合理运用数控仿真提高中职学生的操作技能
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.03.037
Abstract This article is based on the current NC specializing in vocational theory is strong， difficult teaching situation， offered to NC simulation teaching philosophy to mobilize the professional enthusiasm of students， so the combination of theory and practice， in order to simulate the actual operation of the core， create Multiple evaluation system， to achieve the purpose of improving vocational students practical ability.
Key words NC simulation； program instructions； secondary vocational students； practical skills
数控机床编程与操作是对学生思维和理论基础要求较强的一门专业实践课，传统的、纯理论的教学方式，容易使刚步入数控专业学习的中专生感到抽象、难学。这些学生的基础知识、学习习惯等方面本来就存在弱势，受各种不利因素的影响，学生会产生厌学情绪，使数控教学工作陷入困境。如何降低数控编程和操作方面的学习难度，激发学生的学习兴趣，学习中化难为易，化苦为乐，化被动学为主动学。在数控教学中我运用了上海宇龙公司开发的数控仿真软件做了一些探索。
1 理论和实践合理衔接
在中职数控教学中，专业理论课和实践技能课都是课程设置必不可少的组成部分，传统的数控教学理论与实践是分开的，不同的教师授课，会出现知识脱节、衔接不好的现象，从而使数控理论不能用于实践。我们都知道理论服务于实践，数控专业理论课包括数控加工工艺和数控编程，实践技能课则是在数控机床上操作，理论课是实践课的基础，而实践课则要靠理论基础来引导。数控教学中笔者采用的是理论和实践相结合的方式，同师授课，在仿真实习教学中，理论学习目的就是在于实践的应用，仿真实习是理论和数控实操的一个过渡期，为学生最后在数控机床上真正操作打下坚实的基础。
1.1 数控教学从实践开始，培养中职学生的学习兴趣
中职学生绝大多数学习习惯不好，怎样在课堂上提高他们的学习兴趣成为数控教学中的首要问题。我会把上届学生加工出的优秀作品（真实零件）来给学生展示，这些零件能突出反映本节课的教学任务要求，而且与工厂中加工的零件相近，精美的外表，光滑的造型，很快会把学生的注意力吸引过来，他们会有想实际操作的欲望，调动其积极性，从而激发学生学习的主动性，这些也会为学好数控专业理论课打基础、做铺垫。例如在数控刚开始上课时学的定位G00指令，切削G01指令，我都采用先看真实件，再让学生进行独立操作的方式，并在编程和仿真操作前提出一系列相关问题，使学生产生浓厚的兴趣。
往届学生在每个小模块的操作过程中都会犯的共同错误，我都会及时总结，把程序存储在电脑中，用仿真软件的授课演示教学模式，针对这些问题让学生观察零件加工过程会出现的后果，及时纠正程序中的错误，把这些错误消灭在萌芽之中。从而使学生能够真正体会到数控理论知识的重要性，没有正确的理论来引导数控实践教学是很难在操作中加工出合格品的。
1.2 在仿真实践课中获取数控理论知识
经历多年数控教学，我逐渐探索理论基础和实践一体化教学效果很好，随着学生学习数控知识的不断深入，我把真实件展示变为一张能够反映本课教学内容并与工厂生产相近的零件图，首先带着学生读懂零件图，提问学生这个零件的加工步骤，选用哪几种刀具来加工，主动构思该零件的数控程序，正确结论部分教师鼓励，错误部分及时纠正，从而达到学习数控编程理论知识的目的。例如在编程序时，粗车外圆为什么用G71而不用G72指令？粗车循环后为什么还要对工件用G70进行精车？用G92指令加工三角螺纹时每刀进给量怎样计算？加工圆锥时，锥度的计算方法是什么？X、Y尺寸哪个是轴向尺寸，哪个是径向尺寸？内圆切削时，内孔刀走刀路线是怎样选取的？这些问题的提出可以使学生意识到要想学好实践操作，数控理论基础还欠缺很多，此时教师要及时讲解数控工艺和编程相关知识，使学生学习仿真操作的同时，牢牢地掌握数控的理论知识。
