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数控技术 岗位职业能力 实践教学体系 模块
教高【2006】16号文件《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出:大力推行工学结合,突出实践能力培养,改革人才培养模式。要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式,把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点,带动专业调整与建设,引导课程设置、教学内容和教学方法改革。
一、课程设计的必要性
《数控编程与操作》是数控技术专业最重要的核心专业课程,受到各院校的高度重视。
针对该课程的特点,我们提出通过该课程的学习,使学生掌握数车、数铣、加工中心、电火花机床的操作,掌握FANUC、SIMENS、HNC、GSK等4种系统的编程,使教学的目的性更强,学生学习的针对性更强。课程设计的理念基于工作过程的课程体系,课题组正是沿着这一思路着手进行课程的设计。紧紧围绕课程对人才培养的目标要求,打破传统的课程设置模式,突出高职教育教学特点,探索将课程内容项目化、模块化,将课堂教学现场化,强化职业技术能力,把工学结合的思想贯穿在整个课程教学过程中,把理论教学和实践技能培养有机地结合起来。
二、课程设计的思路
数控技术专业的《数控编程与操作》课程实行“1+2”模式,即将课程设计为1个职业能力学习模块,再加上2个职业能力拓展模块。职业能力学习模块主要学习数控编程及操作的理论知识,2个职业能力拓展模块分别为数控机床操作实训和使用数控机床加工零件实习。前一个能力拓展模块侧重于装备各类数控系统各种机床的操作,后一个能力拓展模块侧重于各种复杂零件的数控加工。通过理论课与实践课并列进行的教学模式,使数控加工操作实践始终贯穿整个教学过程,形成融知识传授、职业能力培养、素质教育于一体,以实际典型零件加工过程为导向,现场教学、课堂教学、项目教学等多种模式并举的教学方式。
1.对理论教学体系进行整体优化,构建以职业能力培养、提高素质为主线的课程内容体系
在理论内容方面强调以应用为目的,以必需、够用为度,课程内容突出针对性、应用性和实用性,增加与现场实际密切相关的内容;可根据专业发展方向的需要,适时调整课程内容,以保证课程内容始终与数控技术的发展水平、市场对人才能力要求相适应。
2.构建相对独立又与理论教学有机融合的、基于工作过程的实践教学体系
加大针对理论内容的项目训练、强化实训等实践教学环节的比例,使实践教学时数与理论教学时数的比例达到1︰1以上。建立起完整配套的实验和实训教学环节,进行“真枪实弹”训练,把实习教学由单纯消耗转变为实习与生产的有机结合,做到生产和实习两不误。这种作法也为工厂节省了人力,降低了消耗,创造了效益,真正实现了实习教学和生产的有机结合。
3.强化职业能力培养,将职业技能鉴定融入常规的教学训练过程
将与课程相关的数控类职业技能鉴定工种融入平时的教学训练过程中,实现专业教学和职业鉴定的“直通车”。如数控铣工、数控车工的职业鉴定融入到课程教学和数控编程加工实习实训中,既节省专业的教学资源、降低学生的鉴定成本,也提高了学生学习专业课程的兴趣和主动性。
在整个教学过程中,从理论教学、项目实训教学到强化实训,要求做到“六结合”,即理论与实践相结合、传统教学方式与现代教学手段相结合、讲解与指导相结合、课堂教学与现场教学相结合、校内教学与校外实践相结合、教师与企业工程技术人员相结合,以达到培养学生具有独立分析和解决问题及创新的能力,实现理论教学与实践教学相融合的一体化教学体系。
三、教学内容的具体表现形式
(1)构建了典型零件库和零件加工工艺性文件库,并通过网络让学生随时调用典型零件的加工程序,拓宽学生的编程思路,提高学生解决实际问题的能力。
(2)教学内容充分利用现代网络技术,搭建一个网络平台,将课程的诸多信息放置在网上,便于学生的学习,也有利于教师与学生的交流。
四、学习情境设计
根据每一学习情境职业能力要求,进行每一学习情境的教学设计,下面通过实例介绍学习情境教学设计过程。
实例:在数控车床上完成凹圆练习件的车削加工
1.工作任务描述设计
加工零件任务名称:凹圆件练习件的车削加工。
2.零件类型描述
该零件属于较简单的阶梯轴类零件,是使用数控车床加工的基本外轮廓形状。是数控车削加工中难度较低的基本零件之一。
3.学习情境教学(行动)过程总体设计
根据每一学习情境教学内容,来开发以行动过程为导向的学习情境学习过程,即下任务、定方案、誊卡片、加工、检测五个行动过程。
参考文献:
[1]陶维利.《数控编程与加工》课程基于教学一体化教学改革的实践.武汉船舶职业技术学院学报,2009,(3).
