与电的组合。相比于数控机床庞大的电气控制系统,微型数控铣床要简单得多,机械结构也相对简单。对机电专业的学生来说,从数控维修迈向电气专业,微型数控铣床就成了其中最好的桥梁。微型数控铣床虽然结构简单,但它包含有数控机床的基本功能模块,简化的数控机床更容易使学生理解认识,是由浅入深向高层次学习的最好的引领教学项目。
2. 微型数控铣床能对应上自动化控制的项目分枝
随着社会的发展,工业自动乃至智能化越来越普及,也是我校的机电专业培养学生的方向。我校的机电自动化专业主要是基础理论教学、电子电工理论和实训教学、可编程自动化教学以及计算机软件和网络教学。微型数控铣床既然是机械与电气的组合体,它同样也相应地对应上了自动化控制的项目分枝。
微型数控铣床对电子电工专业教学的促进作用。微型数控铣床是自主开发的,我校蔡跃伟和陈仟新老师获得了国家知识产权局的专利一项,那么我校就掌握着全部的核心技术。在制造微型数控铣床的过程中,其中的电路板就可以交给电子专业的学生来完成。里面包含着电子制作的基础,如焊接、识图、选件等,也有电子线路中的两大组合,模拟电子和数字电子,在电子理论教学中有一个很好的实物参照;电气控制部分和安装也可以交给电工专业的学生完成,可以让学生熟悉一台设备的电气安装的项目要求。除了能培养学生的动手能力外,电气安装的安全规范和标准也是重要的检验指标,从而让学生培养良好的职业道德和工作态度。