2 以技能操作为核心进行仿真教学，真正提高学生的实际操作能力
中等职业学校的学生文化基础知识很差，对数控理论基础教学缺少兴趣，但是这些学生动手操作能力强，发现他们这个优点后，我就根据具体情况，把理论和实践教学相融合，转化为以技能操作为核心的仿真教学，把数控课设计成以项目化教学为基础的小模块，每个项目再细化成几个任务，每次课一个任务，这些任务会反映不同的理论和实践内容，达到以技能操作来带动理论学习，真正提高学生的实操能力。
在数控课的教学过程中，让学生能够在教师的引导下主动积极的学习是教学取得良好效果的重要保证，数控能否学好除了对机床熟练操作外，还包括灵活多变的加工程序的编制。学生要真正了解到数控编程在今后工作中的重要性，教师可以从往届毕业生的典型就业事例来引导他们，比如我校2009届的市数控大赛冠军现在已经当上了天津一个外资企业的专职程序员，这个就业岗位往往是大学本科生才能胜任的工作，却破天荒的让一个中专生上岗，使学生体会到要想在企业向更高层次发展，不能把眼光只停留在数控机床的操作上，还要熟练灵活地掌握程序的编制，从而促使学生在教师的带领下，积极学习数控编程。 另外，许多刚入校的学生报名填写自愿时，总是绕过数控专业去报学校开设的焊接和汽修等专业，学生和家长的心里总是感觉数控机床的自动化程度高，对学生知识能力要求也一定很高，这时怎样降低数控学习的门槛儿，使学生感觉到数控编程和机床的实际操作同其它专业课学习一样简单就显得尤为重要了。教师在上课时首先要避开单调的、学生自认为很难的数控编程，在电脑面前给学生首先做示范操作，转动的数控机床夹盘，移动的刀具，都是3D制作的动态效果，很快吸引学生的注意力，提醒学生认真观察数控仿真操作时的每个细节，机床在程序的控制下，主轴迅速旋转，刀具接触工件毛坯时伴随着模拟切削声，铁屑向下纷飞，毛坯随着加工的不断进行，逐渐变成了光亮的与实际生产相近的产品，学生想学好数控编程和操作的求知欲望增强，此时教师可以打开数控程序，给学生逐条分析：在指令方面常用的无外乎G00、G01、G02、G03、G71、G70、G92等几个指令；在加工定位点选定上以工件左端面轴心为原点，Z轴左负右正，X轴尺寸多为正值；在寻找加工坐标点上向小学数学题一样简单。然后让学生编个简短的程序尝试，当学生能够独立完成程序并在仿真机上自己加工出零件时，会兴奋不已很有成就感，这时要及时表扬，好学生也是夸出来的。鼓励学生独立编程、操作，遇到故障请教老师或身边同学，增强学生学习自主性和克服仿真编程中的困难，让每位学生学习数控的最大潜能体现出来。仿真操作以后学生的反思也很重要，回忆程序编制和工件加工的过程，自动加工零件的每一步是哪个程序指令在起作用呢？是否能进行程序的优化，使加工零件时做到更省时，质量更好。让学生主动查资料来完善，锻炼学生自主学习，培养学生学习的独立性，这能大大提升数控教学质量，因此把数控编程化难为易，逐层深入，学生主动学习并能找出所学不足，优化数控理论知识，应用于实践操作，达到学以致用，以用促学的目的。
3 把专业理论知识整合到仿真教学的小模块中去，实现多元化教学理念
每个职业学校办学是否成功，就是看毕业生走入社会以后是否胜任本职工作，是否能有继续发展的空间。他们不能只是简单的操作工，而是能够综合运用各科专业知识来解决生产实际问题，因此教师在仿真的教学中，要以学生今后的就业为导向，从岗位的实际需求出发，对数控专业所学教材内容进行选择性学习，以项目教学法为基础，达到仿真组合的标准。对课本内容进行多元化整合，不光是单纯的数控知识，同时还融合制图，数控加工工艺和极限配合等知识，强调课本内容的综合性。以全新的小模块项目化教学为主导，强调课程内容的实用性。在对数控课本进行多元化整合的同时，也应该注意做到：课程以应用为目的，以必需够用为度，基本理论做到多而不深，点到为止，在数控仿真课中教师要做到尽量少讲、精讲，省出更多的时间给学生多做仿真练习。另外所选项目中加工零件设置尽可能地体现生产实际，与数控仿真相关的课本理论都会并到教学模块的项目中去，教师可以讲解这些理论的一部分，未讲部分学生在编程或仿真操作中会发现问题，主动向教师请教，让他们充分发挥学习主动性，自觉地获取知识，而不是被迫地灌输，这同样有利于培养学生独立学习能力。
4 正确处理好以下关系