【关键词】一体化教学 课程设计 教学设施
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)03-0093-01
一 课程认识
依据数控技术专业调研编制《数控专业人才培养方案》,结合数控技术专业技能抽考标准,找准数控编程与操作课程的位置。
1.课程定位
数控编程与操作课程是集中对机械制图、数控加工工艺、工程材料与刀具、机床夹具、测量技术等前期课程的综合应用课程,是数控技术专业的核心专业课程。
2.培养目标
熟悉机床数控系统功能,掌握数控加工工艺与数控编程指令,并能正确应用所学指令编写数控加工程序,熟练数控机床的操作,能够按图纸要求加工出所需零件。
对应就业岗位:工艺员与程序员、数控车床操作工、数控铣床操作工、数控加工中心操作工。
二 课程整体设计
结合课程标准、技能抽考标准与所选教材,将教学主要任务分解为车削与铣削两大模块:
1.车削模块
以薄壁类零件的数控车削加工为主要任务,完成数控车床的基本操作;简单轴类零件的加工;复合循环指令的编程及其加工;内孔的车削编程及其加工;切槽加工;螺纹零件加工;数控车削加工质量控制;综合件加工;轴类零件的编程与车削加工抽考考核。
2.铣削模块
以箱体类零件的数控铣削加工为主要任务,完成数控铣床的基本操作;槽的数控铣削加工;外轮廓的数控铣削加工;孔的加工;数控铣削加工质量控制;箱体类零件的编程与铣削加工抽考考核。
以车削模块为例,主要采用案例教学、教学做一体、问题探究法教学,启发式教学等教学方法。该模块的教学实施与考核评价如下:
教学实施:按单件生产安排其数控加工工艺,编写出加工程序。以小组形式进行,毛坯材料为Φ50×80mm的45钢件毛坯;每个同学发放一个完整毛坯,该毛坯须完成整个零件图纸要求方可提交给任课老师,对于在各单项实施过程中产生的废品,由学生自行分析找出废品原因,并写出书面报告提交给任课老师,共同分析确定该废品产生的原因,以提高生产效率,保证学习质量。
考核评价:(1)个人考核:每组每个同学提交实训工件,工件应该是完成了所有教学项目的成品零件,该零件应符合加工图纸要求,由任课老师根据学生的职业素养、零件加工工艺卡片填写情况,以及按照零件评分标准综合考核学生个人成绩。(2)小组综合考核:以技能抽考题库为依据随机选取抽考题目。每组抽考1~2名学生进行考核。抽考学生代表所在组完成较复杂零件的加工工艺以及编程加工。
学生最终考核以个人考核与小组考核为准,其中之一考核不合格者计为该门课程不合格。
三 教学单元设计——复合循环指令
教学目的:数控车床操作规范要求及安全文明生产要求;车削复合循环指令G71/G70的程序编制与应用;调头加工平端面保证总长;游标卡尺、千分尺的使用及零件质量检测方法。
教学重点:外圆数控车削加工指令 G71/G70;零件的质量检测。
教学难点:调头加工保证总长;零件的质量检测。
教学实施:首先由教师讲解与示范案例,并完成示范工件车削加工,然后学生完成相关任务。具体步骤:读懂工作任务即零件加工图纸;讲解数控车复合循环程序的格式要求与应用;讲解车削加工切削用量的选取以及粗精加工的程序编制;小组讨论完成零件加工方案并填写工艺卡片;编制加工程序以及注意事项说明;分组进行操作练习;教师巡视指导;组内每位同学独立完成零件的加工。
四 课程总结
数控编程与操作课程采用一体化教学实施以来,与课程改革前的传统理论教学加实训的模式相比较,成果显著。具体表现:(1)以小组形式展开教学,学生学习过程中存在对比性,学生学习该课程的积极性明显提高;(2)教师现场教学并加工演示,学生比较直观地接受新知识,降低了学习的盲目性与难度,对新知识的理解消化时间明显缩短;(3)教室转换成车间,多媒体教学与现场演示相结合,将难度系数较大的知识点简易化;(4)教与学的任务更加明确,小组间比评,小组成员间的互帮互助,学生学习成绩差距明显减小;(5)综合性、多样化的考核制度,增强了同学间的交流,同时也提高了同学们的团队协作精神。