（1）课堂上以学生为主，教师起引导作用。在传统的教学模式中，课堂教学是以教师为主，他们组织整堂课的教学，与学生沟通少 ，每位教师都有自己的教法，教师的教学方法学生不一定喜欢，因此，教师要多多与学生座谈、交流，了解他们喜欢什么样的教学方法。以学生认可为主，教师引导他们学习，精心设计数控教学的每个环节，让学生有兴趣主动思考，加强仿真训练，将起到事半功倍的效果。
（2）学习新内容、带动旧知识的复习。在数控仿真教学中，每节课的教学任务只有很少一部分用到当天所学新内容，大部分是靠原有知识的累积完成的，因此教师要充分意识到每节课对旧知识的复习是必不可少的环节， “逆水行舟，不进则退”，数控仿真教学中加工零件步骤大致是固定的，但由于机床生产厂家不同，机床所用仿真软件系统不同，当学生走出学校参加工作时，环境、机床或系统发生了变化，会显得手忙脚乱，归根结底是知识掌握不牢固。要想达到操作安全无误，必须在数控仿真机上反复编程操作。因此教师不要把每节课的新内容安排太多，必须留出部分时间用于复习。
（3）编制程序化难为易。在数控仿真中，一个中等难度零件的加工程序往往需要几十个程序段，教师给学生示范仿真时，学生会感觉编程很难，这时教师可以把一个完整的程序按加工先后顺序，分成几个小程序。例如在讲解带螺纹的外圆零件加工时，教师可以分五步进行讲解、练习： 第一步，外圆刀快速定位平左端面；第二步，外圆刀粗、精车外圆；第三步，切槽刀切削螺纹退刀槽；第四步，粗、精车螺纹；第五步，保证总长切断工件。在数控仿真中复杂的程序进行分解，学生就感觉很容易了。再比如学生在对数控课程的深入学习中，缺少在数控机床上操作经验，在教学过程中，发现对刀具的刀尖半径补偿方向的选取总是搞错，觉得是很难掌握的知识点。此时教师可以准备一些经常使用的刀具实物，再结合机械制图画图，仿真操作来讲授G41 和G42指令，教学直观，使学生对这个知识点理解起来很容易。
5 培养学生勇于战胜困难
现在的中职学生独生子女较多，在父母和其他多位长辈的呵护下成长起来，未经过任何挫折，一遇到问题就会退缩。中职学生大多数是初中刚毕业的学生，年龄在16岁上下，经过职业三年的教育，将步入社会就业，成为真正意义上的成年人，工作岗位受挫是很正常的事。为了能够让毕业生更好地适应社会，在职业教育教学中，创设“困难”考验环节，锻炼学生使其勇敢面对并能战胜困难，意识到艰苦的付出，必然会得到成功的回报。因此，教学仿真教师演示环节，我会主动“出错”，例如在编程时我会缺少精车循环使工件加工得格外粗糙，加工定位起点选择不合理而出现撞刀等问题，让学生自己找出错误原因，排除故障后的成就感会在他们心中油然而生。让他们感觉到数控学习“我能行”，教师可以对其及时鼓励，对中职学生进行专业能力教育的同时，培养他们勇于战胜困难，在困难和挫折中才能更稳步地成长，有利于学生毕业后能更快更好地适应社会。
6 建立教师评价和学生评价相结合的方式
每位学生都很注重教师和其他同学对自己的评价，这些评价的结果直接影响学生积极性，在对学生的评价体系中教师是专业教学的主导，对专业教学情况最为了解，教师评价是对专业教学进行全面总结中必不可少的部分，学生是专业教学的主体，是受益者和效果的检验者，应有充分的发言权。所以教学评价要包括教师和学生评价两个组成部分，在数控仿真教学中，首先教师给学生的评价要做到程序编制和工件加工路线选择合理即可。对于同一零件，每位程序员编制的程序也不会完全相同，工件精度保证较高时，会使加工时间延长，但工时短，会降低工件的质量，二者是相互制约的。学生编制程序和加工零件时会有自己的独特想法，要有让学生发挥能力的空间，不能强加限制，总之，从不同角度思考问题，会得到不同的结果。
另外，不仅要看程序还要看学生对数控机床的操作过程，熟练的仿真操作会为学生在数控实体机床上实习打下基础，学生评价也很重要，数控班级即使是小班型也有三四十人，教师在有限的课堂时间不能顾及到每位学生，这时可以把学生分为五到六组，小组成员集中坐在邻近的仿真机旁，讨论工件的加工方案和程序编制过程，在自己练习时，也能看到同组其他同学的作品，相互对比，对自己作品加以评价完成教学中的自评环节，同时对其他学生评价完成学生互评环节，把三者的评价结合起来，很快会发现问题，在数控仿真操作时避免错误的发生，学习的主动性、积极性自然就调动起来了。
合理运用数控仿真软件，在电脑上进行仿真操作教学，不仅可以解决部分学校数控机床不足及操作安全等问题，而且能大大提高学生程序编制能力，一定程度上提高了学生对数控机床的实际操作能力，激发学生主动学习，独立思考，适当创新，克服困难，勇于实践的热情，从而全面提高学生整体素质。