关键词:项目教学法 数控加工工艺与编程 教学应用
随着我国机械制造业的发展,数控设备的数量在机械制造企业中所占的比重逐年增加,随之需要大量的数控机床的操作技能人才。数控实训是职业类院校数控技术专业所开的课程中的一个重要项目,而其理论基础就是数控加工工艺与编程。《数控加工工艺与编程》课程是数控专业的一门专业核心课程。项目教学法是行为引导型教学方法之一。本文探析的是将项目教学法运用于该课程的教学。
一、项目教学法的指导思想和内涵
“教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上。教师应激发学生的学习积极性,向学生提供充分从事学习、活动的机会,帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的知识、技能和方法,获得广泛的活动经验。”这是项目教学法的指导思想。项目教学法的教学活动通过共同实施一个完整的项目展开,目的在于把理论知识与实践教学联系起来,学生借助已有的知识和经验,主动探索,从而获得新的知识结构。这恰符合了当前大力推行的“以学生为载体、以能力为本位”的教学理念。这是将项目教学法应用于《数控加工工艺与编程》课程教学的理论基础。
二、项目教学法的实施条件和步骤
项目教学法强调的是学生的自主学习、主动参与,在实施时应具备以下条件:教师在授课时必须要转变传统的“教师教,学生学”的授课方式为“教师导,学生演”,将教材中所授的知识归纳、梳理和分类,结合几个不同的项目,列出具体的任务和计划书。项目的选择需联系学生所学的专业和实习实际情况,有所侧重。学生具备一定的理论和加工知识,有能力在规定的时间内自行组织、制定自己的学习计划并完成项目活动,教师只是作为向导和顾问为学生提供必要的帮助。项目完成后,注重具体的成果展示和点评。
一般来说,项目教学法的实施通过以下四个步骤进行。第一,确定项目。这是至关重要的一个环节,通常由教师根据学生的学习情况和理解接受能力制定,包括项目目标和任务,使学生明确目标以及评价标准。教师注意考虑学生的认知能力、年龄、兴趣,遵循循序渐进的原则。第二,制定计划。教师引导,学生制定项目工作计划,确定步骤和程序。第三,实施计划。学生分组,根据各自在小组中的分工以及合作形式,理解和把握要求的知识和技能,培养分析问题和解决问题的能力。教师要注重实施过程中的检查和监控。第四,检查评估。学生和教师分别对项目实训过程进行回顾和总结。
三、项目教学法在《数控加工工艺与编程》教学中的应用探析
1.应用思路
我院在开设该课程之前,学生已经有了普通车床或者普通铣床的实习经验,对于数控加工的学习有了基础认识。故在该课程初始基础知识教学中,教师可采用多媒体,举例等完成。在学生对数控编程的基础知识掌握的基础上,对数控车、数控铣和加工中心模块的学习中则采用项目教学法,把相关知识点穿插到各个不同的项目中完成授课。根据我院的实际教学条件和学生的学习情况,引入数控仿真软件模拟实现加工实践教学环节。
2.实施案例
项目课题二:编写下图所示零件的数控加工程序,并进行仿真加工。
零件毛坯为40×100铝棒。
教学目标:掌握车削循环指令(外圆和内孔以及螺纹加工指令)的应用。
教学过程:按照前文所述项目教学法的步骤,设计如下具体步骤。第一:明确任务为图示零件的车削加工工艺卡片、刀具卡片、手工编程和模拟仿真加工。第二:师生共同分析该零件的组成元素,数控车床系统为FANUC-0I。该工件外圆的加工需采用2次装夹,确定用G71指令和G70指令粗车和精车外圆以及内孔,G76指令车削双线螺纹。制定完成各具体项目的工作流程及时间分配。第三:分组完成工艺卡片、刀具卡片及加工程序,并进机房利用仿真软件进行模拟加工。教师辅导,督促。第四:学生分组展示项目成果,同时进行自评、组间互评和教师评议。在展示完成后,教师对该项目完成情况进行小结。肯定大家的成果并指出问题,进一步加深学生的成就感。
四、教学体会
这种教学方法受到了学生的普遍欢迎,学生的学习热情和自主学习能力有了明显提高,学生更能深切体会到自己是学习的主人。绝大部分同学掌握了该课程主要知识点的学习。而且在项目实施过程中,提高了学生的统筹安排和协调计划能力,增强了团队合作和自我解决问题的能力。但是运用这种教学方法,对教师的教学和备课提出了更高的要求。教师必须具备完成一个项目所涉及的全部专业理论知识和专业技能,在备课时做好充分的准备工作,以应对项目实施过程中可能出现的各种未知问题。
总之,项目教学法是以学生为主体,教师为主导的教学方法,是实践性教学模式的一个重要体现,需要在教学中不断尝试体验才能发挥其积极作用,进而提高《数控加工工艺与编程》课程的教学质量。
一、数控仿真软件在理论教学中的应用
以《数控车编程》的理论教学为例,学习内容较为抽象多数学生在学习过程中都像是在听天书,学不懂学不会造成恶性循环使很多学生放弃学习这门课程,而《数控车编程》这门课却是数控专业中极为重要的课程,传统的课堂教学模式很难解决之一问题,使很多老师与学生都极为苦恼。我校为解决之一难题使学生学的懂学的会,于2005年建立了数控仿真实训室有效的解决了之一难题,在课程计划中可以安排课堂教学30%实验教学70%,在课堂教学上采用多媒体教学方式应用数控仿真软件一边讲解一边应用仿真软件演示操作,在教学中可以应用数控仿真软件讲解控制面板及各功能按键的意义和使用方法,消除学生对数控机床的陌生感,通过软件可以演示上件、换件、对刀一系列的操作过程使教师可以很好的讲解在操作过程中的注意事项这样也为实训操作打下了基础,学生在学习过程中有时很难理解指令对刀具的控制,数控仿真软件带有的显示刀具轨迹功功能可以形成刀具加工轨迹使学生很明了的看到指令对刀具的控制,有助于学生学习把抽象的问题直观化。
在理论教学的实验环节,学生进入数控仿真实验室应用数控仿真软件,按照老师给定的图纸进行编程然后输入到仿真软件中进行仿真加工,让学生自己动手操作在这期间学生不但可以跟为熟练的使用数控操作面板,同时对数控加工过程如对刀、换刀、上件、换件等实际加工内容有了较为深刻的认识。应用数控仿真软件自己编辑程序加工工件可以加深学生对编程指令和编程方法的认识,在这过程中发现问题老师及时帮助解决。实验环节不同于实训教学,学生一系列的操作都是在电脑上面完成不像机床操作那样危险性较高,学生可以大胆尝试激发学习兴趣开拓思路,学生应用仿真软件加工出工件,使他们产生成就感消除学生学习编程课的畏惧情绪使他们更好的学习《数控车编程》课程,有效的解决课程抽象难懂的问题,使更多的学生学的懂学的会。
二、数控仿真软件在实训教学中的应用
关键词:多媒体;改革;数控编程;教学
Abstract: Some methods are mentioned in this paper in order to reforming the course NC programe, such as adjusting the contents of the course, regarding the construct of the textbook, reforming the ways of teaching, reforming the way of testing on the students and lifelong practal teaching.
Key words: multimedia; reform;NC programe;teaching
《数控编程》是高职高专数控技术应用和其他许多机电类专业的一门主干专业课,它以培养学生熟练掌握数控设备基本编程技能和数控设备的应用能力为目标。根据高职高专学生的培养目标,有必要对《数控编程》这门课程进行教学改革,从教学内容,课程体系,教学方法与手段和实践教学体系进行改革,以提高教学质量,培养掌握数控技术的应用型、技能型人才,满足市场对该类人才的需求。
1.教学内容的调整
根据高职教育的特点,课程教学内容要围绕知识、能力、素质这三方面来进行,同时,必须有基础性、实用性、时效性和新颖性。《数控编程》理论教学内容包括计算机数控系统、数控机床机械机构、数控编程等内容。由于数控技术发展很快,因此,《数控编程》这门课程应紧跟数控技术的发展,将目前有关数控技术应用方面的新知识、新技术及时传授给学生,所以,应对课程内容与教材随时进行更新和调整。教材以讲明基本概念、基本原理为度,应删去一些繁锁的计算过程和一些过时的教学内容。例如,由于自动编程在数控编程中已得到广泛应用,可将教材中一些复杂曲线的数学处理等内容进行了压缩;因穿孔纸带在企业中已很少使用,这部分内容也可以删减;由于高职学生主要是技能的培养,因此,有必要对理论性太强、岗位实用性较低的内容进行删减,突出实践技能性强的教学内容,所以对数控加工的原理也可以只进行简单讲解,还应将教材中内容接近的部分进行合并。同时还应根据不同的专业对《数控编程》课程教学内容按不同要求进行编排。如对于机械制造及计算机辅助设计专业,主要讲授数控机床机械结构、数控车床、铣床、加工中心、计算机辅助编程。对于模具设计与制造专业主要讲授数控车床、铣床、加工中心编程、数控电火花、线切割机床编程。这样,《数控编程》课程教学内容的安排就体现了系统性、完整性、科学性和先进性,同时要注重汲取近期先进制造技术和数控技术的最新研究成果,注重知识的前后连贯,注重基础知识的完整性。
2.教材的建设
教材是教学改革的物化成果。在确定了课程基本内容后,教材的编写就成为有效提高课程教学质量的重要方式之一。在《数控编程》课程教材的建设中,应以课程的基本要求为基础。以教材设计的教学目标分类原则为理论指导,进行高职高专《数控编程》教材的编写。根据教学目标分类学理论,笔者认为可将认知领域的教学目标分为知识、理解、应用、分析、综合等5个类别。知识级涉及的主要是心理过程的记忆。本课程知识级主要教学目标是:数控编程基本概念的名称、定义;数控编程中的基本规则以及数控编程中常用代码的意义、用途。“理解” 是能力发展的一个基本层次,是对知识材料的转换、解释、推断。本课程理解级教学目标是理解数控编程的定义、字与字的功能、程序格式;解释坐标系规则、定义,并识别各典型机床坐标系;理解数学处理的基本方法;解释常用代码的定义、使用方法及编写格式,各代码间的区别与联系;理解典型数控机床加工程序编制的基础(机床主要功能、加工工艺范围、工艺装备、编程特点等)。“应用”是将知识和技能运用到实际中解决新问题。本课程应用级主要教学目标:掌握典型数控机床的常规编程方法;进行一般形状零件加工程序的分析及编制。“分析” 是对一项信息,找出其构成的要素或部分,使得观念中相关的层次更为清楚,并且使得观念与观念的关系更为明白。本课程分析级主要教学目标:分析数控机床编程中,各项功能的适用场合,并使用其进行编程;对典型数控机床的对刀调整、工作台调整、程序调整等进行分析,并确定正确方法。综合是将多元素或部分加以组合以形成一个整体。本课程中“综合” 级教学目标主要表现为能对较复杂零件进行数控加 程序的多方案比较,对较复杂零件进行工艺、程序、加工调整分析,并确定加工方案。
教学目标分类理论的基本精神是教学要循序渐进,层层深入,这是教材设计的基本原则,遵循这一原则能有效提高教材的科学性、适用性和针对性。高职教材的编写必须要遵循这一基本理论,才能形成高职教材的特色。
3.教学手段的改革
媒体与手段是现代教育技术的一个重要组成部分, 随着计算机技术的普及, 通讯技术和传媒手段迅猛发展,教学方法、教学手段应随着科学的发展而改变。一张嘴、一本书、一块黑板、一支粉笔的传统教学方法已不适合现代学习的要求,取而代之的将是录音、幻灯、录像、电视,特别是多媒体电脑,以其丰富的信息储备、快速的运行速度、强烈的感染力成为教师首选的教学手段。利用多媒体课件进行《数控编程》课程的教学,可以使教学生动、形象,提高学生学习兴趣 过去学生在学习《数控编程》课程时,普遍感觉这门课枯燥、难学,但如果利用电子教案,采用多媒体形式组织教学,同时利用数控加工的仿真软件,对学生编制出的数控程序进行仿真加工,这样就会使教学直观、形象,也会大大提高学生的学习兴趣,使他们感觉数控编程不但易懂、易学,而且实用,这样就会对《数控编程》产生浓厚的兴趣,学好这门课也就不是难事了。利用多媒体课件进行《数控编程》课程的教学也可以减轻学生负担,提高课堂利用率。传统的教学方式一般是老师在上面讲,学生在下面做笔记。有些同学往往顾了做笔记就顾上听课,常常一堂课下来,笔记做了不少,但脑子却是一片空白。采用多媒体课件授课,学生无需做笔记,只须专心听课,课后将电子教案一COPY就行了,复习时也非常轻松,而且多媒体课件的信息量也非常丰富,还可以解决课时不足的问题。另外,传统的授课方法,不但板书需要花费大量时间,而且课堂气氛比较沉闷,教学效果也较差。但采用多媒体课件授课,就会大大节约课堂的教学时间,提高课堂的利用率
4.考试方法的改革
考试是教师和学生每学期都必须经历的事情。学生可以通过考试,对学期所学课程进行系统的、综合的复习;教师也以通过考试了解学生的学习情况,检查自己的教学教学效果。然而,采用什么样的考试方法,怎样考核学生,是十分重要的。好的考试方法,可以调动学生学习的积极性。培养学生自主学习的能力,改善学生学习的风气,促进教学。为了寻找一种科学的、合理的、有效的考试方法,我认为有必要对目前的考试方法进行改革。考试应该采取多种形式进行,才能反映学生各方面能力水平。考试成绩可以由三项内容组成:笔试(50%)+操作考试(30%)+综合考试(20%)=总成绩(100%)。1)笔试:主要考核学生对本课程基本理论知识的掌握情况(50分);试卷可以采用从试题库中随机抽取的办法,这样真正做到“教考分离”。2)操作考试:主要考核学生操作数控机床基本技能(30分);3)综合考试:每个学生独立加工一个零件,考核学生综合运用知识的能力(20分)。
5.实践教学的改革
高职专业课程的显著特点之一就是实践性强。为此,必须要重点建设好与理论教学体系互相联系、相互融合的实践教学体系,理论教学体系,必须与实践教学体系相结合,才能培养出高素质、高技能的应用型人才。《数控编程》是一门实践性很强的课程。为了达到数控技术和其他机械类专业对本课程的要求,必须建立本课程独立的实践教学体系,即数控机床结构及编程实验──数控机床操作实训──综合实践训练。
1)课程实验 主要开设数控机床结构实验,使学生了解数控机床的机械结构,同时开设数控编程的实验,包括①手工编程:每个学生一台模拟编程器,完成数控车床、铣床编程训练。②计算机辅助编程(自动编程)。每个学生一台计算机及配套CAD/CAM软件,完成复杂形状零件自动编程训练,通过编程训练使学生掌握数控编程的方法和技巧。
2)数控机床操作实训 对学生进行数控车床、铣床和加工中心实际操作训练,使学生掌握数控机床、加工中心的程序输入、刀具参数设置、机床调整、机床维护知识,使学生能够操作数控机床并加工出合格零件,培养学生操作机床的基本技能。
3)综合实践训练 学生自己选择中等复杂程度的零件,分析零件结构、制订工艺过程、工艺路线,选择数控机床、刀具、夹具等,编制加工程序,自己动手操作加工出零件,培养学生综合运用所学理论知识解决实际问题的能力。
参考文献
[1]刘启新 关于电机拖动教学改革的几点措施[J].教学研究,2003.2
[2]单嵩麟等 二年制高职数控专业教学改革的探索与思考[J].天津职业大学学报,2005.3
[3]田坤等”数控机床及编程”课程教学研究[J].河南机电高等专科学校学报机,2002.1